一种节能温度控制散热系统的制作方法

本实用新型涉及发动机技术领域，尤其涉及一种节能温度控制散热系统。

背景技术：

工程机械车辆在实际工作过程中发动机及液压系统发热较大，普遍采用水冷、风冷等方式对发动机及整个液压系统进行冷却散热，风扇作为散热系统的关键部件，其性能的优劣对整机散热性能起着关键作用，它影响着发动机运行性能、各部件使用寿命及工作效率等。

目前，工程机械发动机冷却系统基本采用轴流式风扇，按驱动方式可进一步分为发动机直接驱动和液压马达驱动。直接驱动是指风扇以刚性连接的方式安装在曲轴或水泵轴上，由曲轴直接驱动；液压马达驱动，指的是液压泵由发动机驱动，推动液压马达高速旋转，马达带动风扇旋转，提供散热系统所需的风量。

现有技术中的发动机直接驱动的冷却风扇多为单一结构，风扇工作时是由发动机驱动，其转速是相对恒定的，因而不能根据周围环境温度的变化进行自行调节。液压马达驱动的温控风扇系统虽然很好的解决了冷却风扇不能变转速的问题，可以通过智能控制系统，根据外在设定的温度条件大范围的改变液压马达转速，实现改变风扇的运行转速的目的，但是温控风扇系统在原有系统的基础上额外增加了不少的部件，如液压泵、液压马达、控制阀块及相关的管路，增加了整车的成本。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提供一种节能温度控制散热系统，以解决现有发动机直接驱动的冷却风扇的转速不能调节，现有液压马达驱动的温控风扇系统需要增加额外部件，成本高的问题。

为达此目的，本实用新型提供一种节能温度控制散热系统，包括：发动机、风扇、车载控制器、电磁离合器和超越离合器；

所述风扇包括风扇主轴、风扇轴套以及风扇叶片，所述风扇轴套设置在所述风扇主轴上且相对所述风扇主轴能够转动，所述风扇叶片固定在所述风扇轴套上且正对散热水箱，所述电磁离合器和所述超越离合器均固定安装在所述风扇轴套上；

所述超越离合器通过低速传动副与所述发动机的发动机输出轴连接，所述电磁离合器通过高速传动副与所述发动机输出轴连接，所述车载控制器通过继电器和所述电磁离合器连接。

作为优选，所述低速传动副包括安装在所述发动机输出轴上的第一主动轮，固定安装在所述超越离合器上的第一从动轮，以及连接所述第一主动轮和第一从动轮的第一皮带，所述第一主动轮的直径小于所述第一从动轮的直径。

作为优选，所述高速传动副包括安装在所述发动机输出轴上的第二主动轮，与所述电磁离合器连接且安装在所述风扇轴套上的第二从动轮，以及连接所述第二主动轮和第二从动轮的第二皮带，所述第二主动轮的直径大于所述第二从动轮的直径，所述第二从动轮相对所述风扇轴套能够转动。

作为优选，还包括用于采集发动机冷却水温度的第一温度传感器、用于采集发动机传动油温的第二温度传感器以及用于采集发动机进气歧管温度的第三温度传感器，所述第一温度传感器、所述第二温度传感器以及所述第三温度传感器分别和发动机ECU连接，发动机ECU通过CAN总线与所述车载控制器连接。

作为优选，还包括与所述车载控制器连接的手动开关。

作为优选，所述风扇还包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承均安装在所述风扇主轴上，所述风扇轴套同时安装在所述第一轴承和所述第二轴承上。

作为优选，还包括第三轴承，所述第三轴承安装在所述风扇轴套上，所述第一从动轮同时安装在所述第三轴承和所述超越离合器上，并与所述超越离合器通过第一平键固定连接。

作为优选，所述电磁离合器包括固定安装在所述风扇轴套上的磁轭轴套，与所述磁轭轴套转动连接的磁轭，以及固定安装在所述第二从动轮的端面上的衔铁，所述磁轭正对所述衔铁，所述磁轭与所述继电器连接。

作为优选，还包括均安装在所述风扇轴套上的第四轴承和第五轴承，所述第二从动轮同时安装在所述第四轴承和所述第五轴承上。

作为优选，所述超越离合器通过第二平键与所述风扇轴套固定连接，所述磁轭轴套通过第三平键与所述风扇轴套固定连接。

本实用新型的有益效果为：本实用新型设置超越离合器以及电磁离合器可以使风扇在发动机的带动下分别做低速和高速转动，调速范围较宽，并且能够根据发动机的相关温度的高低以合适的转速对散热水箱进行散热，在给散热水箱有效降温的同时，能使风扇的功率消耗最小，从而节省了燃油，降低了损耗。

附图说明

图1为本实用新型实施例中节能温度控制散热系统中低速传动副和高速传动副的示意图；

图2为本实用新型实施例中节能温度控制散热系统中电气控制装置的示意图；

图3为图1所示节能温度控制散热系统中的风扇以及风扇上的连接件的结构示意图；

图中：

1、发动机；101、发动机输出轴；

2、风扇；201、风扇主轴；202、风扇轴套；203、风扇叶片；204、第一轴承；205、第二轴承；206、第三轴承；207、第四轴承；208、第五轴承；209、第一平键；210、第二平键；211、第三平键；

3、电磁离合器；301、磁轭；302、磁轭轴套；303、衔铁；304、磁轭支架；305、销钉；

4、超越离合器；

5、低速传动副；501、第一主动轮；502、第一从动轮；503、第一皮带；

6、高速传动副；601、第二主动轮；602、第二从动轮；603、第二皮带；

7、电气控制装置；701、第一温度传感器；702、第二温度传感器；703、第三温度传感器；704、继电器；705、手动开关；706、车载控制器；707、发动机ECU；708、CAN总线；

8、支架；

9、散热水箱。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例

本实施例提供一种节能温度控制散热系统，如图1-3所示，包括电气控制装置7和机械传动装置。

如图1所示，机械传动装置包括：发动机1、风扇2、电磁离合器3、超越离合器4、低速传动副5和高速传动副6，电磁离合器3和超越离合器4均安装在风扇主轴201上，且分别通过高速传动副6和低速传动副5与发动机输出轴101连接，风扇2正对散热水箱9，并对散热水箱9进行散热，当发动机1以低速运转时，发动机1仅通过超越离合器4带动风扇2转动，当发动机1的速度提升时，风扇2的转速也会提升，但是当发动机1的速度提升到一定程度时，超越离合器4被超越，低速传动副5以恒定的最高速度运转，此时发动机1速度即便再提升，风扇2的速度也只是保持恒定速度，此时若接通电磁离合器3，发动机1的转速和风扇2的转速将通过高速传动副6相互匹配，使风扇2的转速得以进一步提高。需要注意的是，当电磁离合器3接通时，高速传动副6和低速传动副5同时工作，风扇2以电磁离合器3所提供的最大速度进行运转。

如图2所示，电气控制装置7包括第一温度传感器701、第二温度传感器702、第三温度传感器703、继电器704、手动开关705、以及车载控制器706。其中，第一温度传感器701用于采集发动机冷却水的温度，第二温度传感器702用于采集发动机传动油的温度，第三温度传感器703用于采集发动机进气歧管的温度，第一温度传感器701、第二温度传感器702以及第三温度传感器703分别和发动机ECU707(Electronic Control Unit电子控制单元)连接，发动机ECU707通过CAN总线708(Controller Area Network控制器局域网络)与车载控制器706连接，车载控制器706通过继电器704与电磁离合器3连接，车载控制器706还与手动开关705连接。本实施例中，当第一温度传感器701、第二温度传感器702以及第三温度传感器703采集的温度值过高时，车载控制器706将自动控制继电器704接合，相应的风扇2以较高的转速运转，可以对散热水箱9进行高效散热；当第一温度传感器701、第二温度传感器702以及第三温度传感器703采集的温度值较低时，继电器704不接合，此时发动机1通过超越离合器4带动风扇2以低速转动。手动开关705可以由驾驶员人为控制，该手动开关705正常状态下未被按下，当该手动开关705按下时，无论继电器704是否接合，车载控制器706均将直接控制电磁离合器3接通，也就是说，该手动开关705的控制优先级是高于继电器704的，关于手动开关705的电气接线为现有技术，在此不再赘述。

本实施例通过使风扇2可分别做高速或低速转动，调速范围较宽，并且能够根据发动机1的相关温度以合适的转速对散热水箱9进行散热，在给散热水箱9有效降温的同时，能使风扇2的功率消耗最小，从而节省了燃油，降低了损耗，设计合理，控制方便可靠，结构简单，维修简便，有利于发动机1节省燃油，减少尾气排放具有较高的经济价值和环保价值，并且通过设置手动开关705，还可以进一步避免环境温度对于风扇2自动控制的影响。

如图1所示，低速传动副5包括安装在发动机输出轴101上的第一主动轮501，固定安装在超越离合器4上的第一从动轮502，以及连接第一主动轮501和第一从动轮502的第一皮带503，第一主动轮501的直径小于第一从动轮502的直径。

如图1所示，高速传动副6包括安装在发动机输出轴101上的第二主动轮601，与电磁离合器3连接且设置在风扇主轴201上的第二从动轮602，以及连接第二主动轮601和第二从动轮602的第二皮带603，第二主动轮601的直径大于第二从动轮602的直径，第二从动轮602相对风扇轴套202能够转动。需要注意的是，本实施例中第一主动轮501的直径还小于第二主动轮601的直径，第一从动轮502的直径还大于第二从动轮602的直径。

本实施例中第一皮带503和第二皮带603均采用V带。

如图3所示，风扇2包括风扇主轴201、风扇轴套202、风扇叶片203、第一轴承204、第二轴承205、第三轴承206、第四轴承207、第五轴承208、第一平键209、第二平键210以及第三平键211，风扇主轴201安装在支架8上，第一轴承204和第二轴承205安装在风扇主轴201上，并且第一轴承204相对第二轴承205靠近支架8，风扇轴套202同时安装在第一轴承204和第二轴承205上，风扇叶片203通过螺栓固定安装在风扇轴套202上，风扇叶片203正对散热水箱9，风扇叶片203跟随风扇轴套202相对风扇主轴201能够转动，并对散热水箱9进行散热，第三轴承206、第四轴承207、第五轴承208以及超越离合器4均安装在风扇轴套202上，第一从动轮502同时安装在第三轴承206和超越离合器4上，通过超越离合器4和第三轴承206对第一从动轮502进行支撑，并且第一从动轮502通过第一平键209与超越离合器4固定连接，超越离合器4通过第二平键210与风扇轴套202固定连接，从而第一从动轮502能够和风扇轴套202同步转动，第二从动轮602同时安装在第四轴承207和第五轴承208上，通过第四轴承207和第五轴承208对第二从动轮602进行支撑，第二从动轮602相对风扇轴套202能够转动，从而当电磁离合器3未接通时，第二从动轮602不跟随风扇轴套202同步转动。本实施例中，第四轴承207相对第五轴承208靠近电磁离合器3。

如图3所示，电磁离合器3包括磁轭301、磁轭轴套302以及衔铁303，其中，衔铁303通过螺栓固定安装在第二从动轮602靠近磁轭301一侧的端面上，并且衔铁303与磁轭301正对，磁轭301与继电器704电连接，磁轭301通过轴承与磁轭轴套302转动连接，磁轭轴套302的横截面呈大致的U形，U型相对两端中的一端通过第三平键211固定安装在风扇轴套202上，U形底部的一端位于磁轭301和衔铁303之间，从而磁轭轴套302能够和风扇轴套202同步转动，当电磁离合器3接通时，磁轭301产生磁力使衔铁303和磁轭轴套302贴合，并且在磁力的作用下衔铁303和磁轭轴套302不会产生相对转动，从而第二从动轮602在磁轭轴套302的带动下和风扇轴套202同步转动，对风扇轴套202进行动力牵引，实现通过电磁离合器3控制高速传动副6启动的作用。本实施例中，磁轭301还与磁轭支架304固定连接，磁轭支架304通过销钉305与外界固定连接，从而在电磁离合器3接通时，磁轭301是固定不动的，不会随风扇轴套202转动。

本实施例节能温度控制散热系统的控制模式包括低温工作模式、高温工作模式以及手动工作模式。

当第一温度传感器701、第二温度传感器702以及第三温度传感器703采集的温度数值较低时，车载控制器706不控制继电器704吸合，进入低温工作模式，低温工作模式下，发动机输出轴101转动，带动发动机输出轴101上的两个直径不同的第一主动轮501和第二主动轮601同步转动，动力经第一皮带503和第二皮带603分别传动到第一从动轮502和第二从动轮602，此时电磁离合器3未接通，第二从动轮602通过第四轴承207和第五轴承208相对风扇轴套202转动，无法通过第二从动轮602对风扇轴套202起到牵引作用，仅通过第一从动轮502直接带动风扇轴套202和风扇叶片203转动，并且此时风扇叶片203以小转速转动。

当第一温度传感器701、第二温度传感器702以及第三温度传感器703采集的温度数值较高时，车载控制器706控制继电器704吸合，进入高温工作模式，高温工作模式下，发动机输出轴101转动，带动发动机输出轴101上的两个直径不同的第一主动轮501以及第二主动轮601同步转动，动力经第一皮带503和第二皮带603分别传动到第一从动轮502和第二从动轮602，此时电磁离合器3接通，磁轭301产生磁力，吸引衔铁303并使衔铁303和磁轭轴套302贴合，第二从动轮602通过磁轭轴套302对风扇轴套202起到牵引作用，第二从动轮602相对风扇轴套202同步转动，并且，此时风扇叶片203以高转速转动，由于高速传动副6和低速传动副5传动比的差值，超越离合器4被超越，从而风扇轴套202相对于第一从动轮502空转。

当手动开关705按下时，无论继电器704是否处于吸合状态，车载控制器706均直接控制电磁离合器3接通，进入手动工作模式，在手动工作模式下节能温度控制散热系统的工作原理与高温工作模式的原理相同。当手动工作模式的状态取消时，节能温度控制散热系统根据第一温度传感器701、第二温度传感器702以及第三温度传感器703采集的温度数值进入相应的高温或者低温工作模式。

本实施例设置超越离合器4以及电磁离合器3可以使风扇2在发动机1的带动下可分别做低速和高速转动，调速范围较宽，并且能够根据发动机1的相关温度以合适的转速对散热水箱9进行散热，在给散热水箱9有效降温的同时，能使风扇2的功率消耗最小，从而节省了燃油，降低了损耗。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。