一种电子节温器执行器的制作方法

文档序号:15136779发布日期:2018-08-10 19:24阅读:1156来源:国知局

本实用新型属于汽车发动机冷却技术领域,尤其涉及一种电子节温器执行器。



背景技术:

汽车节温器的作用是在车的温度还没有达到正常温度前处在关闭状态,这时发动机的冷却液经水泵返回发动机,进行发动机内小循环,起到让发动机快速升温的作用,当温度超过正常温度后就打开,让冷却液经过整个水箱散热器回路进行大循环,从而快速散热,以保证发动机在合适的温度范围内工作,可起到节约能耗等作用。因为发动机在低温状态下是很耗油的,并且对车的损坏较大,其中包括容易产生积碳并带来一系列的问题。

传统的节温器主要是蜡式节温器,是由其内部的石蜡通过热胀冷缩原理来控制冷却液循环方式的。当冷却温度低于规定值时,节温器感温体内的精制石蜡呈固态,节温器阀在弹簧的作用下关闭发动机与散热器之间的通道,冷却液经水泵返回发动机,进行发动机内小循环。当冷却液温度达到规定值后,石蜡开始融化逐渐变为液体,体积随之增大并压迫橡胶管使其收缩,在橡胶管收缩的同时对推杆作用以向上的推力,推杆对阀门有向下的反推力使阀门开启,这时冷却液经由散热器和节温器阀,再经水泵流回发动机,进行大循环。

节温器大多数布置在汽缸盖出水管路中,这样的优点是结构简单,容易排出冷却系统中的气泡,缺点是节温器在工作时经常开闭,产生振荡现象,由于借着物体膨胀或冷缩来开启、关掉冷却液的流动,故存在反应慢、滞后现象,且无自诊断及失效保护功能。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于克服上述技术不足,提出一种电子节温器执行器,具有网络通信、系统指令执行、自诊断、反馈及失效保护功能一体的新型电子节温器执行器。

为达到上述技术目的,本实用新型的技术方案是:

一种电子节温器执行器,包括壳体,所述壳体内设有集成LIN通信模块、用于与发动机主控网络ECU连接的节温器执行器ECU,所述节温器执行器ECU连接电机驱动器,所述电机驱动器连接直流电机,所述直流电机驱动通过齿轮传动机构连接用于与发动机仓冷却阀体连接的输出轴,所述输出轴连接角度传感器,所述角度传感器连接所述节温器执行器ECU。

作为一种改进,所述壳体内设有固定支架,所述固定支架的下方设有所述角度传感器,所述固定支架上方安装有所述输出轴,所述输出轴的底部嵌装有圆柱磁体,所述输出轴上安装有齿轮。

作为进一步地改进,所述圆柱磁体位于所述角度传感器的正上方,所述圆柱磁体与所述角度传感器之间的距离为1-3mm。

作为进一步地改进,所述圆柱磁体与所述角度传感器之间的距离为2mm。

作为进一步地改进,所述节温器执行器ECU包括MELEXIS公司生产的芯片MLX81315、LIN接口、角度传感器输入接口、直流电机驱动接口。

作为进一步地改进,所述直流电机为12V高转速8000rpm型号为560的大力矩电机,所述齿轮传动机构为二级传递,传动比为180,所述输出轴为大齿轮输出轴。

作为进一步地改进,所述角度传感器为MELEXIS公司生产的三轴霍尔传感器MLX90363。

由于采用上述技术方案,本实用新型的有益效果是:

本实用新型的电子节温器执行器,由于采用直流电机驱动阀门,用角度传感控制开启位置,所以,在实际应用过程中,阀门动作响应时间短,角度位置精确;集成了LIN通信模块的ECU,可以接受发动机主控网络ECU指令、解析与执行,并与之进行自诊断数据交换;将传统的执行器器件变成一种分布式电子系统控制器件,它迎合了当前汽车电子系统控制的发展方向,有助于增强发动机各系统之间的内在联系,共享数据与交换,从而进一步提高系统的稳定性和可靠性,将传统单一的开、关逻辑控制,变为根据发动机最佳工作温度曲线的、连续多点的线性控制,充分发挥发动机的最大功效,有助于汽车行驶的动力性、平稳性、燃油经济性及降低排放污染,同时,这种具有自诊断、反馈和失效保护功能的新型集成节温器,提高了发动机系统的稳定性和可靠性。

本实用新型为一种分布式电子系统控制器件,具有网络通信、系统指令执行、自诊断、反馈及失效保护功能一体的新型电子节温器,与传统的、单一功能的蜡式节温器执行器相比,它通过接受发动机网络控制系统ECU指令,解析、驱动电机、带动齿轮系及输出轴,并通过内部角度传感器,实时精确控制发动机仓冷却液流动阀门及开度,其优点:响应快、无迟滞、灵敏度、精度高,可无级、细分、精准匹配发动机冷却工作温度曲线,有助于提高汽车行驶的动力性、平稳性、燃油经济性及降低排放污染。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图;

图2是角度传感器的安装结构示意图;

其中,1-壳体,2-发动机主控网络ECU,3-节温器执行器ECU,4-电机驱动器,5-直流电机,6-齿轮传动机构,7-发动机仓冷却阀体,8-输出轴,9-角度传感器,10-车身电源,11-固定支架,12-圆柱磁体。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。

如图1和图2共同所示,一种电子节温器执行器,包括壳体1,壳体1内设有集成LIN通信模块通过LIN总线与发动机主控网络ECU2连接的节温器执行器ECU3,节温器执行器ECU3连接电机驱动器4,电机驱动器4连接直流电机5,直流电机5驱动通过齿轮传动机构6连接用于与发动机仓冷却阀体7连接的输出轴8,输出轴8连接角度传感器9,角度传感器9连接节温器执行器ECU3。

其中,上述节温器执行器ECU3与12V的车身电源10和LIN总线(总共3根线)连接,用于给节温器执行器提供电源与通信。

本实施例中,节温器执行器ECU3包括MELEXIS公司生产的芯片MLX81315、LIN接口、角度传感器输入接口、直流电机驱动接口。

为了提高电子节温器执行器系统的稳定性,并考虑到其工作的应用环境,节温器执行器ECU3选用MELEXIS公司生产的芯片MLX81315,它是MELEXIS推出的一款集成MCU和LIN接口的智能LIN电机驱动器,可用于驱动直流电机,适合12V的汽车电机驱动,-40℃~+150℃工作温度范围应用;

MLX81315内部集成的MCU具有2KB SRAM,32KB Flash以及4x128B的EEPROM,低成本的32KB ROM,适合大容量应用。其中16位MCU用于控制应用,4位MCU用于通信控制;

MLX81315片内还集成了丰富的电机控制外设,芯片上集成了4个半桥驱动器,可支持不超过1A的电机驱动电流,PWM定时器,可用于电机的驱动控制。芯片内部集成的运算放大器可用于检测电机的驱动电流;

MLX81315还支持基于硬件或软件的诊断和保护,包括过压/欠压保护,过温保护,过流保护,FET开路/短路检测;

MLX81315还具有强大的通信功能。该款智能LIN电机驱动器集成的LIN接口兼容LIN1.3,LIN2.x,SAE J2602等协议,可用于接收命令及反馈信息。MLX81315还可根据相应配置实现PWM通信,同时可支持PWM双向通信。

本实施例中,为了保证电子节温器执行器输出扭矩的要求,直流电机5选用DC12V560,该型号电机额定负载电流300mA,转速8000rpm,配以齿轮传动机构6二级传递,传动比180,能满足输出轴8及阀门200ms以内的时间动作响应,以实现汽车发动机舱冷却液阀门的转动力与时间响应。

本实施例中,角度传感器9选用MELEXIS公司生产的三轴霍尔传感器MLX90363,高达14位精度输出,支持SPI通信,360°全方位检测,非常适合于绝对角度检测等应用,可在-40℃~+150℃工作温度范围使用,MLX90363组成的线路板输出与角度传感器输入接口相连。

本实施例中,壳体1内设有固定支架11,固定支架11的下方设有角度传感器9,固定支架11上方安装有输出轴8,输出轴8的底部嵌装有圆柱磁体12,输出轴8上安装有齿轮为大齿轮输出轴,圆柱磁体12位于角度传感器9的正上方,圆柱磁体12与角度传感器9之间的距离为1-3mm,优选为2mm。

本实用新型提供的汽车电子节温器执行器,将传统的单一功能器件,升级为多功能集成的汽车发动机控制网络的分布式电子系统控制部件,发动机主控网络根据发动机舱各系统的实际工况参数,通过LIN网络给节温器下达指令,调整阀门开启度,以改变发动机冷却液的流量与方向,使发动机保持最佳工作温度,其中节温器的具体工作流程如下:

节温器执行器ECU模块通过LIN通信接口接受信号,并解析指令,给模块内的MCU处理,得到需要开启的角度位置,同时,MCU采集节温器的实际角度位置,并通过逻辑运算给模块内的电机驱动单元发出驱动信号,当节温器的实际角度位置达到需要开启的角度位置时,电机驱动信号停止;

节温器在工作过程中,如出现过压、欠压、过温、过流、FET开路、短路时,节温器执行器ECU模块可通过MCU检测接口探测,并通过LIN通信协议编码,反馈给发动机主控网络,启用安全失效保护模式。

以上所述本实用新型的具体实施方式,并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

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