CN108999688B - 一种组合式风扇车用冷却系统及其使用方法 - Google Patents

一种组合式风扇车用冷却系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

一种组合式风扇车用冷却系统，包括发动机、常规风扇、电子风扇、散热器与中冷器，所述散热器的顶端、底端通过水路与发动机相连接，散热器的内侧与发动机之间设置有常规风扇、电子风扇，发动机的顶部通过气路与中冷器相连接，电子风扇位于常规风扇的上方或下方，优选位于常规风扇的左上角、右上角、左下角或右下角，还可在散热器与发动机之间设置有安装常规风扇、电子风扇的护风罩，应用时，根据发动机出水温度的不同，采用自然风冷却、双重冷却、三重冷却三种控制策略。本设计不仅能耗较小、冷却效果较好、不存在气流死区，而且易于操作、适应性较强、应用范围较广。

Description

一种组合式风扇车用冷却系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种车用冷却系统，尤其涉及一种组合式风扇车用冷却系统及其使用方法，具体适用于杜绝气流死区，降低能耗，提升冷却效果。
背景技术
现有车用冷却系统采用散热器配以电控硅油离合器的工作方式。但不易选择与散热器相配合的风扇的尺寸，如果风扇尺寸偏大，则风扇能耗会增加；如果风扇尺寸偏小，对于散热器来讲可能存在气流死区，影响冷却系统的工作效率。
授权公告号为CN207297138U，授权公告日为2018年5月1日的实用新型专利公开了一种重型柴油发动机高低温冷却系统，其包括涡轮增压器、发动机、高温散热器、风扇、低温散热器、废气循环装置、间冷中冷器、间冷冷凝器与选择性催化还原器，其中，低温散热器、高温散热器、风扇位于发动机的前方，选择性催化还原器位于涡轮增压器的后方，涡轮增压器依次与间冷中冷器、发动机串联并形成中冷回路。虽然该设计通过增加冷却回路以及额外的低温散热器的方式来提高冷却效果，但其仍旧具有以下缺陷：
首先，它增加了冷却回路，并增添了额外的低温散热器，不仅提高了能耗，而且增加了成本；
其次，冷却回路、低温散热器都是通过与发动机进行冷却液交换而冷却的，属于内部交换，并不涉及与外部环境的交换，其冷却效果远比不上以外部风作为介质的风交换，故其冷却效果较差；
再次，该设计采用的仍是现有技术中的风扇，并不能解决风扇尺寸缺陷所带来的能耗大或存在气流死区的缺陷。
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的存在气流死区、能耗较大、冷却效果较差的缺陷与问题，提供一种不存在气流死区、能耗较小、冷却效果较好的组合式风扇车用冷却系统及其使用方法。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种组合式风扇车用冷却系统，包括发动机、常规风扇、散热器与中冷器，所述散热器的顶端、底端通过水路与发动机相连接，水路中的冷却液在散热器中的流向为由上至下，散热器的内侧与发动机之间设置有常规风扇，发动机的顶部通过气路与中冷器相连接，且中冷器设置于散热器的外侧；
所述组合式风扇车用冷却系统还包括电子风扇，所述电子风扇位于散热器与发动机之间，电子风扇、常规风扇均与散热器的内侧正对设置，电子风扇位于常规风扇的上方或下方。
所述电子风扇位于常规风扇的左上角、右上角、左下角或右下角。
所述电子风扇近散热器的冷却液进口或冷却液出口设置。
所述组合式风扇车用冷却系统还包括护风罩，所述护风罩位于散热器与发动机之间，护风罩的罩面上开设有中心孔及绕其四周设置的左上斜角孔、右上斜角孔、左下斜角孔、右下斜角孔，所述中心孔内设置有常规风扇的扇叶，左上斜角孔、右上斜角孔、左下斜角孔或右下斜角孔内设置有电子风扇的扇叶。
所述护风罩的侧围通过螺栓与散热器的外壳相连接，所述电子风扇通过支架与左上斜角孔、右上斜角孔、左下斜角孔或右下斜角孔相连接，所述常规风扇与发动机的皮带轮相连接。
所述中心孔的半径大于左上斜角孔、右上斜角孔、左下斜角孔或右下斜角孔的半径。
所述散热器的底端经水泵、水路与发动机相连接，且水泵在水路上串联连接。
一种上述组合式风扇车用冷却系统的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：
自然风冷却：当发动机的出水温度低于一号设定温度时，电子风扇、常规风扇为关闭状态，此时，依靠车行驶产生的相对风对中冷器、散热器进行冷却；
双重冷却：当发动机的出水温度高于一号设定温度，但小于二号设定温度时，启动电子风扇，并继续关闭常规风扇，此时，依靠相对风及电子风扇产生的风对中冷器、散热器进行冷却；所述二号设定温度大于一号设定温度；
三重冷却：当发动机的出水温度高于二号设定温度时，同时启动电子风扇、常规风扇，此时，依靠相对风、电子风扇产生的风、常规风扇产生的风一并对中冷器、散热器进行冷却。
所述电子风扇与发动机ECU进行信号连接；所述发动机ECU根据发动机的出水温度作为反馈信号以控制电子风扇的开启、关闭及转速。
所述电子风扇近散热器的冷却液进口设置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种组合式风扇车用冷却系统及其使用方法中，在散热器与发动机之间增设了一个电子风扇，该电子风扇位于常规风扇的上方或下方，优选为常规风扇的左上角、右上角、左下角或右下角，使用时，电子风扇、常规风扇都可启动，覆盖面积广，避免了气流死区的产生，同时，根据发动机出水温度的不同，还可以选择电子风扇、常规风扇的控制策略，在确保冷却的基础上降低能耗，避免过能耗的产生，此外，由于存在两个风扇，常规风扇的尺寸就可以降低，从而减少能耗。因此，本发明不仅能耗较小、冷却效果较好，而且易于操作、不存在气流死区。
2、本发明一种组合式风扇车用冷却系统及其使用方法中，电子风扇可布置在常规风扇的左上角、右上角、左下角或右下角，尤其可布置在散热器的冷却液进口附近，此时，当冷却液在散热器内由上至下运动时，电子风扇可以直接对进入散热器的冷却液进行冷却，实现提前降温与高效散热的效果。因此，本发明的操作方式多样，冷却效果较好。
3、本发明一种组合式风扇车用冷却系统及其使用方法中，在散热器后安装有护风罩，护风罩内开设有用于设置电子风扇、常规风扇的孔，不仅便于两种风扇的安装，减小安装难度，而且能够规范冷却风气流，提高风扇工作效率，增强冷却效果。因此，本发明不仅易于安装，而且冷却效果较强。
4、本发明一种组合式风扇车用冷却系统及其使用方法中，根据发动机出水温度的不同，设置有三种控制策略，分别为自然风冷却、双重冷却、三重冷却，应用时，不仅能够实现各种状态下的冷却，确保冷却效果，而且选择不同的冷却方式以降低能耗，避免过能耗的产生，此外，三种控制策略都以风作为冷却介质，都是从外部对设备进行冷却，冷却效果更好，安全性更强，还降低了对工作环境的要求，扩大了应用范围。因此，本发明不仅冷却效果好，能耗较低，而且适应性强，应用范围较广。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中护风罩的结构示意图。
图中：发动机1、皮带轮11、常规风扇2、电子风扇3、散热器4、水路41、冷却液进口42、冷却液出口43、中冷器5、气路51、护风罩6、中心孔61、左上斜角孔62、右上斜角孔63、左下斜角孔64、右下斜角孔65、罩面66、水泵7。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1至图2，一种组合式风扇车用冷却系统，包括发动机1、常规风扇2、散热器4与中冷器5，所述散热器4的顶端、底端通过水路41与发动机1相连接，水路41中的冷却液在散热器4中的流向为由上至下，散热器4的内侧与发动机1之间设置有常规风扇2，发动机1的顶部通过气路51与中冷器5相连接，且中冷器5设置于散热器4的外侧；
所述组合式风扇车用冷却系统还包括电子风扇3，所述电子风扇3位于散热器4与发动机1之间，电子风扇3、常规风扇2均与散热器4的内侧正对设置，电子风扇3位于常规风扇2的上方或下方。
所述电子风扇3位于常规风扇2的左上角、右上角、左下角或右下角。
所述电子风扇3近散热器4的冷却液进口42或冷却液出口43设置。
所述组合式风扇车用冷却系统还包括护风罩6，所述护风罩6位于散热器4与发动机1之间，护风罩6的罩面66上开设有中心孔61及绕其四周设置的左上斜角孔62、右上斜角孔63、左下斜角孔64、右下斜角孔65，所述中心孔61内设置有常规风扇2的扇叶，左上斜角孔62、右上斜角孔63、左下斜角孔64或右下斜角孔65内设置有电子风扇3的扇叶。
所述护风罩6的侧围通过螺栓与散热器4的外壳相连接，所述电子风扇3通过支架与左上斜角孔62、右上斜角孔63、左下斜角孔64或右下斜角孔65相连接，所述常规风扇2与发动机1的皮带轮11相连接。
所述中心孔61的半径大于左上斜角孔62、右上斜角孔63、左下斜角孔64或右下斜角孔65的半径。
所述散热器4的底端经水泵7、水路41与发动机1相连接，且水泵7在水路41上串联连接。
一种上述组合式风扇车用冷却系统的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：
自然风冷却：当发动机1的出水温度低于一号设定温度时，电子风扇3、常规风扇2为关闭状态，此时，依靠车行驶产生的相对风对中冷器5、散热器4进行冷却；
双重冷却：当发动机1的出水温度高于一号设定温度，但小于二号设定温度时，启动电子风扇3，并继续关闭常规风扇2，此时，依靠相对风及电子风扇3产生的风对中冷器5、散热器4进行冷却；所述二号设定温度大于一号设定温度；
三重冷却：当发动机1的出水温度高于二号设定温度时，同时启动电子风扇3、常规风扇2，此时，依靠相对风、电子风扇3产生的风、常规风扇2产生的风一并对中冷器5、散热器4进行冷却。
所述电子风扇3与发动机ECU进行信号连接；所述发动机ECU根据发动机1的出水温度作为反馈信号以控制电子风扇3的开启、关闭及转速。
所述电子风扇3近散热器4的冷却液进口42设置。
本发明的原理说明如下：
本发明涉及组合式风扇车用冷却系统及其使用方法，旨在保证冷却效果的同时降低冷却系统能耗，主要是参照散热器内部结构以优化电子风扇与常规风扇的组合方式，解决以往车用冷却系统匹配电控硅油离合器风扇存在的气流死区缺席。应用时，整车行驶时产生的相对风速对中冷器与散热器进行冷却，随着外界环境的变化与整车行驶工况的变化，外界环境风与电子风扇共同作用实现冷却，在外界环境恶劣的情况下，外界环境风、电子风扇与常规风扇共同作用实现冷却，电子风扇与常规风扇的控制依发动机出水温度由ECU控制策略动作。
电子风扇可布置在散热器的冷却液进口侧或冷却液出口侧，用以解决散热器局部热流大的缺陷（对发动机热冷却液先行散热，可提高车用冷却系统的工作效率）以及散热器、护风罩配合使用产生的死区问题；常规风扇由发动机驱动，设置有开/关两种状态。采用电子风扇与常规风扇组合式工作方式，在满足整车冷却要求的情况下，可减小常规风扇的尺寸，减少能耗。
实施例1：
参见图1至图2，一种组合式风扇车用冷却系统，包括发动机1、常规风扇2、散热器4与中冷器5，所述散热器4的顶端、底端通过水路41与发动机1相连接，水路41中的冷却液在散热器4中的流向为由上至下，散热器4的内侧与发动机1之间设置有常规风扇2，发动机1的顶部通过气路51与中冷器5相连接，且中冷器5设置于散热器4的外侧；所述组合式风扇车用冷却系统还包括电子风扇3，所述电子风扇3位于散热器4与发动机1之间，电子风扇3、常规风扇2均与散热器4的内侧正对设置，电子风扇3位于常规风扇2的上方或下方。优选电子风扇3位于常规风扇2的左上角、右上角、左下角或右下角。
一种上述组合式风扇车用冷却系统的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：
自然风冷却：当发动机1的出水温度低于一号设定温度时，电子风扇3、常规风扇2为关闭状态，此时，依靠车行驶产生的相对风对中冷器5、散热器4进行冷却；
双重冷却：当发动机1的出水温度高于一号设定温度，但小于二号设定温度时，启动电子风扇3，并继续关闭常规风扇2，此时，依靠相对风及电子风扇3产生的风对中冷器5、散热器4进行冷却；所述二号设定温度大于一号设定温度；
三重冷却：当发动机1的出水温度高于二号设定温度时，同时启动电子风扇3、常规风扇2，此时，依靠相对风、电子风扇3产生的风、常规风扇2产生的风一并对中冷器5、散热器4进行冷却。
实施例2：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述电子风扇3近散热器4的冷却液进口42或冷却液出口43设置。
实施例3：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述组合式风扇车用冷却系统还包括护风罩6，所述护风罩6位于散热器4与发动机1之间，护风罩6的罩面66上开设有中心孔61及绕其四周设置的左上斜角孔62、右上斜角孔63、左下斜角孔64、右下斜角孔65，所述中心孔61内设置有常规风扇2的扇叶，左上斜角孔62、右上斜角孔63、左下斜角孔64或右下斜角孔65内设置有电子风扇3的扇叶。所述护风罩6的侧围通过螺栓与散热器4的外壳相连接，所述电子风扇3通过支架与左上斜角孔62、右上斜角孔63、左下斜角孔64或右下斜角孔65相连接，所述常规风扇2与发动机1的皮带轮11相连接。
实施例4：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
所述电子风扇3与发动机ECU进行信号连接；所述发动机ECU根据发动机1的出水温度作为反馈信号以控制电子风扇3的开启、关闭及转速。

Claims (3)

1.一种组合式风扇车用冷却系统的使用方法，所述组合式风扇车用冷却系统包括发动机（1）、常规风扇（2）、散热器（4）与中冷器（5），所述散热器（4）的顶端、底端通过水路（41）与发动机（1）相连接，水路（41）中的冷却液在散热器（4）中的流向为由上至下，散热器（4）的内侧与发动机（1）之间设置有常规风扇（2），发动机（1）的顶部通过气路（51）与中冷器（5）相连接，且中冷器（5）设置于散热器（4）的外侧，其特征在于：
所述组合式风扇车用冷却系统还包括电子风扇（3），所述电子风扇（3）位于散热器（4）与发动机（1）之间，电子风扇（3）、常规风扇（2）均与散热器（4）的内侧正对设置，电子风扇（3）位于常规风扇（2）的上方或下方；
所述电子风扇（3）位于常规风扇（2）的左上角、右上角、左下角或右下角；
所述电子风扇（3）近散热器（4）的冷却液进口（42）或冷却液出口（43）设置；
所述组合式风扇车用冷却系统还包括护风罩（6），所述护风罩（6）位于散热器（4）与发动机（1）之间，护风罩（6）的罩面（66）上开设有中心孔（61）及绕其四周设置的左上斜角孔（62）、右上斜角孔（63）、左下斜角孔（64）、右下斜角孔（65），所述中心孔（61）内设置有常规风扇（2）的扇叶，左上斜角孔（62）、右上斜角孔（63）、左下斜角孔（64）或右下斜角孔（65）内设置有电子风扇（3）的扇叶；
所述护风罩（6）的侧围通过螺栓与散热器（4）的外壳相连接，所述电子风扇（3）通过支架与左上斜角孔（62）、右上斜角孔（63）、左下斜角孔（64）或右下斜角孔（65）相连接，所述常规风扇（2）与发动机（1）的皮带轮（11）相连接；
所述中心孔（61）的半径大于左上斜角孔（62）、右上斜角孔（63）、左下斜角孔（64）或右下斜角孔（65）的半径；
所述散热器（4）的底端经水泵（7）、水路（41）与发动机（1）相连接，且水泵（7）在水路（41）上串联连接；
所述使用方法包括以下步骤：
自然风冷却：当发动机（1）的出水温度低于一号设定温度时，电子风扇（3）、常规风扇（2）为关闭状态，此时，依靠车行驶产生的相对风对中冷器（5）、散热器（4）进行冷却；
双重冷却：当发动机（1）的出水温度高于一号设定温度，但小于二号设定温度时，启动电子风扇（3），并继续关闭常规风扇（2），此时，依靠相对风及电子风扇（3）产生的风对中冷器（5）、散热器（4）进行冷却；所述二号设定温度大于一号设定温度；
三重冷却：当发动机（1）的出水温度高于二号设定温度时，同时启动电子风扇（3）、常规风扇（2），此时，依靠相对风、电子风扇（3）产生的风、常规风扇（2）产生的风一并对中冷器（5）、散热器（4）进行冷却。
2.根据权利要求1所述的一种组合式风扇车用冷却系统的使用方法，其特征在于：所述电子风扇（3）与发动机ECU进行信号连接；所述发动机ECU根据发动机（1）的出水温度作为反馈信号以控制电子风扇（3）的开启、关闭及转速。
3.根据权利要求1所述的一种组合式风扇车用冷却系统的使用方法，其特征在于：所述电子风扇（3）近散热器（4）的冷却液进口（42）设置。
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