CN110065385A - 使用除冰解封单元控制车辆部件温度的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装置(1)，该装置用于通过车辆(5)的冷却装置(4)使用至少一个控制冷却气流(8)的移动的空气引导件(2)来控制车辆部件(3)的温度，特别是内燃发动机的温度，该装置具有除冰解封单元(27)，该单元设计为可以释放被冰和/或雪封闭的空气引导件(2)，使得用作空气引导件的板条或类似物等可以在结冰的情况下再次完全使用。为此目的，除冰解封单元(27)被设计用于融化冰和/或雪。

Description

使用除冰解封单元控制车辆部件温度的装置

技术领域

本发明涉及一种用于通过车辆的冷却装置控制车辆部件(例如内燃发动机)的温度的装置，该装置使用至少一个控制冷却气流的移动空气引导件，其具有除冰解封单元，该除冰解封单元设计成能够释放已经被冰和/或雪封闭的空气引导件。

背景技术

闭合设备用于现代冷却系统中以实现通过冷却器的不同程度的气流。因此，在低的外部温度下或在内燃发动机的预热阶段期间，可以控制或调节通过发动机冷却器的气流。

在冬天，雪和冰可以封闭具有板条等类似物的闭合设备，这可能导致内燃发动机的无效冷却，从而导致更高的燃料消耗或甚至可能由于过热而导致部件损坏。

US 8662569 B2提出了该问题的解决方案，其描述了通用类型的装置。用于设定控制冷却气流的空气板条的调节马达可以使用两种不同的电流来操作。在低于具有霜冻风险的外部温度阈值时，即使板条结冰，高电流也会流过马达以相应较高的力强制移动板条。马达和板条的调节部件以及板条本身必须相应地确定尺寸，以获得非常高的力。

US 9103265 B2公开了另一种具有板条和外部温度传感器的冷却装置的冰检测装置。霍尔(Hall)传感器用于检测百叶窗位置，从而可以在被封闭的板条处输出错误信号。如果板条被冰块挡住或意外关闭，则打开风扇进行冷却以防止发动机过热。

US 2015/0260442 A1描述了一种用于对机动车辆中的热交换器的外部区域进行除冰的方法。JP 2013208938公开了另一种用于热交换器中防冻的方法。

发明内容

本发明的目的是以合理的设计效果改进通用装置，使得用作空气引导件的板条或类似物即使在结冰时也完全可用，或者可以快速地再次被操作。

该目的通过具有权利要求1的特征的装置实现。

在从属权利要求中描述了本发明的有利实施例。

鉴于本发明，用于板条或类似物的驱动马达以及机械控制部件不需要过大，这节省了成本和重量。

本发明不是试图以“力”移动板条，而是基于通过熔化消除原因(即冰或雪)的想法。当冰或雪足够柔软以使板条能够再次被移动时，原因就消失了。

一方面，经过验证的板条控制用于优化马达操作，另一方面，可以检查外部温度是否过低而导致封闭情况，有意义的是，空气引导件设计成可通过执行器调节，从而控制至少一个进气口的尺寸和/或冷却气流的流量，其中执行器连接到包括电子控制单元的控制设备，其中控制单元连接到用于测量外部温度的温度传感器，并且设计用于将外部温度与用于提供霜冻警告的外部温度阈值进行比较。

在根据本发明的解决方案的有利实施例中，提供了除冰解封单元，其设计使得它通过防冻剂除冰过程释放被封闭的空气引导件。该解决方案由于防冻剂非常快速地起作用，允许利用加热过程相对于熔化过程非常快速地除冰。

而在根据本发明的解决方案的另一有利实施例中，提供了除冰解封单元，其设计成使其通过加热过程释放被封闭的空气引导件。这种解决方案优于使用防冻剂的熔化过程的是不需要再次填充任何试剂，其中能量可以由内燃发动机或车辆电池持续提供。因此，该解决方案几乎不需要维护。

根据本发明的装置的另一有利实施例的特征在于，除冰解封单元包括加热元件，该加热元件通过加热过程释放被封闭的空气引导件。这种加热元件可以在空间上布置为靠近问题的原因，即靠近冰或雪，使得除冰发生得更快。因此，将加热元件集成到板条中是有意义的。

根据本发明的优选实施例，加热元件设计为电加热元件。加热线或加热轨道可以类似于挡风玻璃加热器那样成本经济地安装。

而在根据本发明的装置的另一个优选实施例中，提供了加热元件设计为加热通道，优选由内燃发动机加热的热介质流过该加热通道。内燃发动机提供可用于此目的的大量能量，从而可以节省电池电量。

根据本发明的优选实施例，代替地提供热气流，特别是由内燃发动机加热的热气流，该热气流通过风扇吹到板条上为其除冰。这可以通过简单地反转冷却器风扇的旋转方向容易地实现。

为了能够进行有效的封闭检测，有利的是，提供用于检测空气引导件的封闭状态的封闭检测传感器。传感器优选设计为扭矩传感器。可以循环地测试板条的封闭状态，优选仅低于温度阈值时，以通过执行器打开和关闭(或反之)的方式来检测空气引导件的封闭状态。冷却装置优选设计为流体冷却器，特别是水冷却器。待冷却的车辆部件尤其是机动车辆的内燃发动机。

此外有利的是，控制设备设计成使得循环地测试空气引导件的封闭状态，优选仅低于温度阈值时，以通过执行器打开和关闭(或反之)的方式来检测空气引导件的封闭状态。这使得只有在板条实际上结冰的时候，才采取措施对它们进行除冰。因此，当外部温度达到结冰范围时，并不总是发生除冰，而是仅在实际需要时才进行除冰。而且，可以发出相应的信号“板条被封闭”从而相应地通知驾驶员。这种测试不必限于结冰范围，而是也可以在较高温度或其它故障原因下进行，例如由灰尘或其他物体封闭板条的情况或由于板条驱动器的故障。

优选地，冷却装置设计为流体冷却器，特别是水冷却器，并且待冷却的车辆部件代表机动车辆的内燃发动机。检查外部温度是否低于外部温度阈值是有利的。如果外部温度低于外部温度阈值，则可以发出用于打开空气引导件的控制命令。在发出用于打开空气引导件的控制命令之后，可以检查是否根据目标值进行空气引导件的设置。如果板条工作正常，可以在一段时间后重复测试。相反，如果不能检测到空气引导件根据目标值的设置，则认为板条是结冰的。然后输出错误信号或采取对策。

附图说明

下面将参考附图更详细地解释根据本发明的装置的实施例。在图中：

图1是根据本发明的装置的示意图；

图2是具有根据本发明的冷却系统的机动车辆的示意图；

图3是具有板条的冷却器的透视图；

图4是板条的放大透视图；

图5是用于根据本发明的装置的除冰系统的第一实施例的示意图；

图6是用于根据本发明的装置的除冰系统的第二实施例的示意图；

图7是用于根据本发明的装置的除冰系统的第三实施例的示意图；

图8是用于根据本发明的装置的除冰系统的第四实施例的示意图；

图9是结冰测试方法的流程图；和

图10是装置的控制设备的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的装置1的示例性实施例。装置1用于控制温度，例如图2中所示的车辆部件3的工作温度，该车辆部件在示例性实施例中是内燃发动机。内燃发动机3通过冷却剂管路20与冷却装置4或冷却器连接。工作温度的控制由车辆5的冷却装置4使用控制冷却气流8的多个板条6(空气引导件2)进行，这些板条控制至少一个进气口7(图2)的尺寸和/或冷却气流8的流量。板条布置构成百叶窗。

在图1中，在需要最大发动机冷却的情况下，以“A”标记高温下的板条位置。例如，在高环境温度、陡峭的上坡坡度或高拖车载荷(例如连接的房车或其它拖车)的情况下，可能需要高发动机冷却。该板条位置允许在车辆5的前部区域中进入的空气的方向沿着在冷却装置4(在下文中简称为冷却器)中的冷却管路的方向偏转。

有利地，板条6以高速流线型(例如水平地)定位，这减少了燃料消耗。

图1中的“B”是低温下的板条位置，在板条没有结冰的时候(例如在冬天)，或者在内燃发动机处于起动阶段并且仍然冷的情况下。在这种情况下，需要最小的发动机冷却。然后，通过最小化板条6之间的空间而最小化有效的进气口，因为板条6是垂直的。

装置1表示用于流体冷却器的装置，特别是具有用于冷却内燃发动机(在图2中被标识为部件3)的冷却通道11的水冷却器。该冷却原理还可以应用于车辆的其他冷却或电动车辆的部件。车辆可以是乘用车、货车、摩托车、公共汽车、房车等。

板条6用于控制或调节工作温度或空气流量或空气流入以及冷却水的依赖于温度、速度和/或负载的冷却，从而控制或调节车辆5的内燃发动机3。

板条6布置在板条支架部分18(图3和4)或冷却器格栅、冷却器壳体等类似物上。

因此，通过使用板条6来执行温度控制，该板条6控制冷却气流8并且用作空气引导件2。板条6可通过执行器25调节，在图1中出于简化附图的原因仅在下板条6上表征执行器25。执行器25同时或同步地旋转所有板条。因此，可以控制至少进气口7的有效通道横截面和/或冷却气流的流动。

如图1所示，机械执行器25连接到依赖于温度的控制设备23(图10)。控制设备23包括控制单元21(发动机控制器PCM，Power-train control module)和电动马达24或类似的驱动器，该驱动器通过传动连接25或类似的解决方案同时移动所有的板条6，并且该驱动器由电气或电子控制单元21控制。控制单元21连接到用于测量外部温度的温度传感器22并且被设计用于处理用于霜冻警告的外部温度阈值。

执行器25可以是驱动轴，其通过齿轮或其他驱动器连接到马达24。如图3所示，执行器25(致动器)可以集成在板条布置中。

用于测量发动机3的温度的主传感器29连接到控制单元21，该控制单元用于在常规操作中的板条控制。

控制设备23或控制单元21设计成至少暂时在低于用于霜冻警告的外部温度阈值时设置仅部分地打开的空气引导件保护位置(如图1中的“C”所示)。

板条6在位置C处仅部分地打开，使得在保护位置处，确保板条之间足够的间隙并因此确保最小的空气冷却。该间隙允许冷却空气进入冷却器4，使得即使在最坏的情况下(例如拖车负载、斜坡等类似的情况下)也能防止达到临界发动机温度。

然而，另一方面，在位置C处的板条6部分地闭合，使得与位置A相比的空气冷却显著减小，从而优化待冷却的内燃发动机的操作。最佳的是，当发动机的温度升高更快地运行时，也就是说在发动机起动后的最初几分钟内，例如与位置A相比剧烈大约1.5至4倍。

控制装置23设计为在车辆5的停车模式中板条6的相应保护位置调节是有效的。当发动机3(例如通过操作点火钥匙)关闭时，可以进行控制命令，只要温度传感器22输出至多约+1°的温度值，就将板条6移动到位置C并使其保持在那里。

如图1所示，还提供了封闭检测传感器19，用于检测板条的封闭状态。该封闭检测传感器可以设计为扭矩传感器。传感器19测量执行器25或相应的执行器元件的扭矩，该执行器元件可以是操作轴或另一可旋转部件。如果扭矩高于阈值，则输出误差信号。或者，可以测量马达24的电流，该电流随着板条的结冰而升高。如果电流高于阈值，则可输出错误信号。因此，马达24可以同时用作传感器。

本装置设有连接到控制单元21的除冰解封单元27(图1)。除冰解封单元27设计成熔化导致封闭的冰和/或雪。该单元27的实施例在图5至8中示出。所述单元设计为：被冰或雪封闭的板条6通过如图5所示的防冻剂除冰过程或通过如图6至8所示的加热过程释放。

单元21在根据图5的变型中设计为防冻剂喷射单元。单元21包括防冻剂储存器或罐28、可以集成在罐28中的泵17、以及朝向板条6的喷嘴30，如图3所示。喷嘴30连接到通向罐28的防冻剂管路31。泵17由单元21控制。罐28可以是擦拭水箱。或者，可以使用具有可控压力阀的喷雾罐溶液进行除冰，或者可以选择其它类型的喷雾。在喷射之后，封闭检测传感器19可用于确定该动作是否成功。可以重复该过程直到板条6可移动。

代替地或附加地，为了除冰也可以使用根据图6至8的供热作用过程。

图6示出了除冰解封单元27的第一变体，其具有加热元件32，例如加热线32，该加热线例如集成到板条6中。加热元件可以用电流加热(类似于挡风玻璃除霜器)并且布置在结冰处33，优选地布置在接触板条端部处，如图4所示。电流由控制单元21控制。

图7示出了具有管状加热元件34的解决方案，该管状加热元件34可以用优选为流体的热介质35加热。冷却器4通过冷却管路39与发动机3连接。为了除冰，可以提供冷却器4的冷却剂或单独的热介质35。连接到控制单元21和供应管路37的电动和/或液压阀40控制向板条6的供热。管路37可以连接到发动机3或冷却器4。在这种布置中，设置恒温器38，恒温器38也连接到管路37。

图8示出了除冰原理，其中使用了风扇36，特别是冷却器4的冷却器风扇，并且该风扇具有相反的旋转方向。风扇36设置在发动机3和板条6之间。通过反转旋转方向，热的发动机空气被吹入板条布置中，从而可以除冰。代替地，风扇36可以是电风扇加热器。电风扇加热器连接到控制单元21。

因此，装置1可以设计成使得除冰解封单元27被设计成使得其可以通过防冻剂除冰过程释放板条6(参见图5)。

装置1也可以设计成具有除冰解封单元27，其设计成通过加热过程释放板条6(参见图6至8)。

装置1也可以设计成，除冰解封单元27包括加热元件，该加热元件通过加热过程释放板条6(参见图6和7)。

装置1也可以设计成，使得加热元件集成到空气引导件中(参见图6和7)。

装置1也可以设计成，使得加热元件设计为电加热元件(参见图6)。

装置1也可以设计成，使得加热元件设计为加热通道，热介质流过该加热通道，该热介质优选由部件加热(参见图7)。

装置1也可以设计成，使得由发动机3加热的热气流被风扇36吹送到空气引导件，以为板条6除冰(参见图8)。

图9示出了用于循环测试板条6的结冰状态的方法。

控制设备23设计成周期性地测试板条的封闭状态。该测试仅在低于温度阈值时发生。尝试通过执行器打开和关闭板条6，反之亦然。如果成功，则板条未结冰。另一方面，如果板条6不服从控制设备，则它们被封闭。这可以由传感器19检测到。

在图9中的S1处，通过传感器22的测量来检查是否存在+1℃的温度阈值或者低于该温度阈值。

如果是，则在S2处，板条6移动到100％位置(完全打开)并移回到起始位置(30％)。

在测试成功(S3)的情况下不启动除冰措施(S4)。在x秒的等待时间之后(S5)，重复测试(S2)。

当输出错误信号“板条结冰”时(S3处为否)，则启动除冰措施(S7)，并且先前将记数尝试次数的计数器值与最大计数器值(最大尝试次数)进行比较(S6)。

如果计数器值小于最大值(S6处为是)，则执行(重复的)除冰措施(S7)并且将计数器值增加1(S8)。重新检查(S2)。如果计数器值达到最大值，则出现错误消息“不可能除冰”(S9)。

因此，所使用的是以下步骤：

-检测外部温度是否低于外部温度阈值(或等于此阈值)；

-当外部温度低于外部温度阈值时，输出用于打开空气引导件的控制命令；

-在输出用于打开空气引导件的控制命令之后，检查是否已根据目标值进行空气引导件的设置；

-如果根据目标值进行空气引导件的设置，则在规定的循环时间后重复检测过程；

-如果没有根据目标值进行空气引导件的设置，则重复除冰过程直至其成功或达到最大尝试值。

本发明或装置1用于利用空气引导件保护位置C来控制温度，其不限于所示的实施例。冷却不限于内燃发动机。本发明还可用于冷却空调或空调的部件(特别是空调冷凝器)、用于冷却电池、燃料电池部件等类似物。

附图标记列表：

1 装置

2 空气引导件

3 车辆部件/发动机

4 冷却装置/冷却器

5 车辆

6 板条

7 进气口

8 冷却气流

11 冷却通道

17 泵

18 板条支架部分

19 封闭检测传感器

20 冷却剂管路

21 控制单元

22 温度传感器

23 控制设备

24 电动马达

25 执行器

27 除冰解封单元

28 罐

29 主传感器

30 喷嘴

31 防冻剂管路

32 加热线

33 结冰处

34 加热元件

35 热介质

36 风扇

37 供应管路

38 恒温器

39 冷却管路

40 阀

Claims (10)

1.一种装置(1)，所述装置用于通过车辆(5)的冷却装置(4)使用至少一个控制冷却气流(8)的移动的空气引导件(2)来控制车辆部件(3)的温度，其中所述至少一个空气引导件(2)能够被冰和/或雪封闭，

其特征在于：

所述装置包括用于融化冰和/或雪的除冰解封单元(27)。

2.根据权利要求1所述的装置，

其特征在于：

所述空气引导件(2)设计为可通过执行器(25)调节，以便控制至少一个进气口的尺寸和/或所述冷却气流的流量，其中所述执行器(25)连接到控制设备(23)，所述控制设备(23)包括电子控制单元(21)，其中所述控制单元(21)连接到用于测量外部温度的温度传感器(22)并设计用于将外部温度与用于提供霜冻警告的外部温度阈值进行比较。

3.根据权利要求1或2所述的装置，

其特征在于：

所述除冰解封单元(27)设计为能够通过防冻剂除冰过程在封闭情况下释放至少一个所述空气引导件(2)。

4.根据权利要求1或2任一项所述的装置，

其特征在于：

所述除冰解封单元(27)设计为能够通过加热过程在封闭情况下释放至少一个所述空气引导件(2)。

5.根据权利要求4所述的装置，

其特征在于：

所述除冰解封单元(27)包括加热元件，所述加热元件能够通过加热过程释放被封闭的所述空气引导件(2)。

6.根据权利要求5所述的装置，

其特征在于：

所述加热元件(32、34)集成在所述空气引导件(2)中。

7.根据前述权利要求任一项所述的装置，

其特征在于：

所述加热元件(32)设计为电加热元件。

8.根据前述权利要求4和7中任一项所述的装置，

其特征在于：

所述加热元件(34)设计为加热通道，热介质流过所述加热通道，所述热介质优选通过待调温的所述车辆部件加热。

9.根据权利要求4或5所述的装置，

其特征在于：

热气流，特别是由待调温的所述部件加热的热气流，通过风扇吹向所述空气引导件，从而为所述空气引导件除冰。

10.根据前述权利要求任一项所述的装置，

其特征在于：

提供封闭检测传感器(19)，所述封闭检测传感器用于检测所述空气引导件(2)的封闭状态，所述封闭检测传感器优选地设计为扭矩传感器，和/或，其中所述控制设备(23)设计成循环地测试所述空气传导件的所述封闭状态，优选仅在低于所述温度阈值时，以通过所述执行器(25)打开和关闭或者反之的方式来检测所述空气引导件(2)的所述封闭状态，其中所述冷却装置(4)优选设计为流体冷却器，尤其是水冷却器，待冷却的所述车辆部件是机动车辆的内燃发动机。