CN110295991A - 公路车辆发动机冷却循环系统用温度控制装置及相关系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供公路车辆发动机冷却循环系统用温度控制装置及相关系统，其中的温度控制装置包括：壳体组件、控制器和阀门组件；壳体组件包括流入管道、流出管道和容纳腔室，流入管道和流出管道均与容纳腔室连通；阀门组件设置于壳体组件的容纳腔室内，阀门组件的控制端与控制器连接；控制器用于控制阀门组件的开启角度；阀门组件用于控制经由流入管道输出至流出管道的换热介质流量。本发明实施例中，阀门组件设置于壳体组件的容纳腔室内，且控制流入管道与流出管道的连通状态。控制器通过控制阀门组件的开启角度，进而控制经由流入管道输出至流出管道的换热介质的流量，实现温度的准确控制。结构简单，自动控制温度变化，控制精度较高。
Description
技术领域
本发明涉及温度控制技术领域，特别涉及公路车辆发动机冷却循环系统用温度控制装置及相关系统。
背景技术
温度控制装置在汽车、制作设备等中应用较为广泛。现有的温度控制装置,尤其是公路车辆发动机冷却循环系统用的温度控制装置，设置至少两个阀门与换热介质循环管道连通，采用蜡式节温器，以改变换热介质的输出方向和流量，使得其可以输出对应需求温度的换热介质，以实现对温度的调节和控制。通过蜡式节温器对换热介质流向和流量进行调节，这就导致温度控制装置的控制精度较低。
可见，现有的温度控制装置存在控制度较低的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供公路车辆发动机冷却循环系统用温度控制装置及相关系统，以解决现有温度控制装置存在控制精度较低的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供一种公路车辆发动机冷却循环系统用温度控制装置，包括：壳体组件、控制器和阀门组件；
所述壳体组件包括流入管道、流出管道和容纳腔室，所述流入管道和所述流出管道均与所述容纳腔室连通；
所述阀门组件设置于所述壳体组件的容纳腔室内，所述阀门组件的控制端与所述控制器连接；
所述控制器用于控制所述阀门组件的开启角度；
所述阀门组件用于控制经由所述流入管道输出至所述流出管道的换热介质流量。
可选的，所述阀门组件包括电机和阀体；
所述阀体包括阀芯和流通管道，所述流通管道的一端连接所述流入管道，所述流通管道的另一端连接所述流出管道，所述阀芯设置于所述流通管道的流通截面上，其中，所述阀芯用于控制所述流通管道的流通截面的面积；
所述电机的控制端与所述控制器连接，所述电机的转轴与所述阀体的阀芯传动连接；
所述控制器用于控制所述电机的转轴带动所述阀芯转动，以控制所述流通管道的流通截面的面积。
可选的，所述温度控制装置还包括涡轮蜗杆传动机构和减速齿轮；
所述电机的转轴与所述涡轮蜗杆传动机构的一端传动连接，所述涡轮蜗杆传动机构的另一端与所述减速齿轮传动连接，所述减速齿轮与所述阀门组件的主轴传动连接；
所述阀芯与所述主轴连接；
所述主轴用于带动阀芯转动。
可选的，还包括用于检测所述阀芯的开合角度的角度传感器，所述角度传感器与所述控制器连接；
所述控制器用于根据所述角度传感器采集的所述阀芯的开合角度，控制所述阀芯的转动角度。
可选的，所述主轴上设置有耐磨密封件，所述电机的驱动位置设置有橡胶密封件。
可选的，所述耐磨密封件为弹簧回位的浮动密封结构。
可选的，所述耐磨密封件采用聚四氟乙烯制成。
可选的，所述温度控制装置还包括蜡式安全开关阀，所述蜡式安全开关阀与所述流入管道和所述流出管道均连通；
所述蜡式安全开关阀用于控制经由流入管道流到流出管道的换热介质流量。
可选的，所述壳体组件和所述阀门组件采用聚苯硫醚材料制成。
第二方面，本发明还提供了一种公路车辆发动机冷却循环系统，包括：换热介质储存装置、待冷却设备以及如第一方面中任一项所述的公路车辆发动机冷却循环系统用温度控制装置；
所述温度控制装置设置于所述待冷却设备内，所述温度控制装置的流入管道和流出管道均与所述换热介质储存装置连通；
所述温度控制装置的控制器用于控制流经待冷却设备内的换热介质的流量。
本发明实施例中，公路车辆发动机冷却循环系统用温度控制装置可以应用于冷热循环系统的温度控制。温度控制装置的阀门组件设置于壳体组件的容纳腔室内，且控制流入管道与流出管道的连通状态。控制器通过控制阀门组件的开启角度，进而控制经由流入管道输出至流出管道的换热介质的流量，实现温度的准确控制。本实施例提供的温度控制装置的结构简单，自动控制温度变化，控制精度较高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种公路车辆发动机冷却循环系统用温度控制装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的公路车辆发动机冷却循环系统用温度控制装置的另一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，图1为本发明实施例提供的一种公路车辆发动机冷却循环系统用温度控制装置，用于辅助公路车辆发动机冷却循环系统中的温度调节功能。如图1和图2所示，一种公路车辆发动机冷却循环系统用温度控制装置(以下简称温度控制装置)100，包括：壳体组件110、控制器130和阀门组件120；
所述壳体组件110包括流入管道111、流出管道112和容纳腔室，所述流入管道111和所述流出管道112均与所述容纳腔室连通；
所述阀门组件120设置于所述壳体组件110的容纳腔室内，所述阀门组件120的控制端与所述控制器130连接；
所述控制器130用于控制所述阀门组件120的开启角度；
所述阀门组件120用于控制经由所述流入管道111输出至所述流出管道112的换热介质流量。
本实施例提供的温度控制装置100，主要包括壳体组件110、控制器130和阀门组件120。壳体组件110作为该温度控制装置100的基本结构元件，阀门组件120设置于壳体组件110内，作为该温度控制装置100的基本功能元件，控制器130用于控制阀门组件120工作，实现该温度控制装置100的自动化温度控制功能。
所述壳体组件110包括流入管道111、流出管道112和容纳腔室，容纳腔室为壳体组件110的主要作用区域。流入管道111与容纳腔室连通，流入管道111的另一端与换热介质的供应设备连通，用于引入换热介质至容纳腔室。流出管道112与容纳腔室连通，流出管道112的另一端与需要进行温度控制的外接设备的换热管道连通，用于将经由所述容纳腔室的换热介质输出至外接设备的换热管道内进行温度控制。
所述阀门组件120设置于壳体组件110的容纳腔室内，且所述阀门组件120设置于所述流入管道111和流出管道112的流通区域内，可以控制流入管道111与流出管道112之间的换热介质的流量。所述阀门组件120为自动化控制设备，该阀门组件120的控制端与控制器130连接，由控制器130控制该阀门组件120的开启角度，进而控制经由流入管道111输出至流出管道112的换热介质的流量。
所述控制器130为温度控制装置100的主要控制设备，用于控制阀门组件120的工作。控制器130可以设置于该温度控制装置100内，与阀门组件120的控制端有线连接。该控制器130也可以设置于远程控制室内，与阀门组件120的控制端无线连接，实现对阀门组件120的远程控制。
所述控制器130可以接收用户直接输入的控制指令，根据所接收到控制指令控制阀门组件120的工作。在其他实施例中，所述控制器130也可以与外接设备的发动机转速传感器、油门踏板、控制器130转轴、温度传感器等数据采集端连接，获取水温信号、发动机转速信号、油门踏板信号、控制器130轴转角信号等相关设备采集的原始数据，并根据所获取的至少一个原始数据，以及控制器130内预先设置的控制算法，实现对阀门组件120的自动化控制，进一步提高温度控制装置100的自动性和智能化程度。控制器130可以直接获取多个原始数据对阀门组件120进行智能化调节，不需要在温度控制装置100上集成大量元件，简化了整体元件部署，还可以提高温控调节进度至少2摄氏度。
上述本发明实施例提供的公路车辆发动机冷却循环系统用温度控制装置，通过将阀门组件设置于壳体组件的容纳腔室内，且控制流入管道与流出管道的连通状态。控制器通过控制阀门组件的开启角度，进而控制经由流入管道输出至流出管道的换热介质的流量，实现温度的准确控制。本实施例提供的温度控制装置的结构简单，自动化控制温度变化，控制精度较高。通过自动调节换热介质的循环，满足多工况下的温度调控需求，使得外接设备的发动机等设备的润滑运行在最佳的介质工作温度范围，可以将各部件的摩擦损耗降低至最低，达到节油降耗、提升排放标准的效果。此外，控制器可以直接获取多个原始数据对阀门组件进行智能化调节，不需要在温度控制装置上集成大量元件，简化了整体元件部署。
在上述实施例的基础上，所述阀门组件120包括电机121和阀体122；
所述阀体122包括阀芯和流通管道，所述流通管道的一端连接所述流入管道111，所述流通管道的另一端连接所述流出管道112，所述阀芯设置于所述流通管道的流通截面上，其中，所述阀芯用于控制所述流通管道的流通截面的面积；
所述电机121的控制端与所述控制器130连接，所述电机121的转轴与所述阀体122的阀芯传动连接；
所述控制器130用于控制所述电机121的转轴带动所述阀芯转动，以控制所述阀芯盖合在流通管道的流通截面的面积。
本实施例提供的温度控制装置100，阀门组件120可以具体包括电机121和阀体122，由电机121带动阀体122工作。阀体122可以包括阀芯和流通管道，阀芯盖合在流通管道的流通截面上，即可控制流通管道的流通截面的面积。将流通管道的一端与流入管道111连通，将流通管道的另一端与流出管道112连通，则阀芯即可控制流入管道111与流出管道112之间的流通截面的面积，进而控制流入管道111输出到流出管道112的换热介质的流量。
控制器130控制阀门组件120的工作，将控制器130与电机121的控制端连接，实现控制器130对电机121的电控。将电机121的转轴与阀体122的阀芯传动连接，通过电机121控制阀芯的机械转动。控制器130可以通过发送指令至电机121，控制电机121转动，电机121的转轴带动阀芯转动，进而控制阀芯盖合在流通管道的流通截面的面积，实现温度控制功能。
本实施例提供的温度控制装置100，利用电机121的电能到机械能的转换，以及电机121的转轴与阀芯之间的传动连接，即可实现控制器130对阀芯开合角度的自动化控制，简化了温度控制装置100的操作。
在上述实施例的基础上，所述温度控制装置100还可以包括涡轮蜗杆传动机构和减速齿轮123；
所述电机121的转轴与所述涡轮蜗杆传动机构的一端传动连接，所述涡轮蜗杆传动机构的另一端与所述减速齿轮123传动连接，所述减速齿轮123与所述阀门组件120的主轴传动连接；
所述阀芯与所述主轴连接；
所述主轴用于带动阀芯转动。
本实施例中，增设涡轮蜗杆传动机构和减速齿轮123，作为电机121与阀芯之间的辅助传动设备。将电机121的转轴与涡轮蜗杆传动机构的一端传动连接，将涡轮蜗杆传动机构的另一端与减速齿轮123传动连接，并将减速齿轮123与阀门组件120的主轴传动连接，阀芯固定设置于主轴上。
电机121的转轴带动涡轮蜗杆传动机构转动，涡轮蜗杆传动机构带动减速齿轮123的转动。减速齿轮123增加驱动主轴转动时的扭矩，以带动阀门组件120的主轴以相对较低的转速转动。主轴上的阀芯随着主轴转动，即可实现对阀芯盖合面积的控制。本实施例提供的温度控制装置100，增设涡轮蜗杆传动机构和减速齿轮123，可以减弱电机121的高速转动带来的误差，提高阀芯转动的精度控制，进一步提高温度控制的精确度。
在上述实施例的基础上，所述温度控制装置100还可以包括用于检测所述阀芯的开合角度的角度传感器，所述角度传感器的输出端与所述控制器130连接；
所述控制器130用于根据所述角度传感器采集的所述阀芯的开合角度，控制所述阀芯的转动角度。
本实施例中，增设角度传感器，用于准确检测阀芯的开合角度。将角度传感器的输出端与控制器130连接，可以将角度传感器采集的角度数据传输至控制器130，由控制器130根据所获取的角度数据，以及阀芯的目标开合角度，准确控制阀芯的转动角度。所述角度传感器可以设置于阀芯的安装区域，可以为红外检测、距离检测等原理的角度传感装置，不作限定。通过结合阀芯的在先角度的监测来控制阀芯的开合角度，进一步提高了阀芯的开合准确度，也就提高了温度控制装置100的控制精度。
在上述实施例的基础上，所述主轴上设置有耐磨密封件，所述电机121的驱动位置设置有橡胶密封件。
本实施例中，为进一步保证温度控制装置100的控制精度，还可以增设密封结构。阀门组件120的主轴和电机121的驱动位置均设置于流通管道与外界的接触位置，因此可以在该接触位置设置密封件进行密封。
在一种实施方式中，可以在阀门组件120的主轴上设置密封件，例如耐磨密封件，既能满足主轴的密封需求，又能避免因为主轴的转动对密封件的磨损，提高密封件的使用寿命。具体的，主轴上设置的密封件可以为弹簧回位的浮动密封结构，所述耐磨密封件可以采用聚四氟乙烯制成，以具备较强的耐高温和耐磨的性能。。弹簧回位的浮动密封结构可以包括：弹簧和密封件，通过弹簧在密封件内回弹的方案，提高主轴位置的密封性，且降低零部件的加工难度。
在其他实施方式中，在电机121的驱动位置可以设置橡胶密封件，对驱动位置进行密封保护。
在上述实施例的基础上，所述温度控制装置100还包括蜡式安全开关阀，所述蜡式安全开关阀与所述流入管道111和所述流出管道112均连通；
所述蜡式安全开关阀用于控制经由流入管道111流到流出管道112的换热介质流量。
本实施例中，增设蜡式安全开关阀，作为阀门组件120的备选组件实现温度控制。将蜡式安全开关阀的输入端与流入管道111连通，将蜡式安全阀开关阀的输出端与流出管道112连通。其中，蜡式安全开关阀的温度控制过程可以为：当换热介质超过预设温度阈值时，石蜡膨胀将安全阀打开，换热介质即可通过这个通道进行循环，实现温度调控。
本实施例提供的温度控制器130，控制器130在阀门组件120正常工作时，控制阀门组件120执行温度控制操作，蜡式安全开关阀不工作。控制器130在监控到阀门组件120不能正常工作时，例如监控到阀门组件120的管路堵塞、阀芯转动控制精度较低甚至无法控制的故障时，换热液体的流通管道无法正常开启，换热液体堆积导致温度较高。蜡式安全阀受较高温度影响膨胀开启，流通管道打开，换热液体继续流通。此时，由蜡式安全开关阀替代阀门组件120执行温度控制操作。本实施例增设蜡式安全开关阀的备选温控方案，避免了阀门组件120故障时无法进行温度控制的缺陷。
在上述实施例的基础上，所述壳体组件110和所述阀芯可以采用聚苯硫醚(Polyphenylenesulphide，简称PPS)材料制成。
本实施例提供的温度控制装置100，将壳体组件110和阀芯及其它附属结构均可以采用塑料材料制成，以降低温度控制装置100的成本及重量。具体的，考虑到聚苯硫醚材料具备耐高温、耐腐蚀和优越的机械性能，因此所述壳体组件110和阀芯可以采用聚苯硫醚材料制成，以提高温度控制装置100的耐高温性能、耐腐蚀性能以及机械性能，提高温度控制装置100的使用寿命。
在上述实施例的基础上，还可以在温度控制装置100的进、出管道上预留发动机、涡轮增压器、变速器、机油冷却及空调暖风等部件的冷却通道位置，适用不同排量不同机型不同工况下发动机的热管理。各冷却通道对应阀门组件120的位置可以设置一个密封圈，在所述组合阀门的阀芯转动时，若密封圈对应的位置是镂空的，则该冷却通道是开启的。若密封圈对应的位置是实体的，则表示该冷却通道是关闭的。本实施例提供的温度控制装置100，布局合理、紧凑、易成型加工制造。满足不同工况下，不同排量不同机型对暖风、发动机缸盖、涡轮增压、变速箱、机油冷却等多冷却循环系统的自动控制，以保证设备运行在最佳的温度范围内。还可以在壳体组件110的底端一体化设计阀座，并在阀体122的底面预留不同形状的通道，以满足多冷却循环系统中对流道面积的不同需求。
阀门组件120的两端存在一定压差，使得流经该流通管道的换热液提的流量固定于一定范围，在同等压力下：水道面积正比于水流量，考虑流量损失，流阻系数设计尽可能大，不同温度下控制不同的水流量，从而达到自动调节各部件的温度。
本发明实施例还涉及一种公路车辆发动机冷却循环系统，包括换热介质储存装置、待冷却设备以及公路车辆发动机冷却循环系统用温度控制装置100，所述公路车辆发动机冷却循环系统用温度控制装置100可以为上述图1至图2所示的实施例提供的温度控制装置100。
所述温度控制装置100设置于所述待冷却设备内，所述温度控制装置100的流入管道111和流出管道112均与所述换热介质储存装置连通；
所述温度控制装置100的控制器130用于控制流经待冷却设备内的换热介质的流量。
本实施例提供的冷却循环系统的温度控制过程可以为：流入管道111与容纳腔室连通，流入管道111的另一端与换热介质的供应设备连通，用于引入换热介质至容纳腔室。流出管道112与容纳腔室连通，流出管道112的另一端与需要进行温度控制的外接设备的换热管道连通，用于将经由所述容纳腔室的换热介质输出至外接设备的换热管道内进行温度控制。
所述阀门组件120设置于壳体组件110的容纳腔室内，且所述阀门组件120设置于所述流入管道111和流出管道112的流通区域内，可以控制流入管道111与流出管道112之间的换热介质的流量。所述阀门组件120为自动化控制设备，该阀门组件120的控制端与控制器130连接，由控制器130控制该阀门组件120的开启角度，进而控制经由流入管道111输出至流出管道112的换热介质的流量。
上述本发明实施例提供的公路车辆发动机冷却循环系统，温度控制装置的阀门组件设置于壳体组件的容纳腔室内，且控制流入管道与流出管道的连通状态。控制器通过控制阀门组件的开启角度，进而控制经由流入管道输出至流出管道的换热介质的流量，实现温度的准确控制。本实施例提供的温度控制装置的结构简单，自动化控制温度变化，控制精度较高。通过自动调节换热介质的循环，满足多工况下的温度调控需求，使得外接设备的发动机等设备的润滑运行在最佳的介质工作温度范围，可以将各部件的摩擦损耗降低至最低，达到节油降耗、提升排放标准的效果。此外，控制器可以直接获取多个原始数据对阀门组件进行智能化调节，不需要在温度控制装置上集成大量元件，简化了整体元件部署。本发明实施例提供的公路车辆发动机冷却循环系统的具体实施过程，可以参见上述实施例提供的公路车辆发动机冷却循环系统用温度控制装置的具体实施过程，在此不再一一赘述。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种公路车辆发动机冷却循环系统用温度控制装置，其特征在于，包括：壳体组件、控制器和阀门组件；
所述壳体组件包括流入管道、流出管道和容纳腔室，所述流入管道和所述流出管道均与所述容纳腔室连通；
所述阀门组件设置于所述壳体组件的容纳腔室内，所述阀门组件的控制端与所述控制器连接；
所述控制器用于控制所述阀门组件的开启角度；
所述阀门组件用于控制经由所述流入管道输出至所述流出管道的换热介质流量。
2.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述阀门组件包括电机和阀体；
所述阀体包括阀芯和流通管道，所述流通管道的一端连接所述流入管道，所述流通管道的另一端连接所述流出管道，所述阀芯设置于所述流通管道的流通截面上，其中，所述阀芯用于控制所述流通管道的流通截面的面积；
所述电机的控制端与所述控制器连接，所述电机的转轴与所述阀体的阀芯传动连接；
所述控制器用于控制所述电机的转轴带动所述阀芯转动，以控制所述流通管道的流通截面的面积。
3.根据权利要求2所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置还包括涡轮蜗杆传动机构和减速齿轮；
所述电机的转轴与所述涡轮蜗杆传动机构的一端传动连接，所述涡轮蜗杆传动机构的另一端与所述减速齿轮传动连接，所述减速齿轮与所述阀门组件的主轴传动连接；
所述阀芯与所述主轴连接；
所述主轴用于带动阀芯转动。
4.根据权利要求2所述的温度控制装置，其特征在于，还包括用于检测所述阀芯的开合角度的角度传感器，所述角度传感器与所述控制器连接；
所述控制器用于根据所述角度传感器采集的所述阀芯的开合角度，控制所述阀芯的转动角度。
5.根据权利要求3所述的温度控制装置，其特征在于，所述主轴上设置有耐磨密封件，所述电机的驱动位置设置有橡胶密封件。
6.根据权利要求5所述的温度控制装置，其特征在于，所述耐磨密封件为弹簧回位的浮动密封结构。
7.根据权利要求6所述的温度控制装置，其特征在于，所述耐磨密封件采用聚四氟乙烯制成。
8.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述温度控制装置还包括蜡式安全开关阀，所述蜡式安全开关阀与所述流入管道和所述流出管道均连通；
所述蜡式安全开关阀用于控制经由流入管道流到流出管道的换热介质流量。
9.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述壳体组件和所述阀门组件采用聚苯硫醚材料制成。
10.一种公路车辆发动机冷却循环系统，其特征在于，包括换热介质储存装置、待冷却设备以及如权利要求1至9中任一项所述的公路车辆发动机冷却循环系统用温度控制装置；
温度控制装置设置于所述待冷却设备内，所述温度控制装置的流入管道和流出管道均与所述换热介质储存装置连通；
所述温度控制装置的控制器用于控制流经待冷却设备内的换热介质的流量。
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