CN110685936A - 无级调速风扇控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无级调速风扇控制系统，用于汽车发动机温度的调控，包括采集模块、控制模块以及与所述采集模块和所述控制模块分别连接的检测模块，所述检测模块包括脉宽信号调制单元以及信号传递单元，所述信号反馈单元分别与所述温度检测单元及所述采集模块电性连接；所述控制模块包括行车电脑ECU以及与所述行车电脑ECU电性连接的信号计算单元，所述信号计算单元用于接收行车电脑ECU传递的信号数据以计算获取脉宽信号，并将所述脉宽信号传递至所述脉宽信号调制单元进行调制。本发明的无级调速风扇控制系统基于多传感器耦合计算，实现了温度的精密控制，在减少汽车发动机的实际燃油消耗率的同时，减少了汽车发动机的排放量。

Description

无级调速风扇控制系统
技术领域
本发明涉及一种无级调速风扇控制系统，尤其涉及一种应用于汽车发动机温度控制调节的无级调速风扇控制系统。
背景技术
随着新一代信息通信技术的快速发展及与先进制造技术不断深度融合，全球兴起了以智能制造为代表的新一轮产业变革，数字化、网络化、智能化日益成为未来制造业发展的主要趋势。
目前，针对车用发动机冷却机制与冷却系统结构形式的研发已经趋于成熟：上世纪30年来起，Nukiyama等学者就开始了新型冷却机制-沸腾换热技术的研究。而宝马N52系列、奥迪EA888系列、大众EA11系列等发动机也都开始采用多回路冷却系统结构。因此，无论是国内还是国外的车用发动机系统企业均聚焦于智能传感与控制装备的开发，使得基于多传感耦合精密控温的新一代发动机智能风扇成为了研发重点，进而抢先占领车用发动机智能冷却的制高点。
然而，传统的冷却风扇由发动机直接驱动，装风扇的发动机与装有风罩的散热器必须分别用弹性支座固定在车架上。为避免在汽车运行中因振动而引起风扇与风罩相碰，风扇叶轮与风罩的径向间隙的设计数值大于15mm，大大降低了风扇的容积效率。风扇的总效率取决于容积效率、机械效率和液力效率的乘积。传统风扇叶片采用薄钢板冲压而成，其液力效率液较低，又加传动存在打滑损失，其机械效率不高，从而导致传统冷却风扇的总效率只有25％左右。
有鉴于此，确有必要提供一种新的用于汽车发动机温度控制调节的风扇控制系统，已解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无级调速风扇控制系统，该无级调速风扇控制系统基于多传感器耦合计算，实现了温度的精密控制，在减少汽车发动机的实际燃油消耗率的同时，减少了汽车发动机的排放量。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种无级调速风扇控制系统，用于汽车发动机温度的调控，包括采集模块、控制模块以及与所述采集模块和所述控制模块分别连接的检测模块，所述检测模块包括脉宽信号调制单元以及信号传递单元，所述信号反馈单元分别与所述温度检测单元及所述采集模块电性连接；所述控制模块包括行车电脑ECU以及与所述行车电脑ECU电性连接的信号计算单元，所述信号计算单元用于接收行车电脑ECU传递的信号数据以计算获取脉宽信号，并将所述脉宽信号传递至所述脉宽信号调制单元进行调制。
作为本发明的进一步改进，所述无级调速风扇控制系统还包括分别与所述控制单元和所述检测模块电性连接的电子硅油离合器风扇，所述电子硅油离合器风扇与所述控制模块电性连接，以用调节所述汽车发动机的运行温度。
作为本发明的进一步改进，所述电子硅油离合器风扇包括硅油风扇离合器以及连接在所述硅油风扇离合器上的风扇扇叶，所述硅油风扇离合器设有硅油腔以及用于控制硅油腔内硅油填充量的弹片开关，所述弹片开关与所述控制装置电性相连，以在所述控制单元的控制作用下，调节所述弹片开关的开启频率，调节所述硅油腔中硅油的填充量。
作为本发明的进一步改进，所述信号计算单元MAP前馈控制器以及PID反馈控制器，所述MAP前馈控制器与所述采集单元电性连接以用于接收所述采集模块采集、传递的所述汽车发动机的工作环境信号。
作为本发明的进一步改进，所述PID反馈控制器分别与所述检测模块的信号传递单元电性连接及所述采集模块电性连接，以分别用于接收所述信号传递单元传递的所述汽车发动机的实际温度及所述采集模块采集获取的所述汽车发动机的目标工作温度。
作为本发明的进一步改进，所述采集模块包括用于检测所述汽车发动机进口温度的第一温度传感器、用于检测所述汽车发动机冷却液温度的第二温度传感器以及用于检测所述汽车发动机转速的转速传感器。
本发明的有益效果是：本发明的无级调速风扇控制系统通过设置多个传感器，可实时对汽车发动机的温度进行监测并控制无级调速风扇控制系统的转速，在充分利用汽车发动机惯性的基础上，避免了在冷却要求较低时，汽车发动机的损耗以及油耗的增加。
附图说明
图1是本发明无级调速风扇控制系统的结构示意框图。
图2是图1中信号计算单元的控制结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1所示，为本发明一种无级调速风扇控制系统100。所述无级调速风扇控制系统100用于汽车发动机温度的调控，包括采集模块1、控制模块2以及与所述采集模块1和所述控制模块2分别连接的检测模块3。
所述采集模块1与汽车发动机(未图示)连接设置，以用于监测并采集汽车发动机的温度和/或转速信号。所述采集模块1包括用于检测所述汽车发动机进口温度的第一温度传感器11、用于检测所述汽车发动机冷却液温度的第二温度传感器12以及用于检测所述汽车发动机转速的转速传感器13，进一步的，所述采集模块1还包括用于检测所述汽车发动机工作环境温度的第三温度传感器14。
需要说明的是，在本发明中所述第一温度传感器11、第二温度传感器12以及第三温度传感器14既可采用相同类型的温度传感器也可采用不同类型的温度传感器，即，在本发明中，所述第一温度传感器11、第二温度传感器12以及第三温度传感器14的具体类型可根据实际需要进行选择于此不予限制。
所述控制模块2包括控制单元21以及与所述控制单元21电性连接的信号计算单元22。具体来讲，在本发明中所述控制单元21为行车电脑ECU，如此设置简化了所述无级调速风扇控制系统100的结构，方便本发明的无级调速风扇控制系统100与各类汽车的发动机进行整合设置，有效提高了本发明无级调速风扇控制系统100的适用性。
当然在本发明的其他实施例中，所述控制单元21还可为其它用于控制无级调速风扇控制系统100运行的控制装置，只需保证所述控制单元21的控制效果即可。
请参阅图2所示，所述信号计算单元22用于接收行车电脑ECU传递的信号数据以计算获取脉宽信号PMW，并将所述脉宽信号PMW传递至所述检测模块3进行处理及使用。
进一步的，所述信号计算单元22包括MAP前馈控制器221以及PID反馈控制器222。所述MAP前馈控制器221与所述采集单元1中的所述第一温度传感器11、第二温度传感器12、转速传感器13以及第三温度传感器14分别电性连接，以用于接收所述采集模块1采集、传递的所述汽车发动机的工作环境信号。
具体来讲，所述MAP前馈控制器221可用于根据所述采集模块1传递的所述汽车发动机的工作环境信号，提高对所述汽车发动机的工况及环境变化的响应，同时可兼顾无级调速风扇控制系统10的功耗。
所述PID反馈控制器222分别与所述检测模块3及所述采集模块1电性连接，以分别用于接收所述汽车发动机的实际温度信号及所述采集模块1采集获取的所述汽车发动机的目标工作温度。如此设置，可方便所述控制模块2反馈所述汽车发动机的冷却液温度，并控制所述汽车发动机的温度控制、稳定在指定数值。
所述检测模块3包括脉宽信号调制单元31以及信号传递单元32，所述信号反馈单元32分别与脉宽信号调制单元31及所述采集模块1电性连接。具体来讲，所述脉宽信号调制单元31与所述信号计算单元22电性相连，以用于接收所述信号计算单元22计算获取的脉宽信号PMW；进一步的，所述信号传递单元32与所述采集模块1电性连接，以用于向所述采集模块1反馈所述汽车发动机的实际温度控制信号。
进一步的，所述无级调速风扇控制系统100还包括分别与所述控制单元2和所述检测模块3电性连接的电子硅油离合器风扇(未图示)，所述电子硅油离合器风扇与所述控制模块2电性连接，以用调节所述汽车发动机的运行温度。
具体来讲，所述电子硅油离合器风扇连接在所述汽车发动机上，并可在所述汽车发动机的控制作用下工作旋转。在本发明中，所述电子硅油离合器风扇包括硅油风扇离合器以及连接在所述硅油风扇离合器上的风扇扇叶。
所述硅油风扇离合器用于驱动所述风扇扇叶旋转，以使得所述电子硅油离合器风扇可对所述汽车发动机进行降温处理。在本发明中所述硅油风扇离合器设有硅油腔以及用于控制硅油腔内硅油填充量的弹片开关，所述弹片开关与所述控制装置2电性相连，具体来讲，所述弹片开关可在所述控制单元21的控制作用下，根据所述脉宽信号PMW中的占空比调节所述弹片开关的开启频率，以进一步调节所述硅油腔中硅油的填充量。
进一步的，通过脉宽信号PMW控制所述硅油风扇离合器，有效的将所述电子硅油离合器风扇的转速与所述汽车发动机的转速进行分离，一方面充分利用发动机自身惯性作为冷却风扇的动力源，另一方面避免了电子硅油离合器风扇与发动机仅通过简单齿轮啮合或皮带传动时，电子硅油离合器风扇转速单一跟随汽车发动机转速变动，从而造成散热目标要求较低时，电子硅油离合器风扇过度转动所带来的汽车发动机本身的损耗以及油耗的增大等问题。
综上所述，本发明的无级调速风扇控制系统100通过设置多个传感器(11、12、13、14)，可实时对汽车发动机的温度进行监测并控制无级调速风扇控制系统100的转速，在充分利用汽车发动机惯性的基础上，避免了在冷却要求较低时，汽车发动机的损耗以及油耗的增加。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种无级调速风扇控制系统，用于汽车发动机温度的调控，包括采集模块、控制模块以及与所述采集模块和所述控制模块分别连接的检测模块，其特征在于：所述检测模块包括脉宽信号调制单元以及信号传递单元，所述信号反馈单元分别与所述温度检测单元及所述采集模块电性连接；所述控制模块包括行车电脑ECU以及与所述行车电脑ECU电性连接的信号计算单元，所述信号计算单元用于接收行车电脑ECU传递的信号数据以计算获取脉宽信号，并将所述脉宽信号传递至所述脉宽信号调制单元进行调制。
2.根据权利要求1所述的无级调速风扇控制系统，其特征在于：所述无级调速风扇控制系统还包括分别与所述控制单元和所述检测模块电性连接的电子硅油离合器风扇，所述电子硅油离合器风扇与所述控制模块电性连接，以用调节所述汽车发动机的运行温度。
3.根据权利要求2所述的无级调速风扇控制系统，其特征在于：所述电子硅油离合器风扇包括硅油风扇离合器以及连接在所述硅油风扇离合器上的风扇扇叶，所述硅油风扇离合器设有硅油腔以及用于控制硅油腔内硅油填充量的弹片开关，所述弹片开关与所述控制装置电性相连，以在所述控制单元的控制作用下，调节所述弹片开关的开启频率，调节所述硅油腔中硅油的填充量。
4.根据权利要求1所述的无级调速风扇控制系统，其特征在于：所述信号计算单元MAP前馈控制器以及PID反馈控制器，所述MAP前馈控制器与所述采集单元电性连接以用于接收所述采集模块采集、传递的所述汽车发动机的工作环境信号。
5.根据权利要求4所述的无级调速风扇控制系统，其特征在于：所述PID反馈控制器分别与所述检测模块的信号传递单元电性连接及所述采集模块电性连接，以分别用于接收所述信号传递单元传递的所述汽车发动机的实际温度及所述采集模块采集获取的所述汽车发动机的目标工作温度。
6.根据权利要求1所述的无级调速风扇控制系统，其特征在于：所述采集模块包括用于检测所述汽车发动机进口温度的第一温度传感器、用于检测所述汽车发动机冷却液温度的第二温度传感器以及用于检测所述汽车发动机转速的转速传感器。
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