CN111231659B - 一种车辆进气格栅的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆进气格栅的控制方法，检测发动机水温T，发动机水温的最低设定值为T1，发动机水温的最高设定值为T2，若T≤T1，则通过双自锁机构驱动格栅叶片翻转至完全关闭位置并保持在完全关闭位置，若T1＜T＜T2，则通过双自锁机构使格栅叶片保持在当下开启位置，若T≥T2，则通过双自锁机构驱动格栅叶片翻转至完全开启位置并保持在完全开启位置；双自锁机构包括与格栅叶片连接的涡轮蜗杆装置和与直线往复驱动机构的动力输出端连接、可将动力传递至涡轮蜗杆装置的齿轮齿条装置。利用齿轮齿条装置和涡轮蜗杆装置完成最终驱动进气格栅叶片的动作，实现了进气格栅叶片打开和闭合两种状态的切换和双自锁功能。

Description

一种车辆进气格栅的控制方法
技术领域
本发明涉及整车发动机热管理系统技术领域，具体地指一种车辆进气格栅的控制方法。
背景技术
目前国内外使用的车辆进气格栅均是采用步进电机和减速机构结合的方案来驱动进气格栅叶片转动。当车辆停驶以及车辆断电时，进气格栅叶片闭合，当车辆上电后，控制器控制步进电机旋转，经减速机构减速增扭，驱动进气格栅叶片打开、闭合，完成自检。车辆点火后，控制器根据当前的环境条件控制进气格栅动作。现有技术方案中步进电机成本较高且为了保持进气格栅叶片的打开状态，步进电机需要一直保持通电，这不仅需要持续消耗电能，也消耗了步进电机的使用寿命，另外，为了对抗车辆高速行驶时迎面风作用在叶片上的强大力矩，需要增加电机电流，增大了电机烧毁的风险。因此亟需一种无需电机即可实现自锁的车辆进气格栅的控制方法。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种无需电机持续工作即可实现自锁的车辆进气格栅的控制方法。
为实现此目的，本发明所设计的车辆进气格栅的控制方法，其特征在于：检测发动机水温T，发动机水温的最低设定值为T1，发动机水温的最高设定值为T2，若T≤T1，则通过双自锁机构驱动格栅叶片翻转至完全关闭位置并保持在完全关闭位置，若T1＜T＜T2，则通过双自锁机构使格栅叶片保持在当下开启位置，若T≥T2，则通过双自锁机构驱动格栅叶片翻转至完全开启位置并保持在完全开启位置；所述双自锁机构包括与所述格栅叶片连接的涡轮蜗杆装置和与直线往复驱动机构的动力输出端连接、可将动力传递至所述涡轮蜗杆装置的齿轮齿条装置。
进一步的，所述通过双自锁机构驱动格栅叶片翻转至完全关闭位置并保持在完全关闭位置包括首先判断格栅叶片的位置，若格栅叶片不处于完全关闭位置，则直线往复驱动机构收到工作信号，驱动驱动齿条做直线运动，驱动齿条驱动与其啮合的驱动齿轮转动，驱动齿轮将动力传递至蜗杆，蜗杆驱动与其啮合并固定于所述格栅叶片上的涡轮转动，涡轮驱动所述格栅叶片翻转，再次判断格栅叶片的位置，直至格栅叶片处于完全关闭位置，则直线往复驱动机构收到停止信号，直线往复驱动机构停止工作。
进一步的，所述判断格栅叶片的位置包括叶片位置传感器判断格栅叶片与竖直面的夹角α，若α≠0°，则格栅叶片不处于完全关闭位置。
进一步的，所述直线往复驱动机构包括气动气缸和控制阀，若格栅叶片不处于完全关闭位置，则控制阀收到反向导通工作信号，控制阀将气体导入所述气动气缸靠近活塞杆一侧的气管接头，将气体从所述气动气缸远离活塞杆一侧的气管接头导出，所述活塞杆驱动与其固定的所述驱动齿条朝向靠近所述气动气缸的方向做直线运动，驱动齿条驱动与其啮合的驱动齿轮转动，驱动齿轮将动力传递至蜗杆，蜗杆驱动与其啮合并固定于所述格栅叶片上的涡轮转动，蜗杆驱动所述格栅叶片向下翻转。
进一步的，所述通过双自锁机构驱动格栅叶片翻转至完全开启位置并保持在完全开启位置包括首先判断格栅叶片的位置，若格栅叶片不处于完全开启位置，则直线往复驱动机构收到工作信号，驱动驱动齿条做直线运动，驱动齿条驱动与其啮合的驱动齿轮转动，驱动齿轮将动力传递至蜗杆，蜗杆驱动与其啮合并固定于所述格栅叶片上的涡轮转动，涡轮驱动所述格栅叶片翻转，再次判断格栅叶片的位置，直至格栅叶片处于完全开启位置，则直线往复驱动机构收到停止信号，直线往复驱动机构停止工作。
进一步的，所述判断格栅叶片的位置包括叶片位置传感器判断格栅叶片与竖直面的夹角α，若α≠90°，则格栅叶片不处于完全开启位置。
进一步的，所述直线往复驱动机构包括气动气缸和控制阀，当0≤α＜90°时，则控制阀收到正向导通工作信号，控制阀将气体导入所述气动气缸远离活塞杆一侧的气管接头，将气体从所述气动气缸靠近活塞杆一侧的气管接头导出，所述活塞杆驱动与其固定的所述驱动齿条朝向远离所述气动气缸的方向做直线运动，驱动齿条驱动与其啮合的驱动齿轮转动，驱动齿轮将动力传递至蜗杆，蜗杆驱动与其啮合并固定于所述格栅叶片上的涡轮转动，蜗杆驱动所述格栅叶片向上翻转。
进一步的，所述直线往复驱动机构包括气动气缸和控制阀，当0＜α＜180°时，则控制阀收到反向导通工作信号，控制阀将气体导入所述气动气缸靠近活塞杆一侧的气管接头，将气体从所述气动气缸远离活塞杆一侧的气管接头导出，所述活塞杆驱动与其固定的所述驱动齿条朝向靠近所述气动气缸的方向做直线运动，驱动齿条驱动与其啮合的驱动齿轮转动，驱动齿轮将动力传递至蜗杆，蜗杆驱动与其啮合并固定于所述格栅叶片上的涡轮转动，蜗杆驱动所述格栅叶片向下翻转。
进一步的，所述驱动齿轮将动力传递至蜗杆包括驱动齿轮驱动与其同轴固定的第二传动齿轮转动，所述第二传动齿轮驱动与其啮合的第一传动齿轮转动，所述第一传动齿轮驱动与其同轴固定的蜗杆转动。
更进一步的，所述第二传动齿轮的直径大于所述第一传动齿轮的直径。
本发明的有益效果是：通过控制阀和气动气缸作为可变进气格栅的动力源，成本低、可靠性高，利用齿轮齿条装置和涡轮蜗杆装置完成最终驱动进气格栅叶片的动作，实现了进气格栅叶片打开和闭合两种状态的切换和双自锁功能，无需额外的能源消耗，安全可靠，同时在齿轮齿条装置和涡轮蜗杆装置之间设置增速装置，加快了格栅叶片的动作，减少了格栅叶片各状态之间的切换时间，进一步增加了装置的实用性和市场应用价值。
附图说明
图1为本发明中双自锁式可变进气格栅的结构示意图；
其中，1—电控单元，2—涡轮，3—控制阀，4—气动气缸，5—驱动齿轮，6—第二传动齿轮，7—蜗杆，8—格栅叶片，9—联动杆，10—第一传动轴，11—第一传动齿轮，12—第二传动轴，13—气管接头，14—气管，15—活塞杆，16—驱动齿条，17—叶片位置传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示的双自锁式可变进气格栅结构，包括上下布置的多个格栅叶片8、用于监测格栅叶片8位置的叶片位置传感器17和控制阀3，格栅叶片8连接有可驱动其翻转至任意开度位置并保持在该位置的双自锁机构，双自锁机构包括与格栅叶片8连接的涡轮蜗杆装置和与直线往复驱动机构的动力输出端连接、可将动力传递至涡轮蜗杆装置的齿轮齿条装置。
涡轮蜗杆装置包括与格栅叶片8固定的涡轮2，涡轮2沿格栅叶片8的长度方向布置，涡轮2的一端固定于格栅叶片8的一侧宽度方向表面的中部，另一端啮合有蜗杆7。
齿轮齿条装置包括与气动气缸4的活塞杆15固定的驱动齿条16和与驱动齿条16啮合的驱动齿轮5，驱动齿条16沿活塞杆15的轴向方向布置。
蜗杆7与驱动齿轮16之间通过增速装置传递动力，增速装置包括通过第一传动轴10同轴固定的蜗杆7和第一传动齿轮11以及通过第二传动轴12同轴固定的驱动齿轮5和第二传动齿轮6，第一传动齿轮11与第二传动齿轮6啮合，第一传动齿轮11的直径小于第二传动齿轮6的直径。
相邻的格栅叶片8之间固定有联动杆9，联动杆9沿与格栅叶片8的长度垂直的方向布置。
气动气缸4包括位于气动气缸4的前后两端的气管接头13，气管接头13之间通过气管14连接控制阀3，控制阀3电连接可控制控制阀3向气动气缸4内充排气的电控单元1。
本发明中车辆进气格栅的控制方法为检测发动机水温T，发动机水温的最低设定值为T1，发动机水温的最高设定值为T2，若T≤T1，则通过双自锁机构驱动格栅叶片8翻转至完全关闭位置并保持在完全关闭位置，若T1＜T＜T2，则通过双自锁机构使格栅叶片8保持在当下开启位置，若T≥T2，则通过双自锁机构驱动格栅叶片8翻转至完全开启位置并保持在完全开启位置。
通过双自锁机构驱动格栅叶片8翻转至完全关闭位置并保持在完全关闭位置包括首先判断格栅叶片8的位置：叶片位置传感器17判断格栅叶片8与竖直面的夹角α，若α≠0°，则格栅叶片8不处于完全关闭位置。
若格栅叶片8不处于完全关闭位置，则控制阀3收到反向导通工作信号，控制阀3将气体导入气动气缸4靠近活塞杆15一侧的气管接头13，将气体从气动气缸4远离活塞杆15一侧的气管接头13导出，活塞杆15驱动与其固定的驱动齿条16朝向靠近气动气缸4的方向做直线运动，驱动齿条16驱动与其啮合的驱动齿轮5转动，驱动齿轮5将动力传递至蜗杆7，蜗杆7驱动与其啮合并固定于格栅叶片8上的涡轮2转动，涡轮2驱动格栅叶片8向下翻转，再次判断格栅叶片8的位置，直至格栅叶片8处于完全关闭位置，则控制阀3收到停止信号，控制阀3停止工作。
通过双自锁机构驱动格栅叶片8翻转至完全开启位置并保持在完全开启位置包括首先判断格栅叶片8的位置：叶片位置传感器判断格栅叶片与竖直面的夹角α，若α≠90°，则格栅叶片8不处于完全开启位置。
当0≤α＜90°时，则控制阀3收到正向导通工作信号，控制阀3将气体导入气动气缸4远离活塞杆15一侧的气管接头13，将气体从气动气缸4靠近活塞杆15一侧的气管接头13导出，活塞杆15驱动与其固定的驱动齿条16朝向远离气动气缸4的方向做直线运动，驱动齿条16驱动与其啮合的驱动齿轮5转动，驱动齿轮5驱动与其同轴固定的第二传动齿轮6转动，第二传动齿轮6驱动与其啮合的第一传动齿轮11转动，第一传动齿轮11驱动与其同轴固定的蜗杆7转动，蜗杆7驱动与其啮合并固定于格栅叶片8上的涡轮2转动，涡轮2驱动格栅叶片8向上翻转，再次判断格栅叶片8的位置，直至格栅叶片8处于完全开启位置，则控制阀3收到停止信号，控制阀3停止工作。
当0＜α＜180°时，则控制阀3收到反向导通工作信号，控制阀3将气体导入气动气缸4靠近活塞杆15一侧的气管接头13，将气体从气动气缸4远离活塞杆15一侧的气管接头13导出，活塞杆15驱动与其固定的驱动齿条16朝向靠近气动气缸4的方向做直线运动，驱动齿条16驱动与其啮合的驱动齿轮5转动，驱动齿轮5驱动与其同轴固定的第二传动齿轮6转动，第二传动齿轮6驱动与其啮合的第一传动齿轮11转动，第一传动齿轮11驱动与其同轴固定的蜗杆7转动，蜗杆7驱动与其啮合并固定于格栅叶片8上的涡轮2转动，涡轮2驱动格栅叶片8向下翻转，再次判断格栅叶片8的位置，直至格栅叶片8处于完全开启位置，则控制阀3收到停止信号，控制阀3停止工作。
本发明中可不采用叶片位置传感器17，通过其他传感器，如活塞位置传感器监控活塞的位置来控制格栅叶片8的翻转位置，也可不采用任何传感器，通过电控单元1控制叶片格栅8完全开启和完全关闭即可实现对发动机冷却液的散热和加温，方法如下：
当需要对发动机冷却液加温时，电控单元1向控制阀3发出信号，控制阀3将气体导入气动气缸4靠近活塞杆15一侧的气管接头13，将气体从气动气缸4远离活塞杆15一侧的气管接头13导出，活塞杆15驱动与其固定的驱动齿条16朝向靠近气动气缸4的方向做直线运动，活塞杆15向图1中左侧运动至极限位置，驱动齿条16驱动与其啮合的驱动齿轮5转动，驱动齿轮5将动力传递至蜗杆7，蜗杆7驱动与其啮合并固定于格栅叶片8上的涡轮2转动，涡轮2驱动格栅叶片8向下翻转至完全关闭位置并自锁。
当需要对发动机冷却液散热时，电控单元1向控制阀3发出信号，控制阀3将气体导出气动气缸4靠近活塞杆15一侧的气管接头13，将气体从气动气缸4远离活塞杆15一侧的气管接头13导入，活塞杆15驱动与其固定的驱动齿条16朝向远离气动气缸4的方向做直线运动，活塞杆15向图1中右侧运动至极限位置，驱动齿条16驱动与其啮合的驱动齿轮5转动，驱动齿轮5将动力传递至蜗杆7，蜗杆7驱动与其啮合并固定于格栅叶片8上的涡轮2转动，涡轮2驱动格栅叶片8向上翻转至完全开启位置并自锁。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种车辆进气格栅的控制方法，其特征在于：检测发动机水温T，发动机水温的最低设定值为T1，发动机水温的最高设定值为T2，若T≤T1，则通过双自锁机构驱动格栅叶片(8)翻转至完全关闭位置并保持在完全关闭位置，若T1＜T＜T2，则通过双自锁机构使格栅叶片(8)保持在当下开启位置，若T≥T2，则通过双自锁机构驱动格栅叶片(8)翻转至完全开启位置并保持在完全开启位置；所述双自锁机构包括与所述格栅叶片(8)连接的涡轮蜗杆装置和与直线往复驱动机构的动力输出端连接、可将动力传递至所述涡轮蜗杆装置的齿轮齿条装置；
所述通过双自锁机构驱动格栅叶片(8)翻转至完全关闭位置并保持在完全关闭位置包括首先判断格栅叶片(8)的位置，若格栅叶片(8)不处于完全关闭位置，则直线往复驱动机构收到工作信号，驱动驱动齿条(16)做直线运动，驱动齿条(16)驱动与其啮合的驱动齿轮(5)转动，驱动齿轮(5)将动力传递至蜗杆(7)，蜗杆(7)驱动与其啮合并固定于所述格栅叶片(8)上的涡轮(2)转动，涡轮(2)驱动所述格栅叶片(8)翻转，再次判断格栅叶片(8)的位置，直至格栅叶片(8)处于完全关闭位置，则直线往复驱动机构收到停止信号，直线往复驱动机构停止工作；
所述直线往复驱动机构包括气动气缸(4)和控制阀(3)，若格栅叶片(8)不处于完全关闭位置，则控制阀(3)收到反向导通工作信号，控制阀(3)将气体导入所述气动气缸(4)靠近活塞杆(15)一侧的气管接头(13)，将气体从所述气动气缸(4)远离活塞杆(15)一侧的气管接头(13)导出，所述活塞杆(15)驱动与其固定的所述驱动齿条(16)朝向靠近所述气动气缸(4)的方向做直线运动，驱动齿条(16)驱动与其啮合的驱动齿轮(5)转动，驱动齿轮(5)将动力传递至蜗杆(7)，蜗杆(7)驱动与其啮合并固定于所述格栅叶片(8)上的涡轮(2)转动，蜗杆(7)驱动所述格栅叶片(8)向下翻转。
2.如权利要求1所述的车辆进气格栅的控制方法，其特征在于：所述判断格栅叶片(8)的位置包括叶片位置传感器(17)判断格栅叶片(8)与竖直面的夹角α，若α≠0°，则格栅叶片(8)不处于完全关闭位置。
3.如权利要求1所述的车辆进气格栅的控制方法，其特征在于：所述通过双自锁机构驱动格栅叶片(8)翻转至完全开启位置并保持在完全开启位置包括首先判断格栅叶片(8)的位置，若格栅叶片(8)不处于完全开启位置，则直线往复驱动机构收到工作信号，驱动驱动齿条(16)做直线运动，驱动齿条(16)驱动与其啮合的驱动齿轮(5)转动，驱动齿轮(5)将动力传递至蜗杆(7)，蜗杆(7)驱动与其啮合并固定于所述格栅叶片(8)上的涡轮(2)转动，涡轮(2)驱动所述格栅叶片(8)翻转，再次判断格栅叶片(8)的位置，直至格栅叶片(8)处于完全开启位置，则直线往复驱动机构收到停止信号，直线往复驱动机构停止工作。
4.如权利要求3所述的车辆进气格栅的控制方法，其特征在于：所述判断格栅叶片(8)的位置包括叶片位置传感器判断格栅叶片与竖直面的夹角α，若α≠90°，则格栅叶片(8)不处于完全开启位置。
5.如权利要求4所述的车辆进气格栅的控制方法，其特征在于：所述直线往复驱动机构包括气动气缸(4)和控制阀(3)，当0≤α＜90°时，则控制阀(3)收到正向导通工作信号，控制阀(3)将气体导入所述气动气缸(4)远离活塞杆(15)一侧的气管接头(13)，将气体从所述气动气缸(4)靠近活塞杆(15)一侧的气管接头(13)导出，所述活塞杆(15)驱动与其固定的所述驱动齿条(16)朝向远离所述气动气缸(4)的方向做直线运动，驱动齿条(16)驱动与其啮合的驱动齿轮(5)转动，驱动齿轮(5)将动力传递至蜗杆(7)，蜗杆(7)驱动与其啮合并固定于所述格栅叶片(8)上的涡轮(2)转动，蜗杆(7)驱动所述格栅叶片(8)向上翻转。
6.如权利要求4所述的车辆进气格栅的控制方法，其特征在于：所述直线往复驱动机构包括气动气缸(4)和控制阀(3)，当0＜α＜180°时，则控制阀(3)收到反向导通工作信号，控制阀(3)将气体导入所述气动气缸(4)靠近活塞杆(15)一侧的气管接头(13)，将气体从所述气动气缸(4)远离活塞杆(15)一侧的气管接头(13)导出，所述活塞杆(15)驱动与其固定的所述驱动齿条(16)朝向靠近所述气动气缸(4)的方向做直线运动，驱动齿条(16)驱动与其啮合的驱动齿轮(5)转动，驱动齿轮(5)将动力传递至蜗杆(7)，蜗杆(7)驱动与其啮合并固定于所述格栅叶片(8)上的涡轮(2)转动，蜗杆(7)驱动所述格栅叶片(8)向下翻转。
7.如权利要求1或3所述的车辆进气格栅的控制方法，其特征在于：所述驱动齿轮(5)将动力传递至蜗杆(7)包括驱动齿轮(5)驱动与其同轴固定的第二传动齿轮(6)转动，所述第二传动齿轮(6)驱动与其啮合的第一传动齿轮(11)转动，所述第一传动齿轮(11)驱动与其同轴固定的蜗杆(7)转动。
8.如权利要求7所述的车辆进气格栅的控制方法，其特征在于：所述第二传动齿轮(6)的直径大于所述第一传动齿轮(5)的直径。
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