CN113685257A - 一种用于汽车发动机水循环的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车发动机水循环的控制装置。使用现有的电子驱动执行器配合供电测温模块实现控制，不必在单独设计电子驱动执行器，可以直接采购电子驱动执行器使用，节约设计和加工成本；其次本发明将全部配件设置在循环水管道之中，电子驱动执行器不必利用电气接口和外界连接，降低了循环水漏水的风险；使用水温控制和无线充电档位双控制方法，一方面实现了自动控制流速的功能，另一方面又保证了汽车ECU具有足够的修正功能；将无线充电的功率仅仅设计成几个固定的档位，就可以直接对应几个调节系数，在固定的调节系数的修正之下结合本身驱动测温模块测温调节阀门开口大小的功能，就可以实现循环水高精度调节的功能。

Description

一种用于汽车发动机水循环的控制装置
技术领域
本发明涉及汽车发动机控制领域，尤其涉及一种用于汽车发动机水循环的控制装置。
背景技术
发动机主要通过水泵使环绕在气缸水套中的冷却液加快流动，通过行驶中的自然风和电动风扇，使冷却液在散热器中进行冷却，冷却后的冷却液再次引入到水套中，周而复始，实现对发动机的冷却。冷却系统除了对发动机有冷却作用外，还有“保温”的作用，因为“过冷”或“过热”，都会影响发动机的正常工作。这个过程主要是通过节温器实现发动机冷却系统“大小循环”的切换，例如图1。
申请号CN201810766544.7申请了一种电子驱动执行器，包括上盖和下盖，下盖内设有电机槽、轴安装孔一、轴安装孔二和弧形限位块，下盖内还通过螺钉固定有PCB电路板，下盖的一侧设有电气接口，电机槽内设有电机，电机前端与电机槽之间设有端面弹簧，电机尾部设有电机接触片，PCB电路板上设有电气接触片，电机输出轴设有蜗杆，轴安装孔一内设有固定轴一，固定轴一上设有副齿轮一，轴安装孔二内设有固定轴二，固定轴二上设有副齿轮二，弧形限位块上设有输出齿轮，输出齿轮内部设有磁铁，输出齿轮的上端设有花键套，上盖背面设有环形限位块和呼吸膜，上盖正面设有保护盖，本装置对冷却液流量调节精确，响应速度快，使发动机温度保持在稳定的动态平衡。但是其控制需要外接汽车线路，具有泄漏的风险。
申请号CN201510760698.1公开了一种汽车冷却水的循环控制系统、控制方法及汽车，该循环控制系统包括通过管路首尾依次相连的发动机冷却水套、第一水泵、液体加热器以及空调热交换器，还包括：第二水泵，其进水口通过管路与空调热交换器的出水口相连，其出水口通过管路与液体加热器的进水口相连；第一单向阀，设置于第一水泵的进水或出水管道上，其导通方向为发动机冷却水套流向第一水泵的方向；第二单向阀，设置于第二水泵的进水或出水管道上，其导通方向为第二水泵流向液体加热器的方向；控制器，控制第一水泵、第二水泵以及液体加热器的开启和关闭。但是其循环管路设计复杂，接头太多，容易泄漏。
发明内容
针对上述内容，为解决上述问题提供一种用于汽车发动机水循环的控制装置，包括阀门模块、电子驱动执行器和供电测温模块；阀门模块用于控制水箱循环冷却水流量，电子驱动执行器连接阀门模块，用于控制阀门的开口大小，供电测温模块用于测量循环冷却水的温度以及为电子驱动执行器供电；
电子驱动执行器包括驱动部分和控制部分，控制部分设置有PCB电路板和电气接口，PCB电路板用于接收外界的控制信号以及为驱动部分的电机提供电力；驱动部分包括电机和齿轮，通过电机带动齿轮工作从而控制阀门模块的开口大小。
供电测温模块包括管路和测温连接头，测温连接头设置在管路内壁，测温连接头具有连接至电子驱动执行器电气接口的插头，插头和电气接口连接好后用密封胶完全密封；
测温连接头还包括外壳、无线充电线圈、线路板和温敏电阻；无线充电线圈、线路板和温敏电阻都设置在外壳内部，插头设置在外壳的一端，外壳与外界密封；温敏电阻靠近管路的中轴线设置，用于监测管路中冷却水的温度，并将其发送至线路板；无线充电线圈靠近管路的管壁一侧设置，用于从管路外壁上设置的无线充电板获取电能，并将电能输送给线路板和插头；电子驱动执行器从插头获取电力为电机供电，外壳内使用导热良好的胶灌注密封。
还设置有超声流速检测器以及发动机温度传感器，超声流速检测器用于检测循环冷却水的实际流速，发动机温度传感器用于获取发动机的实时温度；超声流速检测器将检测的流速发送至汽车ECU，发动机温度传感器将发动机温度发送给ECU；汽车ECU获取冷却水流速和发动机温度的数值，并根据发动机温度和循环冷却水流速计算无线充电板的充电功率档位；当发动机温度高同时冷却水流速低时充电功率档位高，当发动机温度低同时冷却水流速高时充电功率档位低；
线路板获取温敏电阻的温度，并进行计算，将其转换成阀门模块所需的开口大小M；线路板获取无线充电板给无线充电线圈提供的充电功率的大小，并将充电功率的大小转换成对应的调节档位k；其中每个档位k对应一个调节系数fk；fk＝0.5、0.7、0.9、1.0、1.1、1.3、1.5、1.8或者2.0，对应档位1、2、3、4、5、6、7、8、9；线路板将fk×M发送给电子驱动执行器，作为控制阀门模块开口大小的控制参数。
一种所述的用于汽车发动机水循环的控制装置的组装方法，包括如下步骤：
步骤1：
将供电测温模块的管路进行清洗，然后将电子驱动执行器的电气接口插在供电测温模块的插头上，使用密封胶将插头和电气接口连接的位置密封，保证其不会漏水；
步骤2：
将阀门模块连接到供电测温模块的管路上，同时保证阀门模块的控制位置与电子驱动执行器的驱动齿轮接触配合好，保证电子驱动执行器在进行工作时可以良好带动阀门模块工作；
步骤3：
将供电测温模块外壁上安装好无线充电板，然后将供电测温模块安装在循环冷却水的管道上；再将超声流速检测器安装在循环冷却水的管道上，安装位置只要可以检测到循环水的流速即可；
将无线充电板、超声流速检测器和发动机的温度传感器都接入发动机ECU；
往管道中注入热水，然后控制ECU给无线充电板一个充电功率，使得无线充电线圈被充电，观察阀门模块是否工作正常；如果工作正常则完成安装，如果工作不正常则拆机检修。
本发明的有益效果为：本发明使用现有的电子驱动执行器配合供电测温模块实现控制，不必在单独设计电子驱动执行器，可以直接采购电子驱动执行器使用，节约设计和加工成本；其次本发明将全部配件设置在循环水管道之中，电子驱动执行器不必利用电气接口和外界连接，降低了循环水漏水的风险；本发明使用水温控制和无线充电档位双控制方法，一方面实现了自动控制流速的功能，另一方面又保证了汽车ECU具有足够的修正功能；如果单独使用汽车ECU直接控制充电功率进而直接控制阀门的大小，由于无线充电本身的调节范围有限，且误差控制不是很好，难以精确的控制阀门的开闭；而将无线充电的功率仅仅设计成几个固定的档位，就可以直接对应几个调节系数，在固定的调节系数的修正之下结合本身驱动测温模块测温调节阀门开口大小的功能，就可以实现循环水高精度调节的功能。
附图说明
被包括来提供对所公开主题的进一步认识的附图，将被并入此说明书并构成该说明书的一部分。附图也阐明了所公开主题的实现，以及连同详细描述一起用于解释所公开主题的实现原则。没有尝试对所公开主题的基本理解及其多种实践方式展示超过需要的结构细节。
图1为现有技术的冷却循环示意图；
图2为本发明冷却循环示意图；
图3为本发明供电测温模块结构示意图；
图4是本发明的电子驱动执行器示意图；
图5是本发明的电子驱动执行器内部示意图；
图6是本发明的电子驱动执行器下盖示意图；
图7是本发明的电子驱动执行器上盖反面示意图；
图8是本发明的电子驱动执行器电气接口示意图；
图9是本发明的电子驱动执行器俯视图；
图10是本发明的电子驱动执行器A向剖视图；
图11是本发明的电子驱动执行器B向剖视图；
图12是本发明的电子驱动执行器保护盖示意图；
图13是本发明的电子驱动执行器输出齿轮传动示意图；
图14是本发明的电子驱动执行器输出齿轮背面示意图；
图15是本发明的电子驱动执行器电机接触片示意图。。
具体实施方式
本发明的优点、特征以及达成所述目的的方法通过附图及后续的详细说明将会明确。
实施例1：
结合图2-3，使用电子驱动执行器，可以直接控制循环的流量大小，不必再设置大循环和小循环，管路更简单，控制效果更好。
一种用于汽车发动机水循环的控制装置，包括阀门模块、电子驱动执行器和供电测温模块；阀门模块用于控制水箱循环冷却水流量，电子驱动执行器连接阀门模块，用于控制阀门的开口大小，供电测温模块用于测量循环冷却水的温度以及为电子驱动执行器供电；
电子驱动执行器包括驱动部分和控制部分，控制部分设置有PCB电路板和电气接口，PCB电路板用于接收外界的控制信号以及为驱动部分的电机提供电力；驱动部分包括电机和齿轮，通过电机带动齿轮工作从而控制阀门模块的开口大小。
供电测温模块包括管路301和测温连接头，测温连接头设置在管路301内壁，测温连接头具有连接至电子驱动执行器电气接口的插头302，插头302和电气接口连接好后用密封胶完全密封；
测温连接头还包括外壳303、无线充电线圈304、线路板305和温敏电阻306；无线充电线圈304、线路板305和温敏电阻306都设置在外壳内部，插头302设置在外壳的一端，外壳与外界密封；温敏电阻306靠近管路301的中轴线设置，用于监测管路301中冷却水的温度，并将其发送至线路板305；无线充电线圈304靠近管路301的管壁一侧设置，用于从管路301外壁上设置的无线充电板307获取电能，并将电能输送给线路板305和插头302；电子驱动执行器从插头302获取电力为电机供电，外壳303内使用导热良好的胶灌注密封。
还设置有超声流速检测器以及发动机温度传感器，超声流速检测器用于检测循环冷却水的实际流速，发动机温度传感器用于获取发动机的实时温度；超声流速检测器将检测的流速发送至汽车ECU，发动机温度传感器将发动机温度发送给ECU；汽车ECU获取冷却水流速和发动机温度的数值，并根据发动机温度和循环冷却水流速计算无线充电板307的充电功率档位；当发动机温度高同时冷却水流速低时充电功率档位高，当发动机温度低同时冷却水流速高时充电功率档位低；
线路板305获取温敏电阻的温度，并进行计算，将其转换成阀门模块所需的开口大小M；线路板305获取无线充电板307给无线充电线圈304提供的充电功率的大小，并将充电功率的大小转换成对应的调节档位k；其中每个档位k对应一个调节系数fk；fk＝0.5、0.7、0.9、1.0、1.1、1.3、1.5、1.8或者2.0，对应档位1、2、3、4、5、6、7、8、9；线路板305将fk×M发送给电子驱动执行器，作为控制阀门模块开口大小的控制参数。
一种所述的用于汽车发动机水循环的控制装置的组装方法，包括如下步骤：
步骤1：
将供电测温模块的管路301进行清洗，然后将电子驱动执行器的电气接口插在供电测温模块的插头302上，使用密封胶将插头302和电气接口连接的位置密封，保证其不会漏水；
步骤2：
将阀门模块连接到供电测温模块的管路301上，同时保证阀门模块的控制位置与电子驱动执行器的驱动齿轮接触配合好，保证电子驱动执行器在进行工作时可以良好带动阀门模块工作；
步骤3：
将供电测温模块外壁上安装好无线充电板307，然后将供电测温模块安装在循环冷却水的管道上；再将超声流速检测器安装在循环冷却水的管道上，安装位置只要可以检测到循环水的流速即可；
将无线充电板307、超声流速检测器和发动机的温度传感器都接入发动机ECU；
往管道中注入热水，然后控制ECU给无线充电板307一个充电功率，使得无线充电线圈304被充电，观察阀门模块是否工作正常；如果工作正常则完成安装，如果工作不正常则拆机检修。
实施例2：
图4-15出示本发明的电子驱动执行器的具体实施方式：一种电子驱动执行器，包括上盖19和下盖1，所述下盖1内设有电机槽18、轴安装孔一17、轴安装孔二16和弧形限位块15，所述下盖1内还通过螺钉固定有PCB电路板3，所述下盖1的一侧设有电气接口14，所述电机槽18内设有电机6，所述电机6前端与电机槽18之间设有端面弹簧7，所述电机6尾部设有电机接触片5与PCB电路板3连接，所述PCB电路板3上设有电气接触片26且从电气接口14伸出，所述电机6输出轴设有蜗杆8，所述轴安装孔一17内设有固定轴一9，所述固定轴一9上设有副齿轮一10，所述轴安装孔二16内设有固定轴二11，所述固定轴二11上设有副齿轮二12，所述弧形限位块15上设有输出齿轮4，所述输出齿轮4内部设有磁铁21，所述输出齿轮4的上端设有花键套22，所述蜗杆8与副齿轮一10啮合，所述副齿轮一10与副齿轮二12啮合，所述副齿轮二12与输出齿轮4啮合，所述上盖19背面设有环形限位块20和呼吸膜24，所述环形限位块20插在输出齿轮4的凹槽内，所述上盖19正面设有保护盖25，所述呼吸膜24粘接在保护盖25下端。
本实施例中，所述保护盖25上沿圆周均布多个扇形槽251，所述保护盖25的中心设有四个上挡块252，所述上挡块252之间设有下挡块253且下挡块253位于上挡块252下方，所述上挡块252和下挡块253之间设有过气孔254且过气孔254与上挡块252侧面在同一平面，本装置位于发动机处，环境较为恶劣，大颗粒垃圾进入扇形槽251内，小颗粒垃圾落在下挡块253上，过气孔254位于侧面使垃圾颗粒不会直接冲撞到呼吸膜24造成损坏，同时也保持呼吸膜24的正常工作。
本实施例中，所述下盖1上通过螺钉固定有地端子2，所述地端子2一端与电机6外壳相连，另一端与PCB电路板3相连，电机6在转动时会产生一些电磁干扰信号，电磁干扰信号经过地端子2传递给PCB电路板3，由PCB电路板3将电磁干扰信号过滤。
本实施例中，所述上盖19上设有橡胶塞23，方便生产后检测装置的密封性，产品生产后，将保护盖25处堵住，取下橡胶塞23往其中通气检测气压变化，气压增大即密封性完好，然后装上橡胶塞23，再次从橡胶塞23处通气检测气压变化，气压不变即密封性完好。
本实施例中，所述输出齿轮4的上端套接有密封圈13，所述密封圈13的外壁与环形限位块20抵紧，避免污水、油污和粉尘等从输出齿轮4上端进入内部损坏装置。
所述上盖19和下盖1的侧面设有三个安装孔27。
所述呼吸膜24由PTFE材料制成。
发动机控制单元通过电气接触片26与PCB电路板3连接，输出齿轮4上的花键套22与控制冷却液流量的阀门连接，该PCB电路板3是集角度传感器为一体的电路控制板，车辆在行驶过程中，发动机的工作状态随之不断发生变化，当发动机温度从合适温度开始偏离时，发动机上的温度检测模块将温度信息反馈给发动机控制单元，发动机控制单元做出调控冷却液流量控制发动机温度达到正常工作范围的判断，调控流量依靠阀门张开程度，阀门张开程度由输出齿轮4的转动角度控制，发动机控制单元计算出输出齿轮4所需转动角度并输送至PCB电路板3，PCB电路板3控制电机6开始转动，输出齿轮4通过下端的弧形限位块15和上端的环形限位块20固定，且内部具有异形磁铁21，在转动的过程中磁场发生变化，PCB电路板3上的角度传感器由磁场变化检测出输出齿轮4的转动信息，电机6的蜗杆8带动副齿轮一10转动，副齿轮一10带动副齿轮二12转动，副齿轮二12带动输出齿轮4转动，输出齿轮4经过副齿轮一10和副齿轮二12的减速作用后，平稳的带动阀门转动，使冷却液流量发生改变，最终使发动机温度达到最佳范围，上盖19上的呼吸膜24由PTFE材料制成，可保持气体流通而阻止液体流通，工作时由于发动机周边温度过高，使装置内部气体受热膨胀气压增高，呼吸膜24使装置内部与外部气体连通，能保持内部气压平衡，避免内部气体膨胀后将上盖19和下盖1撑开，相比传统蜡式节温器，本装置通过输出齿轮4转动来控制阀门的改变，对冷却液流量调节精确，响应速度快，使发动机温度保持在稳定的动态平衡。
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，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所述权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种用于汽车发动机水循环的控制装置，包括阀门模块、电子驱动执行器和供电测温模块；其特征在于，阀门模块用于控制水箱循环冷却水流量，电子驱动执行器连接阀门模块，用于控制阀门的开口大小，供电测温模块用于测量循环冷却水的温度以及为电子驱动执行器供电；
电子驱动执行器包括驱动部分和控制部分，控制部分设置有PCB电路板和电气接口，PCB电路板用于接收外界的控制信号以及为驱动部分的电机提供电力；驱动部分包括电机和齿轮，通过电机带动齿轮工作从而控制阀门模块的开口大小。
2.根据权利要求1所述的用于汽车发动机水循环的控制装置，其特征在于：
供电测温模块包括管路(301)和测温连接头，测温连接头设置在管路(301)内壁，测温连接头具有连接至电子驱动执行器电气接口的插头(302)，插头(302)和电气接口连接好后用密封胶完全密封；
测温连接头还包括外壳(303)、无线充电线圈(304)、线路板(305)和温敏电阻(306)；无线充电线圈(304)、线路板(305)和温敏电阻(306)都设置在外壳内部，插头(302)设置在外壳的一端，外壳与外界密封；温敏电阻(306)靠近管路(301)的中轴线设置，用于监测管路(301)中冷却水的温度，并将其发送至线路板(305)；无线充电线圈(304)靠近管路(301)的管壁一侧设置，用于从管路(301)外壁上设置的无线充电板(307)获取电能，并将电能输送给线路板(305)和插头(302)；电子驱动执行器从插头(302)获取电力为电机供电，外壳(303)内使用导热良好的胶灌注密封。
3.根据权利要求1所述的用于汽车发动机水循环的控制装置，其特征在于：
还设置有超声流速检测器以及发动机温度传感器，超声流速检测器用于检测循环冷却水的实际流速，发动机温度传感器用于获取发动机的实时温度；超声流速检测器将检测的流速发送至汽车ECU，发动机温度传感器将发动机温度发送给ECU；汽车ECU获取冷却水流速和发动机温度的数值，并根据发动机温度和循环冷却水流速计算无线充电板(307)的充电功率档位；当发动机温度高同时冷却水流速低时充电功率档位高，当发动机温度低同时冷却水流速高时充电功率档位低；线路板(305)获取温敏电阻的温度，并进行计算，将其转换成阀门模块所需的开口大小M；线路板(305)获取无线充电板(307)给无线充电线圈(304)提供的充电功率的大小，并将充电功率的大小转换成对应的调节档位k；其中每个档位k对应一个调节系数fk；fk＝0.5、0.7、0.9、1.0、1.1、1.3、1.5、1.8或者2.0，对应档位1、2、3、4、5、6、7、8、9；线路板(305)将fk×M发送给电子驱动执行器，作为控制阀门模块开口大小的控制参数。
4.一种权利要求3所述的用于汽车发动机水循环的控制装置的组装方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：
将供电测温模块的管路(301)进行清洗，然后将电子驱动执行器的电气接口插在供电测温模块的插头(302)上，使用密封胶将插头(302)和电气接口连接的位置密封，保证其不会漏水；
步骤2：
将阀门模块连接到供电测温模块的管路(301)上，同时保证阀门模块的控制位置与电子驱动执行器的驱动齿轮接触配合好，保证电子驱动执行器在进行工作时可以良好带动阀门模块工作；
步骤3：
将供电测温模块外壁上安装好无线充电板(307)，然后将供电测温模块安装在循环冷却水的管道上；再将超声流速检测器安装在循环冷却水的管道上，安装位置只要可以检测到循环水的流速即可；
将无线充电板(307)、超声流速检测器和发动机的温度传感器都接入发动机ECU；往管道中注入热水，然后控制ECU给无线充电板(307)一个充电功率，使得无线充电线圈(304)被充电，观察阀门模块是否工作正常；如果工作正常则完成安装，如果工作不正常则拆机检修。
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