一種帶可控風門的多風扇冷卻模塊及控制方法與流程
2023-05-26 21:58:58
本發明涉及一種多風扇冷卻模塊及控制方法，更具體地說，本發明涉及一種車用的帶可控風門的多風扇冷卻模塊及控制方法。
背景技術：
隨著汽車產業節能和環保要求越來越嚴格，可調可控的冷卻技術成為車用冷卻技術的一個重要發展方向。多風扇冷卻模塊技術(又稱智能冷卻模塊技術)就是在商用車領域逐步得到應用的一種可調可控的冷卻技術。
現有多風扇冷卻模塊的技術報導主要是關於系統原理和布置的，或者是單獨的模塊結構優化，沒有針對多風扇冷卻模塊結構與控制方法的聯合研究，然而這是進一步提高多風扇冷卻模塊節能效果的重要環節。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術中的不足，進一步發掘多風扇冷卻模塊的節能潛質，通過大量的試驗研究，本發明提供一種帶可控風門的多風扇冷卻模塊及控制方法。
為解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案實現：
帶可控風門的多風扇冷卻模塊及控制方法包括：散熱器、安裝框架、減震支架、可控風門、導風罩、電子風扇和控制器ECU。
所述的散熱器固定到安裝框架上形成多風扇冷卻模塊的本體部分；所述的可控風門採用焊接或螺栓連接的方式固定到導風罩的開孔一側上，電子風扇安裝在導風罩開孔另一側上，電子風扇與可控風門數量相同，且一一對應安裝；導風罩安裝有可控風門的一側與本體部分固定連接；減震支架固定在安裝框架上，並通過減震支架將多風扇冷卻模塊安裝到整車指定位置。
所述的散熱器採用的是管帶式鋁散熱器，具有重量輕、換熱效率高的特點；主要作用是在電子風扇驅動帶來的冷卻風的作用下，及時帶走被冷卻對象(如：內燃機水套)的熱量，使其在正常溫度範圍內穩定工作。
所述的電子風扇採用無刷無霍爾技術，通過PWM控制模式無級調速，可實現對多風扇冷卻模塊散熱量的精確控制。
所述的可控風門，包括安裝架、電機、推拉連杆、葉片和下連杆；所述的葉片有若干個且平行排列，每個葉片的兩端均有兩個圓柱形凸臺，其中位於葉片上下端中間部位的凸臺安裝在安裝架的定位孔中，可自由轉動；葉片上端位於邊緣的凸臺與推拉連杆固定連接在一起，葉片下端位於邊緣的凸臺與下連杆固定連接在一起，所述的電機固定在安裝架上，接收ECU發出的指令，調節柱塞長度，驅動推拉連杆運動；葉片繞中間凸臺隨著推拉連杆的運動而轉動，調節可控風門的開度。
所述的減震支架為硫化減震支架，採用硫化技術將減震橡膠墊與安裝鋼板固定在一起，可有效緩衝多風扇冷卻模塊安裝在整車上來自上下、左右、前後方向上的震動。
所述的控制器ECU通過CAN通訊的方式獲取車輛運行狀態信息，給可變風門的電機和電子風扇發出控制指令，當車輛在高溫季節運行且散熱負荷較大時，控制器ECU驅動全部電子風扇工作，並調節可變風門至所需開度進行散熱；當車輛在高溫季節運行且散熱負荷較小時，控制器ECU僅驅動部分電子風扇工作，同時將不工作電子風扇對應的可變風門調至完全閉合的狀態，以提高多風扇冷卻模塊的換熱效率；當車輛在低溫季節運行，多風扇冷卻模塊僅需利用自然迎風即可滿足車輛的散熱需求，此時，控制器ECU控制所有電子風扇不工作，並根據車輛散熱負荷的大小，調節可控氣門的開度，避免車輛被過度冷卻。
採用本發明的帶可控風門的多風扇冷卻模塊及控制方法，對於車輛高溫季節低熱負荷運行工況時的效果明顯，可將多風扇冷卻模塊的冷卻效率提高6.5％～17.7％。
附圖說明
圖1為帶可控風門的多風扇冷卻模塊的分解圖；
圖2(a)為帶可控風門的多風扇冷卻模塊的整體裝配圖；
(b)為帶可控風門的多風扇冷卻模塊的半剖視圖；
圖3為帶可控風門的多風扇冷卻模塊中的可控風門和導風罩的裝配圖；
圖4為帶可控風門的多風扇冷卻模塊中的可控風門的結構圖；
圖5為帶可控風門的多風扇冷卻模塊的控制結構示意圖；
圖6為本發明專利的實施效果圖。
圖中附圖標記為：1散熱器；2安裝框架；3減震支架；4可控風門；401安裝架；402電機；403推拉連杆；404葉片；405；下連杆；5導風罩；6電子風扇；7控制器ECU。
具體實施方式
如圖1所示，帶可控風門的多風扇冷卻模塊及控制方法包括：散熱器1、安裝框架2、減震支架3、可控風門4、導風罩5、電子風扇6和控制器ECU7。
如圖2、3所示，所述的散熱器1固定到安裝框架2上形成多風扇冷卻模塊的本體部分；所述的可控風門4採用焊接或螺栓連接的方式固定到導風罩5的開孔一側上，電子風扇6安裝在導風罩5開孔另一側上，電子風扇6與可控風門4數量相同，且一一對應安裝；導風罩5安裝有可控風門4的一側與本體部分固定連接；減震支架3固定在安裝框架2上，並通過減震支架3將多風扇冷卻模塊安裝到整車指定位置。
所述的散熱器1採用的是管帶式鋁散熱器，具有重量輕、換熱效率高的特點；主要作用是在電子風扇6驅動帶來的冷卻風的作用下，及時帶走被冷卻對象(如：內燃機水套)的熱量，使其在正常溫度範圍內穩定工作。
所述的電子風扇6採用無刷無霍爾技術，通過PWM控制模式無級調速，可實現對多風扇冷卻模塊散熱量的精確控制。
如圖4所示，所述的可控風門，包括安裝架、電機、推拉連杆、葉片和下連杆；所述的葉片有若干個且平行排列，每個葉片的兩端均有兩個圓柱形凸臺，其中位於葉片上下端中間部位的凸臺安裝在安裝架的定位孔中，可自由轉動；葉片上端位於邊緣的凸臺與推拉連杆固定連接在一起，葉片下端位於邊緣的凸臺與下連杆固定連接在一起，所述的電機固定在安裝架上，接收ECU發出的指令，調節柱塞長度，驅動推拉連杆運動；葉片繞中間凸臺隨著推拉連杆的運動而轉動，調節可控風門的開度。
所述的可控風門4，包括安裝架401、電機402、推拉連杆403、葉片404和下連杆405；所述的葉片404有若干個且平行排列，每個葉片的兩端均有兩個圓柱形凸臺，一個圓柱形凸臺位於葉片端部的中間部位，另一個位於葉片端部邊緣部位，其中位於葉片上下端中間部位的凸臺安裝在安裝架401的定位孔中，可自由轉動；葉片上端位於邊緣的凸臺與推拉連杆403固定連接在一起，葉片下端位於邊緣的凸臺與下連杆405固定連接在一起，所述的電機402固定在安裝架401上，可接收ECU 7發出的指令，調節柱塞長度，驅動推拉連杆403上下運動；葉片404繞中間凸臺隨著推拉連杆403的上下運動而上下轉動，調節可控風門4的開度；
所述的減震支架為硫化減震支架，採用硫化技術將減震橡膠墊與安裝鋼板固定在一起，可有效緩衝多風扇冷卻模塊安裝在整車來自上下、左右、前後方向上的震動。
如圖5所示，所述的控制器ECU 7通過CAN通訊的方式獲取車輛運行狀態信息，給可變風門4的電機402和電子風扇6發出控制指令，當車輛在高溫季節運行且散熱負荷較大時，控制器ECU 7驅動全部電子風扇6工作，並調節可變風門4至所需開度進行散熱；當車輛在高溫季節運行且散熱負荷較小時，控制器ECU 7僅驅動部分電子風扇6工作，同時將不工作電子風扇6對應的可變風門4調至完全閉合的狀態，以提高多風扇冷卻模塊的換熱效率；當車輛在低溫季節運行，多風扇冷卻模塊僅需利用自然迎風即可滿足車輛的散熱需求，此時，控制器ECU 7控制所有電子風扇6不工作，並根據車輛散熱負荷的大小，調節可控氣門4的開度，避免車輛被過度冷卻。
如圖6所示為本發明專利的實施效果，圖中所有數據均在標準風洞中獲得，其中標誌為「本發明」的數據對應本發明的帶可控風門的多風扇冷卻模塊，「普通」的數據對應不帶可控風門、但其他結構尺寸完全與本發明相同的普通多風扇冷卻模塊；「工況1」時僅驅動1個電子風扇，「工況2」時僅驅動2個電子風扇，「工況3」時驅動3個電子風扇。如圖6所示，本發明的帶可控風門的多風扇冷卻模塊對於模塊的冷卻效率提升作用非常明顯，工況1時提升幅度在11.8％～17.7％之間，工況3時提升幅度在8.3％～10.8％之間，工況3時提升幅度在6.5％～9.6％之間。
最後，還需注意的是，以上公布的僅是本發明的具體實施例。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護範圍。