本發(fā)明涉及一種車用發(fā)動機冷卻裝置，具體涉及一種電磁式多級可變冷卻強度的發(fā)動機冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著石油危機和大氣環(huán)境污染日趨嚴重，車用發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性和排放越來越受到關(guān)注。發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的作用是使發(fā)動機在所有工況下都得到適度的冷卻，并保持在最適宜的溫度范圍內(nèi)工作。發(fā)動機溫度過高，會使燃燒不正常，發(fā)動機功率下降，磨損加?。话l(fā)動機溫度過低，會使散熱損失大，發(fā)動機功率下降，混合氣燃燒不完全。

因此，為了保證發(fā)動機性能最佳，發(fā)動機冷卻液的溫度必須維持在適宜的溫度范圍內(nèi)。傳統(tǒng)發(fā)動機冷卻系統(tǒng)由散熱器、冷卻水泵、冷卻風(fēng)扇和發(fā)動機冷卻水套等組成，其中發(fā)動機曲軸通過齒輪驅(qū)動冷卻水泵運轉(zhuǎn)，冷卻水泵對冷卻液加壓，加速冷卻液在發(fā)動機冷卻水套中的流動，保證可靠冷卻。同時發(fā)動機曲軸通過風(fēng)扇離合器或直接驅(qū)動冷卻風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，使流經(jīng)散熱器的空氣流速和風(fēng)量增大，對散熱器內(nèi)部的冷卻液進行風(fēng)冷，增強散熱器的散熱能力。冷卻系統(tǒng)的冷卻強度應(yīng)該隨著發(fā)動機熱工況的變化而相應(yīng)調(diào)節(jié)，但是傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的冷卻強度受到發(fā)動機轉(zhuǎn)速的影響。例如車輛爬長坡時，發(fā)動機處于低速大負荷狀態(tài)，發(fā)動機的冷卻液溫度很高，需要加大冷卻強度，但是由于發(fā)動機曲軸驅(qū)動冷卻水泵和冷卻風(fēng)扇的傳動比是固定的，當(dāng)發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速很低，因此冷卻風(fēng)扇和冷卻水泵的轉(zhuǎn)速也很低，因此冷卻強度也很低，無法滿足加大冷卻強度的實際冷卻需求，造成發(fā)動機冷卻液溫度過高，對發(fā)動機造成危害。再如，當(dāng)發(fā)動機處于高速小負荷時，發(fā)動機的冷卻液溫度不高，需要減小冷卻強度，但是發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)，發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速也很高，因此冷卻風(fēng)扇和冷卻水泵的轉(zhuǎn)速均很高，因此冷卻強度很高，無法滿足減小冷卻強度的實際冷卻需求，造成能量浪費。

經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)文獻和授權(quán)發(fā)明專利的檢索發(fā)現(xiàn)，專利名稱冷卻風(fēng)扇，申請?zhí)?00980115138.3，該發(fā)明專利是一種用于車輛發(fā)動機的冷卻風(fēng)扇，包括風(fēng)扇殼體和在運行期間可相對于風(fēng)扇殼體沿軸向移動的風(fēng)扇轉(zhuǎn)子。采用該技術(shù)方案，基于當(dāng)前的風(fēng)扇速度和車輛速度，風(fēng)扇轉(zhuǎn)子可以移動到相距風(fēng)扇殼體的端部伸出量的各個程度，從而使風(fēng)扇的抽吸能力和效率最優(yōu)。但該發(fā)明只是針對冷卻風(fēng)扇設(shè)計，沒有涉及到冷卻水泵的設(shè)計，因此其冷卻強度仍然受到限制；而且在冷卻風(fēng)扇的設(shè)計中，風(fēng)扇轉(zhuǎn)子相對于風(fēng)扇殼體沿軸向移動，其移動位移受到相距風(fēng)扇殼體的端部伸出空間的限制，移動位移有限；更重要的是該風(fēng)扇轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)仍然依靠發(fā)動機曲軸的驅(qū)動，其傳動比是固定不可變得，無法滿足高低轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)；因而其冷卻強度的調(diào)節(jié)能力十分有限，無法滿足發(fā)動機各運行工況對冷卻強度的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)方法簡易可靠，能夠自動逐級調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)扇和冷卻水泵的電磁式多級可變冷卻強度的發(fā)動機冷卻系統(tǒng)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種電磁式多級可變冷卻強度的發(fā)動機冷卻系統(tǒng)，包括發(fā)動機和散熱器，所述發(fā)動機的水套出水口通過連通管與所述散熱器的進水口相連，所述散熱器的出水口通過連通管與所述發(fā)動機的水套進水口相連，所述散熱器和所述發(fā)動機之間的所述連通管上設(shè)置有冷卻水泵，所述冷卻水泵與從動軸上的水泵驅(qū)動輪連接，所述從動軸靠近所述散熱器的一端設(shè)置有冷卻風(fēng)扇，所述從動軸和發(fā)動機曲軸上安裝有變速齒輪組，所述變速齒輪組設(shè)置有離合控制機構(gòu)，所述發(fā)動機曲軸上安裝有轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器和離合控制機構(gòu)分別與控制器連接。

所述變速齒輪組包括減速齒輪組、等速齒輪組和增速齒輪組，所述離合控制機構(gòu)包括壓盤、彈簧和電磁線圈，所述變速齒輪組中的每一齒輪的內(nèi)部均裝有滾動軸承，能夠相對于發(fā)動機曲軸或從動軸自由轉(zhuǎn)動，所述壓盤的內(nèi)部均開有花鍵槽且與所述發(fā)動機曲軸或從動軸保持花鍵連接。

所述散熱器和所述發(fā)動機之間的所述連通管上設(shè)置有溫度傳感器和流量傳感器，所述溫度傳感器和流量傳感器分別與所述控制器連接。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明中控制器根據(jù)發(fā)動機的實際冷卻需要和發(fā)動機轉(zhuǎn)速從降速驅(qū)動、等速驅(qū)動、增速驅(qū)動三種驅(qū)動模式中選取最優(yōu)的驅(qū)動模式，將發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)速降速傳遞、等速傳遞或增速傳遞給冷卻風(fēng)扇，從而使冷卻風(fēng)扇在同一個發(fā)動機轉(zhuǎn)速下，實現(xiàn)多種轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，具有多級冷卻風(fēng)量，實時改變冷卻系統(tǒng)的冷卻強度，改善發(fā)動機燃油經(jīng)濟性和排放性。

2、本發(fā)明中控制器根據(jù)發(fā)動機的實際冷卻需要和發(fā)動機轉(zhuǎn)速，自動選擇冷卻水泵的驅(qū)動模式，將發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)速降速傳遞、等速傳遞或增速傳遞給冷卻水泵，從而使冷卻水泵在同一個發(fā)動機轉(zhuǎn)速下，實現(xiàn)多種轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，多級調(diào)節(jié)冷卻液的流量，實時改變冷卻系統(tǒng)的冷卻強度，改善發(fā)動機燃油經(jīng)濟性和排放性。

3、本發(fā)明中當(dāng)需要減弱冷卻強度時，冷卻風(fēng)扇和冷卻水泵可以同時停止運轉(zhuǎn)，節(jié)約了發(fā)動機能量，提高了發(fā)動機效率，從而降低發(fā)動機的燃油消耗率。

4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)和調(diào)節(jié)方法簡單，工作可靠性高，可以充分滿足發(fā)動機高、中、低轉(zhuǎn)速和各種負荷工況下對冷卻液溫度和冷卻液流量的要求，可以優(yōu)化發(fā)動機功率，改善燃油經(jīng)濟性和排放，使發(fā)動機的性能最佳。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

實施例：參見圖1，圖中，1-散熱器，2-轉(zhuǎn)速傳感器，3-降速驅(qū)動輪，4-雙向驅(qū)動裝置A，5-等速驅(qū)動輪，6-雙向驅(qū)動裝置B，7-增速驅(qū)動輪，8-發(fā)動機，9-冷卻風(fēng)扇，10-降速傳遞輪，11-等速傳遞輪，12-增速傳遞輪，13-水泵驅(qū)動輪，14-冷卻水泵，15-雙向驅(qū)動裝置C，16-雙向驅(qū)動裝置D，17-發(fā)動機曲軸，18-從動軸，19-溫度傳感器，20-流量傳感器，21-控制器。圖中箭頭所示為冷卻液流動方向，虛線為控制線路。

電磁式多級可變冷卻強度的發(fā)動機冷卻系統(tǒng)包括散熱器1、轉(zhuǎn)速傳感器2、冷卻風(fēng)扇9、冷卻水泵14、發(fā)動機曲軸17、從動軸18、溫度傳感器19、流量傳感器20和控制器21。發(fā)動機曲軸17上依次安裝有降速驅(qū)動輪3、雙向驅(qū)動裝置A4、等速驅(qū)動輪5、雙向驅(qū)動裝置B6和增速驅(qū)動輪7；其中雙向驅(qū)動裝置A4和雙向驅(qū)動裝置B6內(nèi)部開有花鍵槽，與發(fā)動機曲軸17保持花鍵連接，與發(fā)動機曲軸17保持相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，也可以沿發(fā)動機曲軸17左右移動。降速驅(qū)動輪3、等速驅(qū)動輪5和增速驅(qū)動輪7內(nèi)部均裝有滾動軸承，安裝在發(fā)動機曲軸17上，可以相對于發(fā)動機曲軸17自由轉(zhuǎn)動，不能沿發(fā)動機曲軸17左右移動。轉(zhuǎn)速傳感器2測量發(fā)動機曲軸17的轉(zhuǎn)速。從動軸18上依次安裝有冷卻風(fēng)扇9、降速傳遞輪10、雙向驅(qū)動裝置C15、等速傳遞輪11、雙向驅(qū)動裝置D16、增速傳遞輪12和水泵驅(qū)動輪13；其中冷卻風(fēng)扇9、雙向驅(qū)動裝置C15、雙向驅(qū)動裝置D16和水泵驅(qū)動輪13內(nèi)部開有花鍵槽，與從動軸18保持花鍵連接，與從動軸18保持相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。冷卻風(fēng)扇9、水泵驅(qū)動輪13不能沿從動軸18左右移動；雙向驅(qū)動裝置C15、雙向驅(qū)動裝置D16可以沿從動軸18左右移動。降速傳遞輪10、等速傳遞輪11、增速傳遞輪12和水泵驅(qū)動輪13內(nèi)部均裝有滾動軸承，安裝在從動軸18上，可以相對于從動軸18自由轉(zhuǎn)動，不能沿從動軸18左右移動。

發(fā)動機8的水套出水口與散熱器1的進水口相連，散熱器1的出水口與冷卻水泵14的進水口相連，冷卻水泵14的出水口與發(fā)動機8的水套進水口相連。發(fā)動機曲軸17通過降速驅(qū)動輪3與降速傳遞輪10降速驅(qū)動從動軸18運轉(zhuǎn)；或者通過等速驅(qū)動輪5與等速傳遞輪11等速驅(qū)動從動軸18運轉(zhuǎn)；或者通過增速驅(qū)動輪7與增速傳遞輪12增速驅(qū)動從動軸18運轉(zhuǎn)。從動軸18驅(qū)動冷卻風(fēng)扇9運轉(zhuǎn)，對散熱器1內(nèi)部的冷卻液進行風(fēng)冷。從動軸18驅(qū)動水泵驅(qū)動輪13運轉(zhuǎn)，水泵驅(qū)動輪13驅(qū)動冷卻水泵14運轉(zhuǎn)，對冷卻液施加壓力,使冷卻液在發(fā)動機8的水套內(nèi)快速流動，帶走發(fā)動機8燃燒做功產(chǎn)生的熱量，使發(fā)動機8保持正常工作溫度。

溫度傳感器19和流量傳感器20設(shè)置在散熱器1和發(fā)動機8之間，其中溫度傳感器19測量了從發(fā)動機8的水套里流出的冷卻液的溫度，流量傳感器20測量了從發(fā)動機8的水套里流出的冷卻液的流量?？刂破?1 分別與轉(zhuǎn)速傳感器2、雙向驅(qū)動裝置A4、雙向驅(qū)動裝置B6、雙向驅(qū)動裝置C15、雙向驅(qū)動裝置D16、溫度傳感器19和流量傳感器20連接。

當(dāng)發(fā)動機8運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機曲軸17以同樣轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速傳感器2測量發(fā)動機曲軸17的轉(zhuǎn)速，溫度傳感器19、流量傳感器20分別測量從發(fā)動機8的水套里流出的冷卻液的溫度和流量。

（1）當(dāng)冷卻液溫度正常時，控制器21發(fā)出保持冷卻強度指令，向雙向驅(qū)動裝置D16、雙向驅(qū)動裝置B6發(fā)出左移指令，雙向驅(qū)動裝置D16、雙向驅(qū)動裝置B6上的電磁鐵上電，在電磁力的作用下均向左移動，雙向驅(qū)動裝置D16與等速傳遞輪11貼緊在一起轉(zhuǎn)動，雙向驅(qū)動裝置B6與等速驅(qū)動輪5貼緊在一起轉(zhuǎn)動。發(fā)動機曲軸17通過等速驅(qū)動輪5與等速傳遞輪11等速驅(qū)動從動軸18運轉(zhuǎn)，即發(fā)動機曲軸17旋轉(zhuǎn)一圈，從動軸18也旋轉(zhuǎn)一圈，冷卻風(fēng)扇9和水泵驅(qū)動輪13與從動軸18保持相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，從而保證冷卻風(fēng)速、冷卻風(fēng)量、冷卻液的溫度和流量保持不變，維持現(xiàn)有的冷卻強度。

（2）當(dāng)冷卻液溫度較高時，控制器21發(fā)出加強冷卻強度指令，向雙向驅(qū)動裝置D16、雙向驅(qū)動裝置B6發(fā)出右移指令，雙向驅(qū)動裝置D16、雙向驅(qū)動裝置B6上的電磁鐵上電，在電磁力的作用下均向右移動，雙向驅(qū)動裝置D16與增速傳遞輪12貼緊在一起轉(zhuǎn)動，雙向驅(qū)動裝置B6與增速驅(qū)動輪7貼緊在一起轉(zhuǎn)動。發(fā)動機曲軸17通過增速驅(qū)動輪7與增速傳遞輪12增速驅(qū)動從動軸18運轉(zhuǎn)，即發(fā)動機曲軸17旋轉(zhuǎn)一圈，從動軸18旋轉(zhuǎn)多圈，從動軸18的轉(zhuǎn)速得到了提高。冷卻風(fēng)扇9和水泵驅(qū)動輪13與從動軸18保持相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，從而保證在發(fā)動機8和發(fā)動機曲軸17轉(zhuǎn)速不變的情況下，冷卻風(fēng)扇9和水泵驅(qū)動輪13的轉(zhuǎn)速顯著提高，冷卻風(fēng)速、冷卻風(fēng)量、冷卻液流量顯著增加，冷卻強度加強，冷卻液溫度降低。

（3）當(dāng)冷卻液溫度較低時，需要減弱冷卻強度時，控制器21有兩級控制模式：降速冷卻模式和停止冷卻模式。

降速冷卻模式：當(dāng)控制器21發(fā)出降速冷卻指令，向雙向驅(qū)動裝置A4、雙向驅(qū)動裝置C15發(fā)出左移指令，雙向驅(qū)動裝置A4、雙向驅(qū)動裝置C15上的電磁鐵上電，在電磁力的作用下均向左移動，雙向驅(qū)動裝置A4與降速驅(qū)動輪3貼緊在一起轉(zhuǎn)動，雙向驅(qū)動裝置C15與降速傳遞輪10貼緊在一起轉(zhuǎn)動。發(fā)動機曲軸17通過降速驅(qū)動輪3與降速傳遞輪10降速驅(qū)動從動軸18運轉(zhuǎn)，即發(fā)動機曲軸17旋轉(zhuǎn)多圈，從動軸18旋轉(zhuǎn)一圈，從動軸18的轉(zhuǎn)速得到了降低。冷卻風(fēng)扇9和水泵驅(qū)動輪13與從動軸18保持相同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，從而保證在發(fā)動機8和發(fā)動機曲軸17轉(zhuǎn)速不變的情況下，冷卻風(fēng)扇9和水泵驅(qū)動輪13的轉(zhuǎn)速適當(dāng)降低，冷卻風(fēng)速、冷卻風(fēng)量、冷卻液流量適當(dāng)減小，冷卻強度減弱。

停止冷卻模式：當(dāng)冷卻液溫度在降速冷卻模式下仍然較低時，控制器21發(fā)出停止冷卻指令，雙向驅(qū)動裝置A4、雙向驅(qū)動裝置B6、雙向驅(qū)動裝置C15、雙向驅(qū)動裝置D16、上的電磁鐵都沒有上電，從而只有發(fā)動機曲軸17旋轉(zhuǎn)，從動軸18不旋轉(zhuǎn)，冷卻風(fēng)扇9和水泵驅(qū)動輪13都不轉(zhuǎn)動。

與常規(guī)發(fā)動機的熱管理系統(tǒng)相比，本發(fā)明具有三個顯著特點：第一，可以根據(jù)發(fā)動機的具體轉(zhuǎn)速和發(fā)動機的實際冷卻需要，自動對冷卻風(fēng)扇增速驅(qū)動、等速驅(qū)動和降速驅(qū)動，在同一個發(fā)動機轉(zhuǎn)速下，實現(xiàn)冷卻風(fēng)扇高、中、低多種轉(zhuǎn)速運行，逐級改變冷卻風(fēng)量；第二，可以根據(jù)發(fā)動機的具體轉(zhuǎn)速和發(fā)動機的實際冷卻需要，自動調(diào)節(jié)冷卻水泵的運轉(zhuǎn)速度，實現(xiàn)冷卻水泵增速驅(qū)動、等速驅(qū)動和降速驅(qū)動，逐級改變冷卻液的流量；第三，當(dāng)需要減弱冷卻強度時，控制器可以控制冷卻風(fēng)扇和冷卻水泵停止運轉(zhuǎn)，節(jié)約發(fā)動機能量，從而降低發(fā)動機燃油消耗率。因此，本發(fā)明可以在發(fā)動機高、中、低轉(zhuǎn)速和各種負荷工況下，既可以提高發(fā)動機的冷卻強度，也可以降低發(fā)動機的冷卻強度，還可以停止冷卻，始終保證發(fā)動機冷卻液的溫度維持在合適的溫度下，使發(fā)動機的性能最佳，從而優(yōu)化發(fā)動機功率，改善燃油經(jīng)濟性和排放。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。