CN109098832A - 一种汽车动力传动总成联合冷却***及控制方法 - Google Patents

一种汽车动力传动总成联合冷却***及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种汽车动力传动总成联合冷却***及控制方法，联合冷却***包括主散热器、副散热器、油水热交换器、主散热风扇和副散热风扇，主散热器和副散热器的出水口分别通过管道与发动机的水泵连接，主散热器的进水口通过管道与发动机的节温器连接，副散热器的进水口通过管道与油水热交换器的出水口连接，油水热交换器的进水口通过管道与发动机的水套连接，油水热交换器的进油口和出油口分别通过管道与变速器连接，主散热风扇通过传动轴与发动机连接，副散热风扇为电子风扇。其具有结构简单、控制容易、集成度高、占用空间小、适应性强、散热效果好的优点。控制方法具有逻辑合理、容易实现、安全可靠、功耗低的优点。

Description

一种汽车动力传动总成联合冷却***及控制方法
技术领域
本发明涉及一种汽车动力传动总成冷却***，具体涉及一种用于重型汽车的动力传动总成联合冷却***及其控制方法。
背景技术
随着技术的发展，重型汽车的功率越来越大，这会使发动机的冷却难度增大，且增加了变速器在爬坡工况和下长坡工况下的散热需求。现有的汽车动力传动总成冷却***采取各自独立的发动机冷却子***和变速器冷却子***，这一结构虽可满足基本的散热需求，但其在实际应用中还存在诸多问题，主要表现在以下方面：变速器冷却子***通过液压取力驱动其散热器风扇运转，需汽车底盘提供额外的取力接口，降低了驱动力矩；两套独立的冷却子***各自均需通过液压泵、马达、阀形成冷却回路，结构较为复杂，组成部件较多，增加了失效环节，影响了可靠性；两套独立的冷却子***各自均需按照最大散热功率设计，造成体积较大，功率消耗较多，不利于轻量化和节能；且其结构分散，适应性差，控制难度较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车动力传动总成联合冷却***及控制方法，冷却***具有结构简单、控制容易、集成度高、占用空间小、适应性强、散热效果好的优点，可完全满足重型汽车的大功率发动机及变速器的散热需求；控制方法具有逻辑合理、容易实现、安全可靠、功耗低的优点。
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供的一种汽车动力传动总成联合冷却***，包括主散热器、副散热器和油水热交换器，所述主散热器和副散热器的出水口分别通过管道与发动机的水泵连接，主散热器的进水口通过管道与发动机的节温器连接，副散热器的进水口通过管道与油水热交换器的出水口连接，油水热交换器的进水口通过管道与发动机的水套连接，油水热交换器的进油口和出油口分别通过管道与变速器连接；还包括与主散热器和副散热器对应设置的主散热风扇和副散热风扇，所述主散热风扇通过传动轴与发动机连接，所这副散热风扇为电子风扇。
进一步的，本发明一种汽车动力传动总成联合冷却***，其中，还包括中冷器，所述中冷器与主散热器并联布置。
进一步的，本发明一种汽车动力传动总成联合冷却***，其中，所述中冷器与主散热器按上下方向布置。
进一步的，本发明一种汽车动力传动总成联合冷却***，其中，所述主散热风扇的直径小于中冷器和主散热器的高度和。
进一步的，本发明一种汽车动力传动总成联合冷却***，其中，还包括ECU，所述ECU与副散热风扇连接。
进一步的，本发明一种汽车动力传动总成联合冷却***，其中，还包括温度传感器，所述温度传感器与ECU连接并用于监测发动机水套中冷却液的温度。
进一步的，本发明一种汽车动力传动总成联合冷却***，其中，所述主散热器为硬钎焊板翅式散热器。
进一步的，本发明一种汽车动力传动总成联合冷却***，其中，所述副散热器为硬钎焊板翅式散热器。
本发明提供的一种上述汽车动力传动总成联合冷却***的控制方法，包括以下步骤：
一、让ECU通过温度传感器监测发动机水套中的冷却液温度，并根据冷却液的温度控制副散热风扇的转速；
二、当发动机水套中的冷却液温度升高到t1时，让副散热风扇以v1的转速运转；
三、当发动机水套中的冷却液温度升高到t2时，让副散热风扇以v2的转速运转；
四、在发动机水套中的冷却液温度由t1升高到t2的过程中，让副散热风扇的转速由v1逐步提高到v2；
五、当发动机水套中的冷却液温度下降到t1时，让副散热风扇以v1的转速运转；
六、当发动机水套中的冷却液温度下降到t3时，让副散热风扇关闭；
其中，t1表示冷却***需副散热风扇进行辅助散热的最低温度，t2表示冷却***需副散热风扇进行辅助散热的最高温度，t3表示冷却***不需要副散热风扇进行辅助散热时关闭副散热风扇的预设值；v1表示副散热风扇的最小转速，v2表示副散热风扇的最大转速。
进一步的，本发明一种汽车动力传动总成联合冷却***的控制方法，其看，当ECU监测不到发动机水套中的冷却液温度时，让副散热风扇以v2的转速运转。
本发明一种汽车动力传动总成联合冷却***及控制方法与现有技术相比，具有以下优点：本发明通过设置主散热器、副散热器和油水热交换器，让主散热器和副散热器的出水口分别通过管道与发动机的水泵连接，让主散热器的进水口通过管道与发动机的节温器连接，让副散热器的进水口通过管道与油水热交换器的出水口连接，让油水热交换器的进水口通过管道与发动机的水套连接，并让油水热交换器的进油口和出油口分别通过管道与变速器连接；并使主散热器和副散热器设置对应的主散热风扇和副散热风扇，让主散热风扇通过传动轴与发动机连接，让副散热风扇采用电子风扇。由此就构成了一种结构简单、控制容易、集成度高、占用空间小、适应性强、散热效果好的汽车动力传动总成联合冷却***。在实际应用中，当发动机处于额定功率状态时，此时变速器所需散热功率较小，可使副散热风扇以较低转速运转或不转，能有效降低能耗；当发动机处于大扭矩状态时，变速器也处于变矩工况下，此时发动机和变速器所需散热功率均最大，可使副散热风扇以最高转速运转，以提高副散热器的冷却能力来满足散热需求；当变速器处于缓速状态时，此时变速器所需散热功率较大，发动机所需散热功率较小，可使副散热风扇以较高转速运转，以满足变速器的散热需求。本发明通过汽车动力传动总成联合冷却***的结构设计，不但简化了结构，提高集成度和适应能力，而且实现了轻量化和降低能耗的目的。经实际应用表明，本发明可完全满足重型汽车大功率发动机及变速器的散热需求。本发明提供的一种汽车动力传动总成联合冷却***的控制方法，具有逻辑合理、容易实现、安全可靠、功耗低的优点。
下面结合附图所示具体实施方式对本发明一种汽车动力传动总成联合冷却***及控制方法作进一步详细说明：
附图说明
图1为本发明一种汽车动力传动总成联合冷却***的结构示意图；
图2为本发明一种汽车动力传动总成联合冷却***中副散热风扇的转速与冷却液温度的关系图。
具体实施方式
首先需要说明的，本发明中所述的上、下、前、后、左、右等方位词只是根据附图进行的描述，以便于理解，并非对本发明的技术方案以及请求保护范围进行的限制。
如图1所示本发明一种汽车动力传动总成联合冷却***的具体实施方式，包括主散热器1、副散热器2和油水热交换器3。让主散热器1和副散热器2的出水口分别通过管道与发动机5的水泵51连接，让主散热器1的进水口通过管道与发动机5的节温器52连接，让副散热器2的进水口通过管道与油水热交换器3的出水口连接，让油水热交换器3的进水口通过管道与发动机5的水套连接，并使油水热交换器3的进油口和出油口分别通过管道与变速器6连接。同时，设置与主散热器1对应的主散热风扇11，且使主散热风扇11通过传动轴与发动机连接；并设置与副散热器2对应的副散热风扇21，让副散热风扇21采用电子风扇。
通过以上结构设置就构成了一种结构简单、控制容易、集成度高、占用空间小、适应性强、散热效果好的汽车动力传动总成联合冷却***。在实际应用中，当发动机5处于额定功率状态时，此时变速器6所需散热功率较小，可使副散热风扇21以较低转速运转或不转，可降低能耗。当发动机5处于大扭矩状态时，变速器6也处于变矩工况下，此时发动机和变速器所需散热功率均最大，可使副散热风扇21以最高转速运转，以提高副散热器的冷却能力来满足散热需求。当变速器6处于缓速状态时，此时变速器6所需散热功率较大，发动机5所需散热功率较小，可使副散热风扇以较高转速运转，以满足变速器的散热需求。本发明通过汽车动力传动总成联合冷却***的结构设计，不但简化了结构，提高集成度和适应能力，而且实现了轻量化和降低能耗的目的。需要说明的是，本发明中主散热器1、副散热器2、主散热风扇11、副散热风扇21以及油水热交换器3应根据汽车的使用环境，以满足最恶劣工况下的散热需求进行匹配设计。经实际应用表明，采用本发明的汽车动力传动总成联合冷却***可完全满足重型汽车大功率发动机及变速器的散热需求。
作为优化方案，本具体实方式设置了中冷器4，并让中冷器4与主散热器1并联布置，以对发动机增压空气进行冷却。这一结构设置可减小通过中冷器4的阻力，使空气流速加块，增强了散热效果，进一步提高了冷却***的集成度，且能同时满足发动机冷却液散热、变速器油液散热和空空中冷三种冷却要求。在实际应用中，本发明通常让中冷器4与主散热器1按上下方向布置，以节省空间；并让主散热风扇11的直径略小于中冷器4和主散热器1的高度和，以保证主散热风扇11外缘的线速度在安全范围内。另外，本具体实施方式还设置了ECU和温度传感器，让ECU分别与副散热风扇21和温度传感器连接，并使温度传感器监测发动机水套中冷却液的温度。这一结构设置可使ECU根据冷却液的温度智能控制副散热风扇21的转速，能实现降低能耗和提高散热可靠性的目的。在实际应用中，本发明通常让主散热器1和副散热器2采用硬钎焊板翅式散热器，在保证其结构强度的基础上，可满足恶劣道路的使用要求。
基于同一发明构思，如图2所示，本发明还提供了一种上述汽车动力传动总成联合冷却***的控制方法，具体包括以下步骤：
一、让ECU通过温度传感器监测发动机水套中的冷却液温度，并根据冷却液的温度控制副散热风扇21的转速。
二、当发动机水套中的冷却液温度升高到t1时，让副散热风扇21以v1的转速运转。
三、当发动机水套中的冷却液温度升高到t2时，让副散热风扇21以v2的转速运转。
四、在发动机水套中的冷却液温度由t1升高到t2的过程中，让副散热风扇21的转速由v1逐步提高到v2。
五、当发动机水套中的冷却液温度下降到t1时，让副散热风扇21以v1的转速运转。
六、当发动机水套中的冷却液温度下降到t3时，让副散热风扇21关闭。
另外，本发明在实际应用中，当ECU监测不到发动机水套中的冷却液温度时，应让副散热风扇21以v2的转速运转，以保证散热需求。
其中，车辆所需发动机功率较低，变速器仅为机械传动时，冷却液温度较低，t1表示温度上升过程中，冷却***需副散热风扇21进行辅助散热的最低温度，此时风扇从关闭到打开；当发动机处于大扭矩状态，同时变速器也处于变矩工况下，此时发动机和变速器所需散热功率均最大，t2表示冷却***需副散热风扇21进行辅助散热的最高温度；t3表示冷却***发动机和变速器均处于较低功率需求状态，在冷却液温度下降过程中，直至不需要副散热风扇21进行辅助散热时关闭副散热风扇21的预设值；v1表示副散热风扇21的最小转速，v2表示副散热风扇21的最大转速。需要说明的是，在实际应用中，t1、t2和t3应根据车辆的功率、工作环境以及发动机和变速器的运行状态具体设置，对于工作在-35℃～+45℃的重型汽车，针对发动机和变速器需要的适应温度，本发明通常将t1设为86℃，将t2设为96℃，将t3设为82℃；v1和v2应以满足最恶劣工况下的散热需求进行匹配设置。
本发明提供的一种汽车动力传动总成联合冷却***的控制方法，具有逻辑合理、容易实现、安全可靠、功耗低的优点。
以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明请求保护范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域工程技术人员依据本发明的技术方案做出的各种形式的变形，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种汽车动力传动总成联合冷却***，包括主散热器(1)、副散热器(2)和油水热交换器(3)，其特征在于，所述主散热器(1)和副散热器(2)的出水口分别通过管道与发动机的水泵连接，主散热器(1)的进水口通过管道与发动机的节温器连接，副散热器(2)的进水口通过管道与油水热交换器(3)的出水口连接，油水热交换器(3)的进水口通过管道与发动机的水套连接，油水热交换器(3)的进油口和出油口分别通过管道与变速器连接；还包括与主散热器(1)和副散热器(2)对应设置的主散热风扇(11)和副散热风扇(21)，所述主散热风扇(11)通过传动轴与发动机连接，所述副散热风扇(21)为电子风扇。
2.按照权利要求1所述的一种汽车动力传动总成联合冷却***，其特征在于，还包括中冷器(4)，所述中冷器(4)与主散热器(1)并联布置。
3.按照权利要求2所述的一种汽车动力传动总成联合冷却***，其特征在于，所述中冷器(4)与主散热器(1)按上下方向布置。
4.按照权利要求3所述的一种汽车动力传动总成联合冷却***，其特征在于，所述主散热风扇(11)的直径小于中冷器(4)和主散热器(1)的高度和。
5.按照权利要求4所述的一种汽车动力传动总成联合冷却***，其特征在于，还包括ECU，所述ECU与副散热风扇(21)连接。
6.按照权利要求5所述的一种汽车动力传动总成联合冷却***，其特征在于，还包括温度传感器，所述温度传感器与ECU连接并用于监测发动机水套中冷却液的温度。
7.按照权利要求6所述的一种汽车动力传动总成联合冷却***，其特征在于，所述主散热器(1)为硬钎焊板翅式散热器。
8.按照权利要求7所述的一种汽车动力传动总成联合冷却***，其特征在于，所述副散热器(2)为硬钎焊板翅式散热器。
9.一种权利要求8所述汽车动力传动总成联合冷却***的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、让ECU通过温度传感器监测发动机水套中的冷却液温度，并根据冷却液的温度控制副散热风扇(21)的转速；
二、当发动机水套中的冷却液温度升高到t1时，让副散热风扇(21)以v1的转速运转；
三、当发动机水套中的冷却液温度升高到t2时，让副散热风扇(21)以v2的转速运转；
四、在发动机水套中的冷却液温度由t1升高到t2的过程中，让副散热风扇(21)的转速由v1逐步提高到v2；
五、当发动机水套中的冷却液温度下降到t1时，让副散热风扇(21)以v1的转速运转；
六、当发动机水套中的冷却液温度下降到t3时，让副散热风扇(21)关闭；
其中，t1表示冷却***需副散热风扇(21)进行辅助散热的最低温度，t2表示冷却***需副散热风扇(21)进行辅助散热的最高温度，t3表示冷却***不需要副散热风扇(21)进行辅助散热时关闭副散热风扇(21)的预设值；v1表示副散热风扇(21)的最小转速，v2表示副散热风扇(21)的最大转速。
10.一种权利要求9所述汽车动力传动总成联合冷却***的控制方法，其特征在于，当ECU监测不到发动机水套中的冷却液温度时，让副散热风扇(21)以v2的转速运转。
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