一種用于水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)水箱的冷卻系統(tǒng)及其控制方法
【專利說(shuō)明】一種用于水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)水箱的冷卻系統(tǒng)及其控制方法
[0001]所屬領(lǐng)域本發(fā)明屬于機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及一種用于水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)水箱的冷卻系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水箱是水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件，作為水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)散熱回路的一個(gè)重要組成部件，能夠吸收缸體的熱量，發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量通過(guò)冷卻水這個(gè)液體回路，利用水作為載熱體傳導(dǎo)熱，再通過(guò)大面積的散熱片以對(duì)流的方式散熱，以維持發(fā)動(dòng)機(jī)的合適工作溫度。由于散熱片面積過(guò)大，占用空間較大；散熱片面積是固定的，所以對(duì)水的冷卻量也是固定的，不會(huì)隨著水溫度的升高而同步提高冷卻效率，故隨著缸體溫度的升高，返回的冷卻水的溫度也會(huì)提高，冷卻效率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決【背景技術(shù)】中所述的散熱片面積過(guò)大和散熱片對(duì)水的冷卻量也是固定的，不會(huì)隨著水溫度的升高而同步提高冷卻效率的兩個(gè)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)水箱的冷卻系統(tǒng)及其控制方法。
[0004]本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:
一種用于水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)水箱的冷卻系統(tǒng)，其特征在于:所述的冷卻系統(tǒng)包括水套、冷卻裝置、連接水套的熱水出水口和冷卻裝置熱水進(jìn)水口的熱水管、連接水套的冷水入水口和冷卻裝置冷水出水口的冷水管和分別設(shè)置在熱水管和冷水管中的兩個(gè)泵；所述的冷卻裝置包括冷卻模塊、進(jìn)氣模塊和出氣模塊，其中冷卻模塊包括殼體、設(shè)置在殼體內(nèi)且和殼體上的熱水進(jìn)水口連接的灑水器，殼體上端設(shè)有排氣口和熱水進(jìn)水口，下端設(shè)有冷水出水口和設(shè)置在冷水出水口上部的進(jìn)氣口 ；進(jìn)氣模塊包括進(jìn)氣風(fēng)扇和連接進(jìn)氣口和進(jìn)氣風(fēng)扇的進(jìn)氣管；出氣模塊包括設(shè)置在殼體上排氣口下方的排氣風(fēng)扇和與殼體排氣口連接的排氣管。
[0005]所述的進(jìn)氣管連接進(jìn)氣風(fēng)扇的端口與殼體上設(shè)置的冷水出水口之間的高度差大于殼體上設(shè)置的熱水進(jìn)水口與冷水出水口之間的高度差。
[0006]所述的冷卻系統(tǒng)還包括儲(chǔ)水箱、連接儲(chǔ)水箱的出水口和冷卻裝置熱水進(jìn)水口的補(bǔ)水管，補(bǔ)水管上設(shè)有開關(guān)。
[0007]所述的殼體上還設(shè)有控制單元，控制單元包括溫度傳感器、水位傳感器、儲(chǔ)水箱水位傳感器、導(dǎo)線和處理模塊，溫度傳感器、水位傳感器和儲(chǔ)水箱水位傳感器通過(guò)導(dǎo)線分別與處理模塊連接，處理模塊通過(guò)導(dǎo)線與排氣風(fēng)扇、進(jìn)氣風(fēng)扇、分別設(shè)置在熱水管和冷水管中的兩個(gè)泵以及補(bǔ)水管上設(shè)置的開關(guān)連接，溫度傳感器和水位傳感器設(shè)置在水套內(nèi)的水中，儲(chǔ)水箱水位傳感器設(shè)置在儲(chǔ)水箱的水中，處理模塊設(shè)置在殼體外部。
[0008]一種水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)水箱的冷卻系統(tǒng)的控制方法，其特征在于:
第一步，設(shè)置在水套內(nèi)的溫度傳感器和水位傳感器測(cè)得水套內(nèi)的水的溫度Tl和水位XI，設(shè)置在儲(chǔ)水箱內(nèi)的儲(chǔ)水箱水位傳感器測(cè)得儲(chǔ)水箱內(nèi)的水位X2，溫度傳感器、水位傳感器和儲(chǔ)水箱水位傳感器分別將水套內(nèi)的水的溫度Tl、水位Xl和水位X2傳遞給處理模塊；第二步；處理模塊接收水的溫度Tl、水位Xl和水位X2，溫度Tl減去預(yù)先設(shè)置的目標(biāo)水溫T，得到溫度差值Λ Tl;
第三步，處理模塊判斷水位Xl是否低于或等于目標(biāo)水位X，若水位Xl是否低于或等于目標(biāo)水位X，處理模塊控制補(bǔ)水管上的開關(guān)打開，儲(chǔ)水箱內(nèi)的水通過(guò)灑水器進(jìn)入殼體內(nèi)，直到水位Xl達(dá)到預(yù)先設(shè)置的水套內(nèi)的最高水位Χ3，處理模塊控制補(bǔ)水管上的開關(guān)關(guān)閉，若水位Xl高于目標(biāo)水位X，低于最高水位Χ3，處理模塊不發(fā)出信號(hào)；
處理模塊判斷水位Χ2是否低于或等于警戒水位，若水位Χ2低于或等于警戒水位，處理模塊發(fā)出警告，若水位Χ2高于警戒水位，處理模塊不發(fā)出警告；
處理模塊判斷溫度差值Λ Tl是否大于或等于警戒溫度以及溫度差值Λ Tl的正負(fù)性，若溫度差值Λ Tl為負(fù)，處理模塊控制排氣風(fēng)扇和進(jìn)氣風(fēng)扇減小轉(zhuǎn)速，控制分別設(shè)置在熱水管和冷水管中的兩個(gè)泵減小工作功率，減小水套內(nèi)水的流動(dòng)性；若溫度差值Λ Tl為正且溫度差值Λ Tl是大于或等于警戒溫度，處理模塊控制排氣風(fēng)扇和進(jìn)氣風(fēng)扇增大轉(zhuǎn)速，控制分別設(shè)置在熱水管和冷水管中的兩個(gè)泵增大工作功率，加大水套內(nèi)水的流動(dòng)性；返回第一步。
[0009]所述的處理模塊包含一種根據(jù)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)的水箱內(nèi)水的溫度Tl的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
[0010]所述的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，模型建立分為以下2個(gè)步驟:
步驟一，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的確定
建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在工程應(yīng)用中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),確定的內(nèi)容如下:
①輸入層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)
先將輸入數(shù)據(jù)“歸一化”到限定范圍[[0，1]之間；
將發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷確定為BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入層，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)為I ;
②輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)為I
③隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)的選取
確定隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)為15，至此傳統(tǒng)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)己經(jīng)確定，其模型結(jié)構(gòu)為1x15 Xl ； 步驟二，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)置
①學(xué)習(xí)速率V取值范圍為[0.5，2.5]；
②平滑因子a取值范圍為[[0.5，0.9]；
③學(xué)習(xí)誤差E控制在[0.005，0.01]。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:用本發(fā)明中的冷卻裝置代替現(xiàn)有的散熱片，由于冷卻裝置采用分布式布置，能合理利用空間且占用空間小。本發(fā)明能根據(jù)水溫度不同，采用不同的散熱功率，且水的冷卻量也是可調(diào)的，會(huì)隨著水溫度的升高而同步提高冷卻效率。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]其中，I為水套、2為冷卻裝置、4為熱水管、5為冷水管、6為冷卻模塊、7為進(jìn)氣模塊、8為進(jìn)氣模塊、61為殼體、62為灑水器、71為進(jìn)氣風(fēng)扇、72為進(jìn)氣管、81為排氣風(fēng)扇、82為排氣管，9為控制單元。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示為本發(fā)明的其中一種實(shí)施例。
[0015]一種用于水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)水箱的冷卻系統(tǒng)，所述的冷卻系統(tǒng)包括水套1、冷卻裝置
2、連接水套I的熱水出水口和冷卻裝置2熱水進(jìn)水口的熱水管4、連接水套I的冷水入水口和冷卻裝置2冷水出水口的冷水管5、儲(chǔ)水箱3、連接儲(chǔ)水箱3的出水口和冷卻裝置2熱水進(jìn)水口的補(bǔ)水管4和為了調(diào)節(jié)熱水管4和冷水管5中水的流速分別設(shè)置在熱水管4和冷水管5中的兩個(gè)泵，補(bǔ)水管4上設(shè)有開關(guān)。
[0016]冷卻裝置2包括冷卻模塊6、進(jìn)氣模塊7和出氣模塊8,其中冷卻模塊6包括殼體61、設(shè)置在殼體61內(nèi)且和殼體61上的熱水進(jìn)水口連接的灑水器62，殼體61上端設(shè)有排氣口和熱水進(jìn)水口，下端設(shè)有冷水出水口和設(shè)置在冷水出水口上部的進(jìn)氣口，為了防止殼體61內(nèi)的水從進(jìn)氣管72流出，進(jìn)氣管72連接進(jìn)氣風(fēng)扇71的端口與殼體61上設(shè)置的冷水出水口之間的高度差大于殼體61上設(shè)置的熱水進(jìn)水口與冷水出水口之間的高度差。殼體61上還設(shè)有控制單元9，控制單元9包括溫度傳感器、水位傳感器、儲(chǔ)水箱水位傳感器、導(dǎo)線和處理模塊，溫度傳感器、水位傳感器和儲(chǔ)水箱水位傳感器通過(guò)導(dǎo)線分別與處理模塊連接，處理模塊通過(guò)導(dǎo)線與排氣風(fēng)扇81、進(jìn)氣風(fēng)扇71、分別設(shè)置在熱水管4和冷水管5中的兩個(gè)泵以及補(bǔ)水管4上設(shè)置的開關(guān)連接，溫度傳感器和水位傳感器設(shè)置在水套I內(nèi)的水中，儲(chǔ)水箱水位傳感器設(shè)置在儲(chǔ)水箱3的水中，處理模塊設(shè)置在殼體61外部。進(jìn)氣模塊7包括進(jìn)氣風(fēng)扇71和連接進(jìn)氣口和進(jìn)氣風(fēng)扇71的進(jìn)氣管72 ;出氣模塊8包括設(shè)置在殼體61上排氣口下方的排氣風(fēng)扇81和與殼體61排氣口連接的排氣管82。
[0017]一種水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)水箱的冷卻系統(tǒng)的控制方法，其步驟為:
第一步，設(shè)置在水套I內(nèi)的溫度傳感器和水位傳感器測(cè)得水套I內(nèi)的水的溫度Tl和水位Xl，設(shè)置在儲(chǔ)水箱3內(nèi)的儲(chǔ)水箱水位傳感器測(cè)得儲(chǔ)水箱3內(nèi)的水位X2，溫度傳感器、水位傳感器和儲(chǔ)水箱水位傳感器分別將水套I內(nèi)的水的溫度Tl、水位Xl和水位X2傳遞給處理模塊；
第二步；處理模塊接收水的溫度Tl、水位Xl和水位X2，溫度Tl減去預(yù)先設(shè)置的目標(biāo)水溫T，得到溫度差值Λ Tl;
第三步，處理模塊判斷水位Xl是否低于或等于目標(biāo)水位X，若水位Xl是否低于或等于目標(biāo)水位X，處理模塊控制補(bǔ)水管4上的開關(guān)打開，儲(chǔ)水箱3內(nèi)的水通過(guò)灑水器62進(jìn)入殼體61內(nèi)，直到水位Xl達(dá)到預(yù)先設(shè)置的水套I內(nèi)的最高水位Χ3，處理模塊控制補(bǔ)水管4上的開關(guān)關(guān)閉，若水位Xl高于目標(biāo)水位X，低于最高水位Χ3，處理模塊不發(fā)出信號(hào)；
處理模塊判斷水位Χ2是否低于或等于警戒水位，若水位Χ2低于或等于警戒水位，處理模塊發(fā)出警告，若水位Χ2高于警戒水位，處理模塊不發(fā)出警告；
處理模塊判斷溫度差值Λ Tl是否大于或等于警戒溫度以及溫度差值Λ Tl的正負(fù)性，若溫度差值Λ Tl為負(fù)，處理模塊控制排氣風(fēng)扇81和進(jìn)氣風(fēng)扇71減小轉(zhuǎn)速，控制分別設(shè)置在熱水管4和冷水管5中的兩個(gè)泵減小工作功率，減小水套I內(nèi)水的流動(dòng)性；若溫度差值Δ Tl為正且溫度差值Λ Tl是大于或等于警戒溫度，處理模塊控制排氣風(fēng)扇81和進(jìn)氣風(fēng)扇71增大轉(zhuǎn)速,控制分別設(shè)置在熱水管4和冷水管5中的兩個(gè)泵增大工作功率,加大水套I內(nèi)水的流動(dòng)性；返回第一步。
[0018]為了使處理模塊反映更靈敏，減小發(fā)動(dòng)機(jī)水箱內(nèi)溫度的波動(dòng)，處理模塊還包含一種BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)之后的發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度以及水的溫度Tl，根據(jù)預(yù)測(cè)的水的溫度Tl得到溫度差值Λ Tl，處理模塊判斷溫度差值Λ T