一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的磁流體電動(dòng)水泵及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的磁流體電動(dòng)水栗及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代廣泛使用于汽車、拖拉機(jī)、船舶、發(fā)電機(jī)組、工程機(jī)械等機(jī)械工程所用的全部內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，冷卻系統(tǒng)中的水栗，都是采用機(jī)械式驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)比固定的結(jié)構(gòu)。不管你負(fù)荷如何變化、水溫是高還是低、排放是好還是壞、需不需要水栗栗水、栗多少水……等等，水栗的工作都是按一種固定的傳動(dòng)比栗水。這種設(shè)計(jì)，顯然不能適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)變化多端的工作過程的要求，很多時(shí)候造成過分的冷卻，給發(fā)動(dòng)機(jī)造成危害，而且很多時(shí)間是大量的浪費(fèi)能量。只有比較少的時(shí)間，是正好滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的工作要求的。
[0003]眾所周知，發(fā)動(dòng)機(jī)的水溫相當(dāng)于人的體溫。人的體溫正常了，人的身體就健康了。人的體溫一變化，人身體的問題就來了。因此，保證和維持人的體溫就是一件很重要的事
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[0004]同樣的，維持和保證發(fā)動(dòng)機(jī)的水溫也很重要。設(shè)計(jì)師們采用了很多措施，如采用節(jié)溫器、水箱、風(fēng)扇、護(hù)風(fēng)罩等等，都是為了維持和保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的水溫。
[0005]現(xiàn)在，風(fēng)扇已經(jīng)用于電腦、E⑶和自動(dòng)控制系統(tǒng)，確保風(fēng)扇在工作過程中，使發(fā)動(dòng)機(jī)水溫始終維持和保證在最理想的狀態(tài)下工作。
[0006]但是，傳統(tǒng)的水栗卻不能滿足這樣的要求，它是一套固定的連接方式和固定的傳動(dòng)比。不管你水溫高還是水溫低，它都是以同樣的傳動(dòng)比、同樣的轉(zhuǎn)速工作。這樣的工作方式當(dāng)然完全不能適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種有效提高了控制精度，能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度情況，一直工作在最佳速度的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的磁流體電動(dòng)水栗。
[0008]技術(shù)方案:本發(fā)明提供了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的磁流體電動(dòng)水栗，包括軸總成、主動(dòng)盤、葉輪和皮帶輪，所述主動(dòng)盤和葉輪分別設(shè)置在所述軸總成的兩端，所述皮帶輪安裝在軸總成上，還包括端蓋、線圈組件、隔套、連接盤，所述端蓋、線圈組件、隔套和連接盤圍成了密封空間，所述主動(dòng)盤位于密封空間內(nèi)，在所述密封空間內(nèi)注有磁流體；所述皮帶輪與所述連接盤相連，在所述端蓋內(nèi)還設(shè)有轉(zhuǎn)速測定裝置，端蓋的頂部設(shè)有電接觸原件，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元通過電接觸元件分別與所述線圈組件和所述轉(zhuǎn)速測定裝置連接。
[0009]進(jìn)一步，所述轉(zhuǎn)速測定裝置包括固定的霍爾開關(guān)和隨端蓋一起轉(zhuǎn)動(dòng)的多極磁環(huán)，所述多極磁環(huán)包括若干個(gè)N極、S極交替排列的永磁體，隨端蓋的轉(zhuǎn)動(dòng)使霍爾開關(guān)周期性導(dǎo)通或截止。采用這種結(jié)構(gòu)的定速裝置，可以更加精準(zhǔn)的采集到葉輪的轉(zhuǎn)速。
[0010]進(jìn)一步，電接觸元件包括電流滑環(huán)或電刷或?qū)щ姯h(huán)。
[0011]進(jìn)一步，所述電接觸原件的輸入端共有五根線，其中兩根與線圈組件連接，為線圈提供PffM信號(hào)；另三根線與轉(zhuǎn)速測定裝置中的霍爾開關(guān)連接，其中二根用于給霍爾開關(guān)供電，另一根反饋霍爾轉(zhuǎn)速信號(hào)。這樣有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)水栗的閉環(huán)控制，即為PID控制。
[0012]進(jìn)一步，所述線圈組件沿垂直端蓋和連接盤的方向設(shè)有限位條，與所述端蓋和連接盤上的凹槽相配合。這樣的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，牢固。
[0013]進(jìn)一步，所述主動(dòng)盤分別和端蓋、連接盤之間的間隙在0.5mm-0.8mm之間。這樣的間隙對(duì)磁流體所產(chǎn)生力矩有關(guān)鍵作用，此間隙能夠保證部件處于最佳狀態(tài)。
[0014]本發(fā)明還提供了一種基于上述用于發(fā)動(dòng)機(jī)的磁流體電動(dòng)水栗的控制方法，包括以下步驟:
步驟1:發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元采集發(fā)動(dòng)機(jī)水溫信號(hào)和水栗轉(zhuǎn)速信號(hào)；
步驟2:發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元對(duì)步驟I中采集到的信號(hào)進(jìn)行判斷，根據(jù)判斷結(jié)果給磁流體電動(dòng)水栗的線圈組件中的電磁線圈輸入不同的PWM控制信號(hào)；當(dāng)檢測到的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫低于83°C時(shí)，輸入0%占空比的PffM信號(hào)；當(dāng)檢測到的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫在83°C _93°C之間時(shí)，輸入O-100%占空比的PffM信號(hào)，在O-100%之間不斷調(diào)整PffM信號(hào)的占空比，使發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度控制在87°C ;當(dāng)檢測到的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫高于93°C時(shí)，輸入100%占空比的PffM信號(hào)。
[0015]工作原理:本發(fā)明主要采用電磁線圈和磁流體之間的配合，通過發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元控制電磁線圈的電流大小，從而改變磁流體的濃度，因?yàn)榇帕黧w的濃度的改變，所以主動(dòng)盤與端蓋之間的扭矩發(fā)生變化，從而改變?nèi)~輪的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明能夠完全按照發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，自動(dòng)控制水栗的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。從而確保發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于最佳的溫度工作狀態(tài)之中。
[0016]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用線圈電流大小改變磁流體粘度的方式控制水栗葉輪轉(zhuǎn)速，使控制精度顯著提高。磁流體粘度是線圈電流的大小決定的，不同電流控制不同粘度，可以得到不同的水栗葉輪速度，因此用該發(fā)明控制的水栗可以得到從低速到高速之間的任意速度，在PID控制磁流體電控水栗時(shí)，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度情況，可以將水栗控制到最佳速度，更加高效，節(jié)能。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例，對(duì)本發(fā)明提出的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的磁流體電動(dòng)水栗進(jìn)行具體說明。
[0019]如圖1所示，用于發(fā)動(dòng)機(jī)的磁流體電動(dòng)水栗，包括軸總成1、主動(dòng)盤2、葉輪3、皮帶輪4、端蓋5、線圈組件6、隔套7、連接盤8，雙聯(lián)軸承9、水栗密封件10 ;其中，主動(dòng)盤2和葉輪3分別設(shè)置在軸總成I的前端和后端，皮帶輪4通過雙聯(lián)軸承9安裝在軸總成上，在葉輪3和皮帶輪4之間設(shè)有水栗密封件10 ;端蓋5、線圈組件6、隔套7和連接盤8圍成了密封空間，主動(dòng)盤2位于密封空間內(nèi)，在密封空間內(nèi)注有磁流體，主動(dòng)盤2分別和端蓋5、連接盤8之間的間隙在0.5mm-0.8mm ;皮帶輪4與連接盤8相連；在線圈組件6內(nèi)設(shè)有磁場方向垂直主動(dòng)盤2的電磁線圈；線圈組件6沿垂直端蓋5和連接盤8的方向設(shè)有限位條，限位條與端蓋5和連接盤8上的凹槽相配合。
[0020]在端蓋5內(nèi)還設(shè)有轉(zhuǎn)速測定裝置，端蓋5的頂部設(shè)有電接觸元件11，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元通過電接觸元件11分別與電磁線圈和轉(zhuǎn)速測定裝置連接。電接觸元件11的輸入端共有五根線，其中兩根與電磁線圈連接，為電磁線圈提供PWM信號(hào)；另三根線與轉(zhuǎn)速測定裝置中的霍爾開關(guān)12連接，其中二根用于給霍爾開關(guān)12供電，另一根反饋霍爾轉(zhuǎn)速信號(hào)。其中，本實(shí)施例中的電接觸元件11采用的是電流滑環(huán)，電接觸元件11還可以采用電刷或?qū)щ姯h(huán)。轉(zhuǎn)速測定裝置包括固定的霍爾開關(guān)12和隨端蓋一起轉(zhuǎn)動(dòng)的多極磁環(huán)13，多極磁環(huán)13包括若干個(gè)N極、S極交替排列的永磁體，多極磁環(huán)13隨端蓋5的轉(zhuǎn)動(dòng)使霍爾開關(guān)12周期性導(dǎo)通或截止。
[0021]水栗在工作時(shí)，皮帶輪4由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。當(dāng)線圈沒有電流時(shí)，主動(dòng)盤處于低速怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，葉輪3也處于怠速狀態(tài)。電流滑環(huán)輸入端共有五根線，其中兩根與電磁線圈連接，為電磁線圈提供PWM信號(hào)，通過改變電流大小控制磁場強(qiáng)度，從而改變磁流體的粘度；另外三根線中有二根用于給霍爾開關(guān)供電，有一根反饋霍爾轉(zhuǎn)速信號(hào)，轉(zhuǎn)速信號(hào)由霍爾開關(guān)1