電子控制式節(jié)溫器設(shè)計(jì)

譚克誠(chéng)，宛 東

（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545007）

目前，眾所周知的汽車節(jié)溫器為水溫控制式石蠟節(jié)溫器和電子加熱式石蠟節(jié)溫器，當(dāng)溫度低于規(guī)定值時(shí)，節(jié)溫器感溫體內(nèi)的精致石蠟呈固態(tài)，節(jié)溫器閥在彈簧的作用下關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)與散熱器之間的通道，冷卻液經(jīng)水泵返回發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)小循環(huán)。當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到規(guī)定值后，石蠟開始融化逐漸變?yōu)橐后w，體積隨之增大并壓迫橡膠管使其收縮。在橡膠管收縮的同時(shí)對(duì)推桿作用以向上的推力，推桿對(duì)閥門有向下的反推力使閥門開啟。這時(shí)冷卻液經(jīng)由散熱器和節(jié)溫器閥，再經(jīng)水泵流回發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行大循環(huán)。由于這兩種節(jié)溫器必須是對(duì)其加熱和冷卻才能使閥門開啟和關(guān)閉；滯后于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制系統(tǒng)根據(jù)各種傳感器所檢測(cè)得的實(shí)際工況，容易造成閥門開啟慢和關(guān)閉滯后，容易造成發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過高和過低。由于節(jié)溫器的工作是通過冷卻和加熱使節(jié)溫器感溫體內(nèi)的石蠟變化來確定的閥門開啟和關(guān)閉，節(jié)溫器在工作時(shí)經(jīng)常開閉，產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象，容易使發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制系統(tǒng)無法檢測(cè)到節(jié)溫器在工作時(shí)開閉工況，從而增加發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損和耗油量加大。

正是對(duì)汽車節(jié)溫器為水溫控制式石蠟節(jié)溫器和電子加熱式石蠟節(jié)溫器控制精度不夠精準(zhǔn)的缺點(diǎn)，容易造成發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過高或過低，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損和耗油量加大的問題。提出了電子控制式節(jié)溫器設(shè)計(jì)的思路，一種由汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際工況對(duì)節(jié)溫器進(jìn)行開啟和關(guān)閉控制與監(jiān)控的電子控制式節(jié)溫器。

1 電子控制式節(jié)溫器設(shè)計(jì)方案

電子控制式節(jié)溫器的技術(shù)方案是：一種電子控制式節(jié)溫器，包括密封殼體、分別位于密封殼體內(nèi)的微型直流電動(dòng)機(jī)、滑桿機(jī)構(gòu)以及電腦控制系統(tǒng)，所述的微型直流電動(dòng)機(jī)固定在密封殼體內(nèi)，該微型直流電動(dòng)機(jī)的輸入端連接有電機(jī)控制線路，輸出軸上安裝有輸出齒輪；所述的滑桿機(jī)構(gòu)包括滑桿、組合齒輪、滑動(dòng)電阻器，所述的滑桿上設(shè)有滑桿齒，滑桿的一端伸出密封殼體外，其端部形成一個(gè)橢圓形閥體；所述的組合齒輪包括同軸的大齒輪和小齒輪，大齒輪與微型直流電動(dòng)機(jī)的輸出齒輪相嚙合，小齒輪與滑桿上的滑桿齒相嚙合；所述的滑動(dòng)電阻器安裝在滑桿下方的密封殼體內(nèi)壁上，該滑動(dòng)電阻器的滑動(dòng)端與滑桿平行接觸，滑動(dòng)電阻器的輸出端連接有檢測(cè)線路和接地線；該檢測(cè)線路和接地線分別引出至密封殼體外與電腦控制系統(tǒng)的輸入端連接，當(dāng)橢圓形閥體工作時(shí)（伸縮），滑動(dòng)電阻器產(chǎn)生相應(yīng)的電阻值變化，轉(zhuǎn)為電信號(hào)由3號(hào)檢測(cè)線路和4號(hào)檢測(cè)線路輸入電腦控制系統(tǒng)，電腦控制系統(tǒng)根據(jù)此信號(hào)對(duì)橢圓形閥體工作時(shí)（伸縮）的工況進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，然后對(duì)電機(jī)控制線路1號(hào)電機(jī)控制線路和2號(hào)進(jìn)行占空比控制，保證閥門開啟和關(guān)閉的準(zhǔn)確。

所述的電機(jī)控制線路引出至密封殼體外與電腦控制系統(tǒng)的輸出端連接。所述的電機(jī)控制線路有兩根，分別是1號(hào)電機(jī)控制線路和2號(hào)電機(jī)控制線路，所述的檢測(cè)線路有兩根，分別是3號(hào)檢測(cè)線路和4號(hào)檢測(cè)線路。所述的滑桿上還安裝有用于使密封殼體內(nèi)部與外面氣體隔絕的密封件。由于采用上述技術(shù)方案，電子控制式節(jié)溫器與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

（1）可避免發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過高和過低的現(xiàn)象。

由于本發(fā)明之電子控制式節(jié)溫器包括密封殼體、分別位于密封殼體內(nèi)的微型直流電動(dòng)機(jī)、滑桿機(jī)構(gòu)以及電腦控制系統(tǒng)，當(dāng)電腦控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際工況對(duì)節(jié)流器進(jìn)行開啟時(shí)，電腦控制系統(tǒng)通過控制電機(jī)控制線路控制微型直流電動(dòng)機(jī)順轉(zhuǎn)帶動(dòng)輸出齒輪順轉(zhuǎn)，輸出齒輪帶動(dòng)組合齒輪的大齒輪逆轉(zhuǎn)，小齒輪隨之逆轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)滑桿縮回，滑桿帶動(dòng)橢圓形閥體縮回，電腦控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際占空比對(duì)電機(jī)控制線路進(jìn)行斷開；當(dāng)電腦控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際工況對(duì)節(jié)流器進(jìn)行關(guān)閉時(shí)，電腦控制系統(tǒng)通過控制電機(jī)控制線路控制微型直流電動(dòng)機(jī)逆轉(zhuǎn)帶動(dòng)輸出齒輪逆轉(zhuǎn)，輸出齒輪帶動(dòng)組合齒輪的大齒輪順轉(zhuǎn)，小齒輪隨之順轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)滑桿伸出，滑桿帶動(dòng)橢圓形閥體伸出，電腦控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際占空比對(duì)電機(jī)控制線路進(jìn)行斷開。因此，本發(fā)明無需對(duì)其進(jìn)行加熱和冷卻就能迅速開啟和關(guān)閉閥門，避免了因閥門開啟慢和關(guān)閉滯后而容易造成發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過高和過低。

（2）可減少發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損和耗油量。

由于本發(fā)明的工作是通過當(dāng)電腦控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際工況對(duì)節(jié)流器進(jìn)行開啟和關(guān)閉，避免了節(jié)溫器在工作時(shí)的頻繁開閉，可減少產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象，從而可避免發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制系統(tǒng)無法檢測(cè)到節(jié)溫器在工作時(shí)開閉工況，減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損和耗油量。

圖1～圖3為電子控制式節(jié)溫器的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖1為主視圖；圖2為主視剖視圖；圖3為圖2的A-A剖視圖。

圖1 電子控制式節(jié)溫器結(jié)構(gòu)主視圖

圖2 電子控制式節(jié)溫器結(jié)構(gòu)主視剖視圖

圖3 主視剖視A-A剖視圖

2 電子控制式節(jié)溫器工作原理

在圖1~圖3中公開的是電子控制式節(jié)溫器，包括密封殼體1、分別位于密封殼體1內(nèi)的微型直流電動(dòng)機(jī)2、滑桿機(jī)構(gòu)3以及電腦控制系統(tǒng)4，所述的微型直流電動(dòng)機(jī)2固定在密封殼體1內(nèi)，該微型直流電動(dòng)機(jī)2的輸入端連接有1號(hào)電機(jī)控制線路201和2號(hào)電機(jī)控制線路202，輸出軸上安裝有輸出齒輪203；所述的滑桿機(jī)構(gòu)3包括滑桿301、組合齒輪302、滑動(dòng)電阻器303，所述的滑桿301上設(shè)有滑桿齒3011，滑桿301的一端伸出密封殼體1外，其端部形成一個(gè)橢圓形閥體3012，并且滑桿301上還安裝有用于使密封殼體內(nèi)部與外面氣體隔絕的密封件3013；所述的組合齒輪302包括同軸的大齒輪3021和小齒輪3022，大齒輪3021與微型直流電動(dòng)機(jī)2的輸出齒輪203相嚙合，小齒輪3022與滑桿301上的滑桿齒3011相嚙合；所述的滑動(dòng)電阻器303安裝在滑桿301下方的密封殼體1內(nèi)壁上，該滑動(dòng)電阻器303的滑動(dòng)端3031與滑桿301平行接觸，滑動(dòng)電阻器303的輸出端連接有3號(hào)檢測(cè)線路3032和4號(hào)檢測(cè)線路3033，以及接地線路3034；該3號(hào)檢測(cè)線路3032、4號(hào)檢測(cè)線路3033以及接地線路3034分別引出至密封殼體1外與電腦控制系統(tǒng)4的輸入端連接，所述的1號(hào)電機(jī)控制線路201和2號(hào)電機(jī)控制線路202引出至密封殼體1外與電腦控制系統(tǒng)4的輸出端連接，

當(dāng)滑桿伸縮時(shí)，滑動(dòng)電阻器的電阻值產(chǎn)生相應(yīng)的變化，電腦控制系統(tǒng)根據(jù)滑動(dòng)電阻器的電阻值的變化來計(jì)算閥體的準(zhǔn)確位置。

當(dāng)電腦控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際工況對(duì)節(jié)流器進(jìn)行開啟時(shí)，電腦控制系統(tǒng)向1號(hào)電機(jī)控制線路201供電，指令2號(hào)電機(jī)控制線路202接負(fù)極，電流從1號(hào)電機(jī)控制線路201端流過微型直流電動(dòng)機(jī)流向2號(hào)電機(jī)控制線路202負(fù)極，形成回路，微型直流電動(dòng)機(jī)順轉(zhuǎn)帶動(dòng)輸出齒輪順轉(zhuǎn)，輸出齒輪帶動(dòng)組合齒輪的大齒輪逆轉(zhuǎn)，小齒輪隨之逆轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)滑桿縮回，滑桿帶動(dòng)橢圓形閥體縮回，電腦控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際占空比對(duì)1號(hào)、2號(hào)電機(jī)控制線路進(jìn)行斷開；當(dāng)電腦控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際工況對(duì)節(jié)流器進(jìn)行關(guān)閉時(shí)，電腦控制系統(tǒng)向2號(hào)電機(jī)控制線路202供電，指令1號(hào)電機(jī)控制線路201接負(fù)極，電流從2號(hào)電機(jī)控制線路202端流過微型直流電動(dòng)機(jī)流向1號(hào)電機(jī)控制線路201負(fù)極，形成回路，微型直流電動(dòng)機(jī)逆轉(zhuǎn)帶動(dòng)輸出齒輪逆轉(zhuǎn)，輸出齒輪帶動(dòng)組合齒輪的大齒輪順轉(zhuǎn)，小齒輪隨之順轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)滑桿伸出，滑桿帶動(dòng)橢圓形閥體伸出，電腦控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際占空比對(duì)1號(hào)、2號(hào)電機(jī)控制線路進(jìn)行斷開。

3 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)的電子控制式節(jié)溫器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不僅可用在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)和氣路上，也可作為其它設(shè)備的水路、氣路的控制，其適用范圍比較廣泛。

[1]汽車工程手冊(cè)編輯委員會(huì).汽車工程手冊(cè)（基礎(chǔ)篇、試驗(yàn)篇、設(shè)計(jì)篇和制造篇）[M].北京：人民交通出版社出版，2001.

[2]王望予.汽車設(shè)計(jì)[M].第四版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社出版，2007.

[3]清余志生.汽車?yán)碚揫M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[4]陳家瑞.汽車構(gòu)造（上冊(cè)）[M].北京:人民交通出版社，2007.

[5]顏伏伍.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理[M].北京:人民交通出版社，2007.