某電控硅油離合器風(fēng)扇系統(tǒng)在重型汽車(chē)上的試驗(yàn)分析

徐秀，趙萍，鄭立永

（1.陜西重型汽車(chē)有限公司，陜西 西安 710200；2.北京瑞森同升科技有限責(zé)任公司，北京 100067）

某電控硅油離合器風(fēng)扇系統(tǒng)在重型汽車(chē)上的試驗(yàn)分析

徐秀1，趙萍1，鄭立永2

（1.陜西重型汽車(chē)有限公司，陜西 西安 710200；2.北京瑞森同升科技有限責(zé)任公司，北京 100067）

風(fēng)扇、風(fēng)扇離合器作為冷卻系統(tǒng)的一部分，主要功能是隨著發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度的變化，風(fēng)扇離合器自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。文章對(duì)某牽引車(chē)硅油風(fēng)扇離合器調(diào)速特性進(jìn)行了測(cè)試：將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制在一定值，應(yīng)用硅油風(fēng)扇離合器測(cè)試軟件手動(dòng)輸入風(fēng)扇命令轉(zhuǎn)速，測(cè)試風(fēng)扇離合器的最高轉(zhuǎn)速，怠速轉(zhuǎn)速，無(wú)級(jí)調(diào)速轉(zhuǎn)速，并對(duì)數(shù)據(jù)曲線做了分析，綜合結(jié)果顯示此風(fēng)扇、風(fēng)扇離合器隨著冷卻液溫度變化的響應(yīng)能力良好，適用于本牽引車(chē)，能保證良好的冷卻能力。

風(fēng)扇離合器；牽引車(chē)；發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻

前言

目前重卡汽車(chē)上應(yīng)用的風(fēng)扇離合器結(jié)構(gòu)主要有電磁風(fēng)扇離合器、硅油風(fēng)扇離合器兩種，硅油風(fēng)扇離合器以硅油為介質(zhì)，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)溫度高低的變化，硅油離合器分離、耦合，調(diào)節(jié)風(fēng)扇以不同的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度下工作；延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命；同時(shí)減少不必要的發(fā)動(dòng)機(jī)功率損耗；降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪音。為了驗(yàn)證所選用風(fēng)扇離合器的性能是否達(dá)到最佳且是否能滿足冷卻系統(tǒng)要求，本次試驗(yàn)重點(diǎn)測(cè)試了硅油風(fēng)扇離合器的響應(yīng)性能，以期在良好的發(fā)揮風(fēng)扇離合器性能的前提下，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻要求。

1 硅油風(fēng)扇離合器系統(tǒng)理論知識(shí)

1.1 硅油風(fēng)扇離合器的工作原理

硅油風(fēng)扇離合器以硅油為介質(zhì)，利用其高粘度特性傳遞扭矩。在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)或小負(fù)荷工作時(shí)，冷卻液溫度和經(jīng)過(guò)散熱器氣流溫度較低，離合器內(nèi)部的工作腔內(nèi)沒(méi)有硅油，離合器分離，離合器主動(dòng)盤(pán)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)空轉(zhuǎn)；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增加，冷卻液和通過(guò)散熱器的氣流溫度升高，硅油進(jìn)入離合器工作腔，硅油十分粘稠，帶動(dòng)殼體和風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。

1.2 硅油離合器控制原理

LDi控制器通過(guò)J1993CAN讀取冷卻液溫度，同時(shí)將控制信號(hào)通過(guò)離合器線束傳遞給離合器。從而控制工作腔內(nèi)的硅油量，原理示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 硅油離合器控制原理

2 調(diào)速特性試驗(yàn)概述

2.1 主要參數(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)：448Kw/2000rpm/min；排放標(biāo)準(zhǔn)：歐V

風(fēng)扇皮帶輪傳動(dòng)比：1.2:1

發(fā)電機(jī)：150A

硅油風(fēng)扇離合器（見(jiàn)圖2）

直徑Φ762mm塑料風(fēng)扇（見(jiàn)圖2）

LDi控制器（見(jiàn)圖2）

圖2 電控硅油離合器 、直徑762mm風(fēng)扇、LDi控制器

2.2 風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)的控制邏輯

2.2.1 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速百分比與溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系

表1 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速百分比與溫度對(duì)應(yīng)關(guān)系

2.2.2 控制邏輯

溫度低于風(fēng)扇變速條件下限時(shí)(如冷卻液溫度82℃)，對(duì)應(yīng)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速百分比為0%(怠速)，LDi控制器給離合器線圈發(fā)出的調(diào)節(jié)信號(hào)使離合器怠速運(yùn)轉(zhuǎn)；

溫度達(dá)到風(fēng)扇變速條件上限時(shí)(如冷卻液溫度94℃)，對(duì)應(yīng)的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速百分比為100%(全速)，Di控制器給離合器線圈發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)使離合器全速運(yùn)轉(zhuǎn)；

2.3 概念定義

輸入轉(zhuǎn)速：硅油離合器主動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)速，等于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與風(fēng)扇傳動(dòng)比的乘積。在本次試驗(yàn)中，風(fēng)扇傳動(dòng)比為1.2:1，故當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1900rpm/min時(shí)，風(fēng)扇輸入轉(zhuǎn)速為2280rpm/min；

風(fēng)扇轉(zhuǎn)速：風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，硅油離合器通過(guò)傳感器檢測(cè)到的實(shí)際風(fēng)扇轉(zhuǎn)速；

命令轉(zhuǎn)速：LDi控制器自動(dòng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速風(fēng)扇轉(zhuǎn)速百分比等參數(shù)進(jìn)行邏輯計(jì)算后輸出的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速。手動(dòng)模式下為手動(dòng)輸入的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

3 試驗(yàn)測(cè)試

3.1 手動(dòng)控制風(fēng)扇在怠速/全速間兩種模式切換

在試驗(yàn)過(guò)程中，將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在 1900rpm/min，通過(guò)離合器測(cè)試軟件手動(dòng)發(fā)送命令轉(zhuǎn)速指令，將風(fēng)扇轉(zhuǎn)速直接提高到最高轉(zhuǎn)速，然后將風(fēng)扇轉(zhuǎn)速降低到怠速運(yùn)行，重復(fù)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示：

圖3 風(fēng)扇離合器怠速/全速模式切換

圖中曲線表明：

a）輸入轉(zhuǎn)速在 2280rpm/min時(shí)，風(fēng)扇的最高轉(zhuǎn)速為2190rpm/min，滑差率為4%。較低的滑差率可以提供更高的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，提高極限負(fù)載下的冷卻能力。（注：滑差率：硅油風(fēng)扇離合器在耦合狀態(tài)下，輸入轉(zhuǎn)速與風(fēng)扇轉(zhuǎn)速之差成為耦合滑差，耦合滑差與輸入軸轉(zhuǎn)速之比的百分?jǐn)?shù)，稱(chēng)為滑差率）。

b）輸入轉(zhuǎn)速在 2280rpm/min時(shí)，風(fēng)扇的最低怠速約為680rpm/min，低怠速一方面在散熱需求較低情況下所消耗功率低，保證節(jié)能。另一方面可以根據(jù)散熱需求快速提升風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，保證響應(yīng)能力。

2.2 手動(dòng)控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速檢驗(yàn)電控硅油風(fēng)扇的無(wú)極變速特性

在試驗(yàn)過(guò)程中，將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在 1900rpm/min，通過(guò)離合器測(cè)試軟件手動(dòng)發(fā)送命令轉(zhuǎn)速指令，以50rpm為梯度，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速?gòu)?00rpm/min逐漸上升到2250rpm/min，然后再逐漸降到500rpm/min，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示：

圖中曲線表明：

a）命令轉(zhuǎn)速?gòu)?00rpm/min提高到2250rpm/min的過(guò)程中，風(fēng)扇能在2秒鐘內(nèi)將轉(zhuǎn)速迅速提高到命令轉(zhuǎn)速。在命令轉(zhuǎn)速逐漸提高的過(guò)程中，電控硅油風(fēng)扇展示出了良好的無(wú)極變速特性；

b）當(dāng)命令轉(zhuǎn)速?gòu)?250rpm/min降低到500rpm/min的過(guò)程中，風(fēng)扇能在2秒內(nèi)將轉(zhuǎn)速降低到命令轉(zhuǎn)速。可見(jiàn)在命令轉(zhuǎn)速逐漸降低的過(guò)程中，電控硅油風(fēng)扇展示出了良好的無(wú)極變速特性。

圖4 風(fēng)扇離合器無(wú)極變速

3.3 逐級(jí)提高和降低電控硅油風(fēng)扇轉(zhuǎn)速

在試驗(yàn)過(guò)程中，將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在 1900rpm/min，通過(guò)離合器測(cè)試軟件手動(dòng)發(fā)送命令轉(zhuǎn)速指令，將風(fēng)扇轉(zhuǎn)速?gòu)牡∷僦鸺?jí)提高到最高轉(zhuǎn)速，然后將風(fēng)扇轉(zhuǎn)速降低到怠速轉(zhuǎn)速運(yùn)行，重復(fù)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示：

圖5 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速逐漸提高和降低

圖中曲線表明：

當(dāng)命令轉(zhuǎn)速以200rpm/min逐級(jí)上升和降低時(shí)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速能快速提升或降低到目標(biāo)轉(zhuǎn)速，并保持平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 結(jié)論

通過(guò)本次調(diào)試試驗(yàn)驗(yàn)證

a）本電控硅油離合器風(fēng)扇系統(tǒng)在此牽引車(chē)上能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)變速調(diào)節(jié)；

b）本電控硅油離合器風(fēng)扇系統(tǒng)在此牽引車(chē)上提高和降低轉(zhuǎn)速時(shí)有很好的響應(yīng)能力；

c）本電控硅油離合器風(fēng)扇系統(tǒng)能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)在適宜的溫度下工作。

三個(gè)試驗(yàn)結(jié)論說(shuō)明選用的電控硅油離合器系統(tǒng)在此牽引車(chē)的性能良好，能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)在良好的溫度下工作。

[1] QC/T 747-2006,汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)硅油風(fēng)扇離合器技術(shù)文件.

[2] QC/T 33-2006,汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)硅油風(fēng)扇離合器試驗(yàn)方法.

[3] 陳家瑞,馬天飛.汽車(chē)構(gòu)造第五版（上冊(cè)）. 北京.人民交通出版社.

[4] 王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì)第4版.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.

Test and analysis of an electronic controlled silicone oil clutch fan system on heavy duty vehicles

Xu Xiu1, Zhao Ping1, Zheng Liyong2
( 1.Shaanxi Heavy-duty Motor Company Limited, Shaanxi Xi'an 710200; 2. Beijing Ruisen Tongsheng Technology Co. Ltd., Beijing 100067 )

The fan and fan clutch are part of the cooling system. The main function is that the fan clutch automatically adjusts the fan speed as the engine coolant temperature changes. This paper tests the speed regulation characteristics of a silicone oil fan clutch in a tractor: the engine speed is controlled at a certain value, the fan speed command is used to manually input the fan command speed, test the maximum speed of the fan clutch, idling speed, stepless speed , And the data curve was analyzed, the results show that the fan, fan clutch with the coolant temperature changes in response to good, suitable for the tractor, to ensure good cooling capacity.

fan clutch; tractor; engine cooling

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-217-03

U467 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7988 (2017)12-217-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.071

徐秀，女，助理工程師，就職于陜西重型汽車(chē)有限公司，從事車(chē)輛產(chǎn)品設(shè)計(jì)。