徐秀，趙萍，鄭立永

（1.陜西重型汽車有限公司，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)在重型汽車上的試驗分析

徐秀1，趙萍1，鄭立永2

（1.陜西重型汽車有限公司，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)動機冷卻液溫度的變化，風(fēng)扇離合器自動調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。文章對某牽引車硅油風(fēng)扇離合器調(diào)速特性進行了測試：將發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制在一定值，應(yīng)用硅油風(fēng)扇離合器測試軟件手動輸入風(fēng)扇命令轉(zhuǎn)速，測試風(fēng)扇離合器的最高轉(zhuǎn)速，怠速轉(zhuǎn)速，無級調(diào)速轉(zhuǎn)速，并對數(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，能保證良好的冷卻能力。

風(fēng)扇離合器；牽引車；發(fā)動機冷卻

前言

目前重卡汽車上應(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)動機溫度高低的變化，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，保證發(fā)動機在最適宜的溫度下工作；延長發(fā)動機的使用壽命；同時減少不必要的發(fā)動機功率損耗；降低發(fā)動機噪音。為了驗證所選用風(fēng)扇離合器的性能是否達到最佳且是否能滿足冷卻系統(tǒng)要求，本次試驗重點測試了硅油風(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)動機的冷卻要求。

1 硅油風(fēng)扇離合器系統(tǒng)理論知識

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)動機冷啟動或小負荷工作時，冷卻液溫度和經(jīng)過散熱器氣流溫度較低，離合器內(nèi)部的工作腔內(nèi)沒有硅油，離合器分離，離合器主動盤隨著發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)動空轉(zhuǎn)；當(dāng)發(fā)動機負荷增加，冷卻液和通過散熱器的氣流溫度升高，硅油進入離合器工作腔，硅油十分粘稠，帶動殼體和風(fēng)扇轉(zhuǎn)動。

1.2 硅油離合器控制原理

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

圖1 硅油離合器控制原理

2 調(diào)速特性試驗概述

2.1 主要參數(shù)

發(fā)動機：448Kw/2000rpm/min；排放標(biāo)準(zhǔn)：歐V

風(fēng)扇皮帶輪傳動比：1.2:1

發(fā)電機：150A

硅油風(fēng)扇離合器（見圖2）

直徑Φ762mm塑料風(fēng)扇（見圖2）

LDi控制器（見圖2）

圖2 電控硅油離合器 、直徑762mm風(fēng)扇、LDi控制器

2.2 風(fēng)扇運轉(zhuǎn)的控制邏輯

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

表1 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速百分比與溫度對應(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(如冷卻液溫度82℃)，對應(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)信號使離合器怠速運轉(zhuǎn)；

溫度達到風(fēng)扇變速條件上限時(如冷卻液溫度94℃)，對應(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)信號使離合器全速運轉(zhuǎn)；

2.3 概念定義

輸入轉(zhuǎn)速：硅油離合器主動盤轉(zhuǎn)速，等于發(fā)動機轉(zhuǎn)速與風(fēng)扇傳動比的乘積。在本次試驗中，風(fēng)扇傳動比為1.2:1，故當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速為1900rpm/min時，風(fēng)扇輸入轉(zhuǎn)速為2280rpm/min；

風(fēng)扇轉(zhuǎn)速：風(fēng)扇運轉(zhuǎn)時，硅油離合器通過傳感器檢測到的實際風(fēng)扇轉(zhuǎn)速；

命令轉(zhuǎn)速：LDi控制器自動根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速風(fēng)扇轉(zhuǎn)速百分比等參數(shù)進行邏輯計算后輸出的風(fēng)扇目標(biāo)轉(zhuǎn)速。手動模式下為手動輸入的目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

3 試驗測試

3.1 手動控制風(fēng)扇在怠速/全速間兩種模式切換

在試驗過程中，將發(fā)動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在 1900rpm/min，通過離合器測試軟件手動發(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)速降低到怠速運行，重復(fù)試驗，試驗結(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，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)，稱為滑差率）。

b）輸入轉(zhuǎn)速在 2280rpm/min時，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 手動控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速檢驗電控硅油風(fēng)扇的無極變速特性

在試驗過程中，將發(fā)動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在 1900rpm/min，通過離合器測試軟件手動發(fā)送命令轉(zhuǎn)速指令，以50rpm為梯度，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速從500rpm/min逐漸上升到2250rpm/min，然后再逐漸降到500rpm/min，試驗結(jié)果如圖4所示：

圖中曲線表明：

a）命令轉(zhuǎn)速從500rpm/min提高到2250rpm/min的過程中，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)速逐漸提高的過程中，電控硅油風(fēng)扇展示出了良好的無極變速特性；

b）當(dāng)命令轉(zhuǎn)速從2250rpm/min降低到500rpm/min的過程中，風(fēng)扇能在2秒內(nèi)將轉(zhuǎn)速降低到命令轉(zhuǎn)速?？梢娫诿钷D(zhuǎn)速逐漸降低的過程中，電控硅油風(fēng)扇展示出了良好的無極變速特性。

圖4 風(fēng)扇離合器無極變速

3.3 逐級提高和降低電控硅油風(fēng)扇轉(zhuǎn)速

在試驗過程中，將發(fā)動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在 1900rpm/min，通過離合器測試軟件手動發(fā)送命令轉(zhuǎn)速指令，將風(fēng)扇轉(zhuǎn)速從怠速逐級提高到最高轉(zhuǎn)速，然后將風(fēng)扇轉(zhuǎn)速降低到怠速轉(zhuǎn)速運行，重復(fù)試驗，試驗結(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逐級上升和降低時，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)運轉(zhuǎn)。

4 結(jié)論

通過本次調(diào)試試驗驗證

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

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

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

三個試驗結(jié)論說明選用的電控硅油離合器系統(tǒng)在此牽引車的性能良好，能夠保證發(fā)動機在良好的溫度下工作。

[1] QC/T 747-2006,汽車發(fā)動機硅油風(fēng)扇離合器技術(shù)文件.

[2] QC/T 33-2006,汽車發(fā)動機硅油風(fēng)扇離合器試驗方法.

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

[4] 王望予.汽車設(shè)計第4版.北京.機械工業(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 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：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有限公司，從事車輛產(chǎn)品設(shè)計。