[发明专利]带滑差热保护功能的硅油风扇控制方法

说明书

本发明涉及一种带滑差热保护功能的硅油风扇控制方法，以发动机转速和风扇转速的差值为触发条件：触发时会直接断开电控螺线管线圈正极的供电，此时硅油风扇不受整车ECU的控制，硅油风扇进入全啮合状态，风扇转速迅速接近发动机转速，避开硅油风扇进入中、高滑差区间；当不触发时，硅油风扇线圈正极仍由整车ECU来控制，此时硅油风扇可受ECU控制，正常工作；本发明可视为对主流ECU控制逻辑的补充，它不影响现有ECU的控制，不改变整车设计。

技术领域

本发明涉及一种发动机冷却系统，具体涉及一种带滑差热保护功能的硅油风扇控制方法。

背景技术

目前主流冷却风扇为电控硅油风扇，风扇总成由金属离合器以及尼龙扇叶对配组成。当发动机主轴旋转时会产生机械能，其中大部分机械能用于尼龙扇叶旋转，为有效功，剩余机械能因离合器内部硅油传递扭矩而发热，转化为热能(这部分热能称为滑差热)。滑差热会直接作用于扭矩传递的介质——硅油，若无法及时释放滑差热，硅油温度会不断升高，并造成许多不良影响：首先离合器内部硅油会发生劣化，导致性能衰减，离合器扭矩转换为风扇动能的效率变低，从而产生更多滑差热，形成恶性循环；其次硅油的高温会热传导到离合器内部的轴承、密封圈等零部件，易造成高温失效，从而降低了离合器可靠性；最后高温会进一步热传导到电控部件——螺线管上，降低其使用寿命，严重时会引发螺线管的卡滞或烧融。

硅油风扇的工作状态包括分离、啮合以及全啮合三种状态：分离表示大部分硅油已经从离合器内部工作腔流出，传递扭矩较小，尼龙扇叶已脱离发动机转速而进入怠速运行；啮合表示硅油逐步流入工作腔，传递扭矩越来越大，尼龙扇叶转速逐步接近发动机的转速；全啮合表示大部分硅油已经流入工作腔，尼龙扇叶可达93～97％的发动机转速。

主流ECU的控制逻辑分为：开环两点控制和闭环无极控制，前者ECU只发送全啮合(占空比0)或者怠速(占空比100％)信号，使硅油风扇进入全啮合状态或者怠速状态，从而使发动机出水温度快速降低或者升高；后者ECU可发送占空比在0～100％内变化的信号，使硅油风扇在怠速、啮合以及全啮合状态间转换，达成风扇无极调速，使发动机出水温度逐步调节，闭环也意味着风扇转速会反馈给ECU，不断修正控制信号。对比两种控制方式，不难发现：前者控制逻辑简单，可控性差，油耗高，因发动机出水温度变化过快，会损坏发动机健康；后者控制逻辑复杂，可保证风扇无极运转且油耗低，上述两种控制方式均以发动机出水温度为控制对象而没有考虑硅油风扇自身内部的滑差热问题。

目前滑差热问题并没有引起主机厂以及发动机厂的关注，仅依靠风扇制造厂家自行优化解决，在硅油风扇售后市场上，每年因滑差热而衍生出大量故障，例如：螺线管烧熔、离合器漏油、离合器轴承失效等等，往往对这些故障风扇的解析，需要耗费主机厂与风扇制造商的大量人力和时间成本，同时高故障率既提升终端客户日常维护以及换件的费用，降低使用体验，也影响了产品的口碑。

对于硅油风扇滑差热偏高的问题，目前主要通过以下三种途径进行优化：第一，加强离合器自身的散热能力，例如加高散热翅片或增加翅片密度，但缺点在于会增加硅油风扇的质量以及静弯矩，增加离合器的制造成本，额外增加发动机负荷；第二，提升离合器自身的耐热等级，例如离合器内部轴承、螺线管、硅油的耐热等级，但缺点在于会大幅增加零件的设计、制造成本；第三，在现有ECU控制策略中新增离合器滑差热的保护功能，例如当发动机转速以及风扇转速到达限制区域内，则滑差热的保护功能开启，此时风扇进入全啮合状态以规避高温区域，但由于软件设计、维护成本高，且主流ECU厂不会轻易修改控制策略，因而新增滑差热的保护不现实。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供一种带滑差热保护功能的硅油风扇控制方法，能够使电控硅油离合器避免进入中、高滑差区间，避免硅油变质，提升硅油风扇内部零件的使用寿命。