CN112483238A - 一种硅油离合器风扇控制方法及装置 - Google Patents

一种硅油离合器风扇控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种硅油离合器风扇控制方法及装置，根据发动机扭矩计算当前的发动机负荷率，然后根据发动机负荷率与硅油离合器结合温度阈值的关系计算硅油离合器结合温度，将计算得到的硅油离合器结合温度确定为硅油离合器结合温度设定值，当散热器周围气流温度高于结合温度设定值时，控制或保持硅油离合器结合，反之则控制或保持硅油离合器分离，通过实时调整计算硅油离合器结合温度设定值，满足不同环境或者不同运行工况的散热需求，使风扇控制方式更加精准，风扇冷却效率高，实现了最经济的节能效果，保证了发动机的热平衡及车辆性能评定工作顺利开展。

Description

一种硅油离合器风扇控制方法及装置
技术领域
本发明属于汽车冷却风扇控制技术领域，特别涉及一种硅油离合器风扇控制方法及装置。
背景技术
汽车在行驶过程中，由于环境条件和运行工况的变化，发动机的热状况也在改变。为了保证发动机处于最佳的工作状态，必须时刻调整发动机的冷却强度。如在炎热的夏季，发动机冷却液的温度很高时，风扇应该高速旋转以增加冷却风量；而在寒冷的冬天，冷却液温度较低，或在汽车高速行驶有强劲的迎面风吹过散热器时，风扇继续高速工作就变得毫无意义了，同理，发动机在爬坡、急加速等工况下，发动机负荷率增大，散热需求大，必须保证风扇处于高速的工作状态。
在当前的车辆领域，往往通过在风扇带轮与冷却风扇之间装配硅油离合器来实现上述的调节方法。硅油离合器前盖上装有螺旋形的双金属感温器，当发动机负荷增大，冷却液温度升高时，通过散热器气流的温度也随之升高，高温气流吹在双金属感温器上，使金属片受热变形，当达到硅油离合器结合温度值时，硅油离合器内粘性的硅油介质进入工作腔，硅油离合器结合，带动风扇随发动机等速比一起高速旋转，实现为发动机冷却降温的目的。由于硅油离合器感知的是散热器周围气流的温度，受环境因素影响较大，如硅油离合器常规的结合温度为65℃，在环境温度为35℃的夏季，车辆在短距离行驶后，受外部热空气的影响，发动机舱体内流经散热器的气流温度很快达到65℃，硅油离合器便进入结合状态，风扇与发动机曲轴直连转动，而此时发动机水温并不高，风扇的连续直连旋转，造成发动机的水温长距离运行后仍处于较低温度，无法实现最经济的节能效果，且高速时风扇的瞬间噪声较大。而在5℃左右的冬季，受冷空气的影响舱体内流经散热器的温度很难达到65℃，造成风扇长期处于怠速空转旋转，而当发动机水温很高时，流经散热器周边的气流温度仍存在达不到65℃的风险，引起发动机高温工作，同样影响其节能效果。所以，车辆运行在冬季和夏季的环境中，硅油离合器感知散热器周围气流的温度是不一样的。上述问题可以通过根据环境温度改变调整散热器工作阈值来解决。
然而，当车辆在爬坡、急加速、油门全开等驾驶工况下，发动机的负荷率明显增加，散热需求也在增加，但在滑行、巡航、减速等工况下发动机的负荷率降低，散热需求小。现有硅油离合器控制方法不能根据实际情况适时调整风扇转速来满足散热需求，将会造成对风扇的控制不够精准，导致风扇冷却效率下降，影响整车性能评定工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅油离合器风扇控制方法及装置，用于解决现有技术中冷却效率低的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种硅油离合器风扇控制方法，步骤如下：
至少采集散热器周围气流温度和发动机的扭矩(T0)，根据发动机的扭矩(T0)计算当前的发动机负荷率(φ)；
根据所述当前的发动机负荷率(φ)，结合预先存储的发动机负荷率与硅油离合器结合温度阈值的关系，得出对应的第一硅油离合器结合温度(P2)；
所述预先存储的发动机负荷率与硅油离合器结合温度阈值的关系包括：发动机负荷率越高，则硅油离合器结合温度阈值越大；
将所述第一硅油离合器结合温度(P2)确定为结合温度设定值(P)；
若所述散热器周围气流温度高于所述结合温度设定值(P)，则控制或保持硅油离合器结合；若所述散热器周围气流温度低于所述结合温度设定值(P)，则控制或保持硅油离合器分离。
本发明还提供了一种硅油离合器风扇控制装置，所述装置包括信号采集模块，处理器和存储器，所述信号采集模块包括环境温度采集单元和发动机扭矩采集单元；所述处理器运行存储于存储器中的程序，以实现上述的方法。
本发明的有益效果是：本发明的硅油离合器控制方法及装置根据发动机扭矩计算发动机负荷率，然后根据发动机负荷率与硅油离合器结合温度阈值的关系计算硅油离合器结合温度，将计算得到的硅油离合器结合温度确定为硅油离合器结合温度设定值，当散热器周围气流温度高于结合温度设定值时，控制或保持硅油离合器结合，反之则控制或保持硅油离合器分离，通过实时调整计算硅油离合器结合温度设定值，满足不同环境或者不同运行工况的散热需求，使风扇控制方式更加精准，控制方式更加灵活，且风扇冷却效率高，实现了最经济的节能效果，保证了发动机的热平衡及车辆性能评定工作顺利开展。
作为对上述方法及装置的进一步改进，为了得到发动机负荷率，根据发动机扭矩与发动机外特性扭矩的比值，得出所述当前的发动机负荷率。
作为对装置的进一步改进，所述处理器为ARM处理器。ARM处理器处理速度快，提高了风扇冷却效率。
本发明还提供了一种硅油离合器风扇控制方法，步骤如下：
至少采集环境温度(t0)、散热器周围气流温度和发动机的扭矩(T0)，根据发动机的扭矩(T0)计算当前的发动机负荷率(φ)；
根据所述当前的发动机负荷率(φ)，结合预先存储的发动机负荷率与硅油离合器结合温度阈值的关系，得出对应的第一硅油离合器结合温度(P2)；所述预先存储的发动机负荷率与硅油离合器结合温度阈值的关系包括：发动机负荷率越高，则硅油离合器结合温度阈值越大；
根据预先存储的环境温度与硅油离合器结合温度阈值的关系，得出对应的第二硅油离合器结合温度(P1)；所述预先存储的环境温度与硅油离合器结合温度阈值的关系包括：环境温度越高，则硅油离合器结合温度阈值越大；
比较第一硅油离合器结合温度(P2)与第二硅油离合器结合温度(P1)，取其中的最小值确定为结合温度设定值(P)；
若所述散热器周围气流温度高于所述结合温度设定值(P)，则控制或保持硅油离合器结合；若所述散热器周围气流温度低于所述结合温度设定值(P)，则控制或保持硅油离合器分离。
本发明还提供了一种硅油离合器风扇控制装置，所述装置包括信号采集模块，处理器和存储器，所述信号采集模块包括环境温度采集单元和发动机扭矩采集单元；所述处理器运行存储于存储器中的程序，以实现上述的方法。
本发明的有益效果是：根据发动机负荷率与硅油离合器结合温度阈值的关系计算第一硅油离合器结合温度，根据环境温度与硅油离合器结合温度阈值之间的关系确定第二硅油离合器结合温度，取第一硅油离合器结合温度与第二硅油离合器结合温度中的较小值确定为硅油离合器结合温度设定值，当散热器周围气流温度高于结合温度设定值时，控制或保持硅油离合器结合，反之则控制或保持硅油离合器分离，通过不断比较计算得到的硅油离合器结合温度更加准确，将比较计算得到的硅油离合器结合温度作为硅油离合器结合温度设定值，实现了实时调整计算硅油离合器结合温度设定值的目的，满足不同环境或者不同运行工况的散热需求，使风扇控制方式更加精准，控制方式更加灵活，且风扇冷却效率高，实现了最经济的节能效果，保证了发动机的热平衡及车辆性能评定工作顺利开展。此外，考虑到最大限度的保证发动机的冷却性能，取第一硅油离合器结合温度和第二硅油离合器结合温度中的较小值为硅油离合器结合温度设定值，避免了高温情况的发生。
作为对方法及装置的进一步改进，为了得到发动机负荷率，根据发动机扭矩与外特性扭矩的比值，得出所述当前的发动机负荷率。
作为对装置的进一步改进，所述处理器为ARM处理器。ARM处理器处理速度快，提高了风扇冷却效率。
附图说明
图1为本发明实施例一的硅油离合器风扇控制系统的结构框图；
图2为本发明实施例一的硅油离合器结合温度控制方法流程图；
图3为本发明实施例一的环境温度与硅油离合器结合温度对应曲线图；
图4为本发明实施例一、实施例二的发动机负荷率与硅油离合器结合温度对应曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
本发明通过采集相关的参数确定硅油离合器结合温度，得到的硅油离合器结合温度是不断变化的，根据散热器周围气流温度与硅油离合器结合温度之间的关系控制硅油离合器风扇(以下简称风扇)工作，基于不同季节的环境温度(冬季、夏季)及不同的运行工况(如巡航工况、爬坡工况)的发动机负荷率，满足了不同环境下或者不同车辆运行工况下的散热需求，相比于现有控制方案，本发明提供的技术方案更加灵活，对风扇的控制更加准确。基于此，本发明主要提供了一种硅油离合器控制方法及装置。
实施例1：
本实施例提供了一种硅油离合器风扇控制装置以及相应的控制方法。如图1所示，本实施例的硅油离合器风扇控制装置包括信号采集模块、处理器及动作执行模块，信号采集模块包括环境温度采集单元、散热器周围气流温度采集单元和发动机扭矩采集单元。本实施例的环境温度采集单元为采集环境温度的环境温度传感器，散热器周围气流温度采集单元为采集气流温度的气流温度传感器。本实施例的硅油离合器风扇控制装置还包括存储器和处理器，存储器中存储有供处理器执行的计算机程序。本实施例的处理器为ARM处理器，作为其他实施方式，处理器为DSP、FPGA等。信号采集模块将采集到信息输入到处理器中。
上述计算机程序用于实现对硅油离合器风扇的控制，形成本实施例的一种硅油离合器风扇控制方法，如图2所示，包括如下步骤：
1)环境温度传感器采集环境温度t0，气流温度传感器采集散热器周围气流温度(图中未显示)，发动机扭矩采集单元采集发动机扭矩T0，并将采集到的环境温度t0、散热器周围气流温度、发动机扭矩T0发送给ARM处理器，ARM处理器根据预先存储的环境温度与硅油离合器结合温度阈值的关系，如图3所示，得出第二硅油离合器结合温度P1，从图3中可以看出，环境温度与硅油离合器结合温度阈值的关系为：环境温度越高，则硅油离合器结合温度阈值越大。为了便于计算，这种关系用阶梯函数的形式表示。
其中，环境温度是指外界温度，如车外部的温度，与散热器周围气流温度不同。
2)ARM处理器根据发动机扭矩T0计算当前的发动机负荷率
Figure BDA0002199664570000051
为了计算发动机负荷率，可以利用发动机外特性扭矩T，根据发动机扭矩T0与发动机外特性扭矩计算当前的发动机负荷率
Figure BDA0002199664570000052
发动机负荷率
Figure BDA0002199664570000053
的计算公式表示为：
Figure BDA0002199664570000054
Figure BDA0002199664570000055
作为其他实施方式，也可以采用其他计算方法计算得到当前的发动机负荷率
Figure BDA0002199664570000056
根据预先存储的发动机负荷率与硅油离合器结合温度阈值的关系，得出对应的第一硅油离合器结合温度P2；从图4中可以看出，，发动机负荷率与硅油离合器结合温度阈值的关系包括：发动机负荷率越高，则硅油离合器结合温度阈值越大。为了便于计算，这种关系用阶梯函数的形式表示。
3)比较第一硅油离合器结合温度P2与第二硅油离合器结合温度P1的大小关系，考虑到最大限度的保证发动机的冷却性能，避免高温情况发生，取其中的最小值确定为硅油离合器结合温度设定值P。就是说，若P1<P2，取P1为硅油离合器结合温度设定值，若P1>P2，取P2为硅油离合器结合温度设定值，若P1＝P2，取P1或P2中的任一个值为硅油离合器结合温度设定值。
4)每次计算得到硅油离合器结合温度设定值P后，将硅油离合器结合温度设定值P发送给硅油离合器感温元件执行单元，由硅油离合器感温元件执行单元将硅油离合器结合温度设定值P调整为硅油离合器结合温度，为了避免重复该动作，本实施例采集了当前硅油离合器结合温度，当前硅油离合器结合温度用A表示，将当前硅油离合器结合温度A与硅油离合器结合温度设定值P进行比较，做出是否需要调整硅油离合器结合温度的判断。具体的，只有在当前硅油离合器结合温度A不等于硅油离合器结合温度设定值P时，ARM处理器输出指令“1”，硅油离合器感温元件执行单元执行该指令，调整当前硅油离合器结合温度为硅油离合器结合温度设定值P，否则，ARM处理器输出指令“0”，硅油离合器感温元件执行单元不动作。
5)将采集的散热器周围气流温度与硅油离合器结合温度设定值P进行比较，若散热器周围气流温度高于硅油离合器结合温度设定值P，则控制或保持硅油离合器结合(即在硅油离合器分离情况下则控制其结合，在硅油离合器结合情况下则保持其结合)，使风扇开始动作或者继续动作；反之(即散热器周围气流温度低于硅油离合器结合温度设定值P)则控制或保持硅油离合器分离(即在硅油离合器结合情况下则控制其分离，在硅油离合器分离情况下则保持其分离)。
另外，特殊情况，若散热器周围气流温度等于硅油离合器结合温度设定值P，可以保持当前状态。
以一个例子来说明，若当前硅油风扇离合器结合温度A是65℃，某一整车运行工况下，环境温度是炎热夏季的35℃，若根据图3得到对应的离合器结合温度为90℃；同步发动机为爬坡工况，负荷率85％，根据负荷率与硅油离合器结合温度之间的关系得到对应的硅油离合器结合温度为80℃，由于90℃>80℃，则调整后的硅油离合器结合温度确定为80℃。ARM处理器输出信号“1”和温度参数80℃，动作执行模块执行温度调节指令，将硅油离合器结合温度设定值调整为80℃，避免风扇的频繁开启，保证夏季发动机的热平衡与风扇噪声的降低。同时在寒冷的冬季，发动机散热需求小时，可将硅油离合器结合温度设定值调整为45℃，避免风扇的长久不开，保证冬季发动机的热平衡。
实施例2：
本实施例的装置与上述实施例1的结构相同，而控制方法不同，即：若对硅油离合器结合温度设定值的计算准确要求没有那么高，那么，该装置的相关计算程序只计算一次硅油离合器结合温度，并将该硅油离合器结合温度确定为硅油离合器结合温度设定值，具体的，本实施例的控制方法包括如下步骤：
1)气流温度传感器采集散热器周围气流温度，发动机扭矩采集单元采集发动机扭矩T0，并将采集到的散热器周围气流温度、发动机扭矩T0发送给ARM处理器。
2)ARM处理器根据发动机扭矩T0计算当前的发动机负荷率
Figure BDA0002199664570000071
为了计算发动机负荷率，还采集了发动机外特性扭矩T，根据发动机扭矩T0与发动机外特性扭矩计算当前的发动机负荷率
Figure BDA0002199664570000072
发动机负荷率
Figure BDA0002199664570000073
的计算公式表示为：
Figure BDA0002199664570000074
Figure BDA0002199664570000075
根据预先存储的发动机负荷率与硅油离合器结合温度阈值的关系，得出对应的第一硅油离合器结合温度P2，将第一硅油离合器结合温度P2确定为硅油离合器结合温度设定值P；从图4中可以看出，发动机负荷率与硅油离合器结合温度阈值的关系包括：发动机负荷率越高，则硅油离合器结合温度阈值越大。为了便于计算，这种关系用阶梯函数的形式表示。
3)每次计算得到硅油离合器结合温度设定值P后，将硅油离合器结合温度设定值P发送给硅油离合器感温元件执行单元，由硅油离合器感温元件执行单元将硅油离合器结合温度设定值P调整为硅油离合器结合温度，为了避免重复该动作，本实施例采集了当前硅油离合器结合温度，当前硅油离合器结合温度用A表示，将当前硅油离合器结合温度A与硅油离合器结合温度设定值P进行比较，做出是否需要调整硅油离合器结合温度的判断。具体的，只有在当前硅油离合器结合温度A不等于硅油离合器结合温度设定值P时，ARM处理器输出指令“1”，硅油离合器感温元件执行单元执行该指令，调整当前硅油离合器结合温度为硅油离合器结合温度设定值P，否则，ARM处理器输出指令“0”，硅油离合器感温元件执行单元不动作。
4)将采集的散热器周围气流温度与硅油离合器结合温度设定值P进行比较，若散热器周围气流温度高于硅油离合器结合温度设定值P，则控制或保持硅油离合器结合，动作执行模块执行动作，也就是说风扇开始动作或者继续动作；反之则控制或保持硅油离合器分离。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种硅油离合器风扇控制方法，特征在于，步骤如下：
至少采集散热器周围气流温度和发动机的扭矩(T0)，根据发动机的扭矩(T0)计算当前的发动机负荷率(φ)；
根据所述当前的发动机负荷率(φ)，结合预先存储的发动机负荷率与硅油离合器结合温度阈值的关系，得出对应的第一硅油离合器结合温度(P2)；
所述预先存储的发动机负荷率与硅油离合器结合温度阈值的关系包括：发动机负荷率越高，则硅油离合器结合温度阈值越大；
将所述第一硅油离合器结合温度(P2)确定为结合温度设定值(P)；
若所述散热器周围气流温度高于所述结合温度设定值(P)，则控制或保持硅油离合器结合；若所述散热器周围气流温度低于所述结合温度设定值(P)，则控制或保持硅油离合器分离。
2.根据权利要求1所述的硅油离合器风扇控制方法，其特征在于：根据发动机的扭矩(T0)与外特性扭矩(T)的比值，得出所述当前的发动机负荷率(φ)。
3.一种硅油离合器风扇控制方法，特征在于，步骤如下：
至少采集环境温度(t0)、散热器周围气流温度和发动机的扭矩(T0)，根据发动机的扭矩(T0)计算当前的发动机负荷率(φ)；
根据所述当前的发动机负荷率(φ)，结合预先存储的发动机负荷率与硅油离合器结合温度阈值的关系，得出对应的第一硅油离合器结合温度(P2)；
所述预先存储的发动机负荷率与硅油离合器结合温度阈值的关系包括：发动机负荷率越高，则硅油离合器结合温度阈值越大；
根据预先存储的环境温度与硅油离合器结合温度阈值的关系，得出对应的第二硅油离合器结合温度(P1)；所述预先存储的环境温度与硅油离合器结合温度阈值的关系包括：环境温度越高，则硅油离合器结合温度阈值越大；
比较第一硅油离合器结合温度(P2)与第二硅油离合器结合温度(P1)，取其中的最小值确定为结合温度设定值(P)；
若所述散热器周围气流温度高于所述结合温度设定值(P)，则控制或保持硅油离合器结合；若所述散热器周围气流温度低于所述结合温度设定值(P)，则控制或保持硅油离合器分离。
4.根据权利要求3所述的硅油离合器风扇控制方法，其特征在于：根据发动机的扭矩(T0)与外特性扭矩(T)的比值，得出所述当前的发动机负荷率(φ)。
5.一种硅油离合器风扇控制装置，其特征在于，包括信号采集模块，处理器和存储器，所述信号采集模块包括环境温度采集单元和发动机扭矩采集单元；所述处理器运行存储于存储器中的程序，以实现权利要求1-4任一项所述的方法。
6.根据权利要求5所述的硅油离合器风扇控制装置，其特征在于，所述处理器为ARM处理器。
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