用于控制磁式风扇离合器的方法.pdf

本发明提供一种用于控制磁式风扇离合器的方法，利用该方法，可以进一步提高发动机性能、燃烧率、发动机寿命、汽车加速能力和磁式风扇离合器的其它性能，且进一步减小风扇噪音。所采用的是用于控制磁式风扇离合器的方法，该磁式风扇离合器包括一磁耦合件；一与磁耦合件结合、用于控制磁耦合件开/关转换的电磁离合器；以及一与磁耦合件固定的风扇。该控制方法的特点是：电磁离合器根据散热器冷却剂、机油和传动用油的温度，汽车速度、发动机转速、空调压缩机的压力和空调的开/关信号等至少一个信号，打开或关闭电磁离合器，以控制风扇转速。

1.  一种用于控制磁式风扇离合器的方法，其中磁式风扇离合器包括：一磁耦合件；一与所说磁耦合件结合、用于控制所说磁耦合件开/关转换的电磁离合器；以及一与所说磁耦合件固定的风扇，
其特征是：所说电磁离合器根据散热器冷却剂、机油和传动用油的温度、汽车速度、发动机转速、空调压缩机的压力和空调的开/关信号中的至少一个信号来控制风扇转速。

2.  根据权利要求1所述的用于控制磁式风扇离合器的方法，其特征是：在散热器冷却剂和/或机油的最佳温度范围上设置开/关界限，使所说电磁离合器打开和关闭，以控制风扇转速。

3.  根据权利要求1所述的用于控制磁式风扇离合器的方法，其特征是：对汽车加速时发动机旋转加速度和/或加速器打开操作进行检测；以及
当检测到的数值超过一给定数值时，将所说电磁离合器暂时关闭，以控制风扇转速。

4.  根据权利要求1所述的用于控制磁式风扇离合器的方法，其特征是：所说电磁离合器的开/关转换在短时间间隔内多次重复，随后，当要求电磁离合器处于连续打开状态时，将电磁离合器连续打开。

用于控制磁式风扇离合器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制磁式风扇离合器的方法，其中磁式风扇离合器可旋转地控制主要用于汽车内燃机中的冷却风扇，特别是涉及一种用于控制电磁式风扇离合器的方法，其中磁耦合件和电磁离合器结合，因而可以利用电磁离合器控制磁耦合件的开/关转换。
背景技术
作为可旋转地控制用于汽车内燃机冷却风扇的磁式风扇离合器，已经公开了一种接收来自汽车发动机的驱动扭矩和向散热冷却扇传递输出驱动扭矩的粘性液压离压器和用于控制该粘性液压离压器的方法(见JP-A-9-119455)。根据粘性液压离压器的机构，通过对流过散热器的空气温度起反应的双金属的变形将阀打开和关闭，因此，使供油量变化且改变风扇转动。特别是，该机构的目的是防止在汽车停止时的低速空转条件下产生风扇噪音和滑动热量，且包括的步骤有：检测汽车发动机的转速；将测量值与事先设定的限定值比较；当发动机的转速小于限定值时，检测散热器冷却 风扇的转速；将风扇速度与预定风扇速度限定值比较；以及当风扇速度大于限定值时，修正输入信号，使阀元件转换到关闭位置。
发明内容
但是，在上述利用对流过散热器的空气温度 起反应的双金属的变形而将阀打开和关闭、从而改变供油量和改变风扇转速的控制粘性液压离压器的方法中存在一些缺点。因为影响发动机冷却能力的发动机冷却剂的温度不能被直接控制，会产生下面几个结果：由于不必要的电扇旋转引起的动力损失降低燃烧效率；不能保持冷却空调(A/C)冷凝器的优选的风扇转速；不能防止在加速行驶时由不必要的风扇旋转产生的风扇噪音以及其它的问题。
因此，为了克服上述依靠流过散热器的空气温度进行冷却控制的方法的缺点，本发明的申请人在先提出一种外控式风扇离合器，该离合器能改善发动机性能和燃烧效率，提高空调(A/C)冷凝器的冷却能力，且能抑制在加速行驶时由风扇旋转产生的风扇噪音(见JP-A-2002-195303、JP-A-2003-156072和其它参考内容)。该外控式风扇离合器装有一磁耦合件；一与磁耦合件整体结合的电磁离合器；和一固定到磁耦合件的风扇；以及由电磁离合器控制的磁耦合件的开/关转换。特别是，该外控式风扇离合器包括，例如：一具有一离合器转子的旋转电磁离合器，在该离合器转子内安装有支承在驱动轴和外部元件上的激励线圈；一与通过轴承元件旋转支承在驱动轴上的盘相固定的电枢；一磁耦合件，其具有通过轴承元件可旋转地支承在驱动轴上的永久磁铁旋转件，一固定在永久磁铁旋转件外表面的电扇，以及与盘固定的磁滞材料或导体，该磁滞材料或导体处于这样的位置：磁滞材料或导体与永久磁铁相对设置，在它们之间留出一个小间隙，其中，由于永久磁铁和磁滞材料或导体之间产生的吸力作用，使永久磁体旋转件和盘整体旋转或相对旋转。在具有这种结构或其它结构的外控型风扇离合器中，磁耦合件的开/关转换是由电磁离合器来控制的。
根据具有上述结构的磁式风扇离合器，磁耦合件，即风扇转动是通过电磁离合器的开/关控制进行控制的。而且，因为对电磁离合器的开/关控制与冷却水温度、节流开口度、发动机转速和空调的开关状况相结合，所以可以得到对风扇转动进行精确和稳定控制的卓越优点。
本发明的目的在于提供一种用于控制磁式风扇离合器的方法，通过该方法，先前由本发明申请人提出的发动机性能、燃烧率、发动机寿命、汽车加速能力和该磁式风扇离合器的其他特性可以得到进一步的提高，而且该磁式风扇离合器的风扇噪音也能进一步降低。
本发明提供了用于控制磁式风扇离合器的方法，该磁式风扇离合器包括：一磁耦合件；一与磁耦合件结合以控制磁耦合件开/关转换的电磁离合器；和一与磁耦合件固定地风扇。该控制方法的特点是：根据散热器冷却剂温度、机油和传动用油、汽车速度、发动机转速、空调压缩机的压力和壳体的开/关信号等至少一个信号，对电磁离合器进行打开或关闭操作，从而控制风扇转速。
在控制方法中，使电磁离合器在散热器冷却剂和/或机油的最佳温度范围上设定的开/关界线上打开或关闭。另外，在汽车加速时时发动机旋转和/或加速器开口的加速度进行检测，当检测值超过给定值时，暂时关闭电磁离合器以控制风扇转速。而且，当需要电磁离合器处于连续打开状态时，电磁离合器的开/关转换会在短的时间间隔内多次重复进行，而后电磁离合器被连续打开。
附图说明
图1是表示本 发明一个实施例中磁式风扇离合器的纵向剖视图；
图2表示用于控制上述磁式风扇离合器的方法的一个实施例中控制系统的整个结构示意图；
图3表示利用图2中控制系统的风扇离合器控制方法的一个实施例，其表示出在散热器冷却剂和机油的温度上的最佳控制状况；
图4表示图3所示的风扇离合器控制方法的另一个实施例；
图5表示利用图2所示控制系统的风扇离合器控制方法的一个实施例，其表示出在汽车加速时风扇离合器上的最佳控制状况；
图6表示利用图2所示控制系统的风扇转速控制方法的一个实施例，其表示出利用风扇离合器的开/关转换对风扇离合器进行控制。
具体实施方式
根据本发明，图1所示的磁式风扇离合器包括一安装在单驱动轴11上的电磁离合器12和一磁耦合件13。该电磁离合器12包括：一整体支承在驱动轴11一端上的离合器转子12-1；一激励线圈12-2，该激励线圈以可通过轴承元件15相对旋转的方式配装在离合器转子12-1内，且该激励线圈通过底座12-3与外部元件固定；以及一电枢12-4，该电枢可前后移动且在激励线圈12-2侧面支承在盘13-3上。盘13-3通过轴元件15可旋转地支承在驱动轴11上。电枢12-4通过弹簧12-6与离合器转子12-1固定且弹簧的一端与支承件12-7固定。支承件12-7与驱动轴11的外表面配装且支承件12-7的一端用螺栓12-5与盘13-3固定。关于磁耦合件13，风扇16与永久磁铁旋转件13-1固定，该永久磁铁旋转件通过与电磁离合器12相对的驱动侧的轴承元件15可旋转地支承在驱动轴11上。一导体13-4通过芯体13-5与盘13-3固定，其中该导体与和永久磁铁旋转件13-1配装的永久磁铁13-2相对，在导体13-4和永久磁铁13-2之间留有一小间隙。永久磁铁旋转件13-1和盘13-3由于永久磁铁13-2和导体13-4之间的涡电流产生的吸力影响，而进行整体旋转或者相对旋转。其中还提供了散热片13-6。
在具有图1所示结构的磁式风扇离合器中，当驱动轴11旋转时，打开电磁离合器12。然后，在磁耦合件13侧面支承在盘13-3上的电枢12-4，通过容纳`在与驱动轴11整体旋转的离合器转子12-1内的激励线圈12-2被吸向离合器转子12-1而与其固定。因此，离合器转子12-1、电枢12-4和盘13-3彼此结合旋转。当盘13-3旋转时，由于与盘13-3固定的导体13-4和永久磁铁旋转件13-1的永久磁铁13-2之间产生吸力作用，永久磁铁旋转件13-1和与之固定的风扇16开始旋转。因为磁耦合件13在这一阶段产生缓冲启动，所以在电磁离合器打开时施加的负载较轻，且产生的风扇噪音会大大降低。在将电磁离合器12关闭时，利用弹簧12-6的弹力使电枢12-4与离合器转子12-1分离，这样会大大降低盘13-3的转速或者使其停止旋转。其结果是，风扇16的转速大大降低或者风扇16因此而停止。换句话说，风扇16的旋转可以由打开或关闭电磁离合器12来控制。
下面，结合附图2说明用于控制上述磁式风扇离合器的方法中的控制系统。
一主运算顺序单元24收集散热器21处的冷却剂温度(散热器冷却剂温度)、发动机23内机油和传输油的温度、汽车速度、发动机23的转速、空调的压缩机压力和空调的开/关信号等各种数据。然后，主运算程序单元24推导出散热器冷却剂和机油以及发动机旋转加速范围的最佳温度范围，且向继电器箱25发送一个需要改变风扇转速的信号。在这一阶 段实现转换，向磁式风扇离合器22的电磁离合器12供电。然后，对电磁离合器12的打开/关闭进行控制，因而对散热器冷却剂和机油的温度实现最佳控制，对汽车加速时的风扇离合器和风扇离合器的开/关控制进行最佳控制。在图中还可以看到电池26。
不用说，磁式风扇离合器22不局限于JP-A-2002-195303描述的图1所示的型式。
现在，参照附图3到6说明利用图2所示的本发明控制系统的控制方法。
图3表示用于控制风扇离合器的方法的一个实施例，其显示出对散热器冷却剂和机油的温度的最佳控制。散热器冷却剂和/或机油的最佳温度范围(图中阴影部分)是根据汽车行驶中由主运算顺序单元24收集的散热器21处冷却剂温度和发动机23的油温来确定的。将电磁离合器12打开或关闭以增大或减小用于设定在最佳温度范围上开/关界限的风扇转速，从而使散热器冷却剂和/或机油的温度稳定。该控制可以提高燃烧率和发动机性能，而且还能延长发动机的寿命。
在图3所示的实施例中，开/关转换操作是在最佳温度范围内围绕中间点的温度上进行的，但是，转换操作当然可以围绕最佳温度范围的上限或下限进行。
图4表示图3所示控制方法的另一个实施例。在该 实施例中，在最佳温度范围(图中阴影部分)内，为散 热器冷却剂和/或机油的上升温度所建立的开/关域值与为散热器冷却剂和/或机油降低的温度建立的域值不同，因而扩大了在该范围内开和关之间的时间间隔。根据该控制方法，不必在短的时间间隔上在开/关之间进行重复转换。
图5表示一个用于对汽车加速行驶时的风扇离合器进行最优化控制的方法的实施例。在该实施例中，发动机旋转的加速度或者加速器打开的加速度，是根据主运算顺序单元24收集的汽车速度和发动机转速或者加速器打开的数据进行检测的。当检测的数值超过某一数值时，或者在某一时间段和/或如果在检测到的数值超过某一数值持续某一时间段的条件下，直到检测到的加速度数值低于某一数值(图中阴影部分)时，将电磁离合器12关闭，以减小阻碍汽车加速的风扇输出值且使发动机旋转和风扇转速稳定。因此，可以获得改善汽车加速能力、降低由于加速时风扇转速而产生的风扇噪音和使排出的气体净化的优点。
图6表示用于控制风扇离合器开/关转换的方法的一个实施例。当电磁离合器12立刻或连续打开时，风扇转速会迅速增大且会立即产生很大的风扇噪音，如图中虚线所示。但是，如果电磁离合器12的开/关转换在例如30毫秒(msec)的短时间间隔内多次重复，对电磁离合器12的连续打开产生影响，风扇的转速就不会马上升高到最高，而是呈现出图中实线所示的平滑增长。因此，缓冲启动可以得到进一步的改善且会进一步抑制风扇噪音的迅速产生。
工业实用性
如上所述，根据本发明的方法，一磁式风扇离合器包括：一磁耦合件，一与磁耦合件结合的电磁离合器，用于控制磁耦合件的开/关转换，以及一个与磁耦合件固定的风扇；通过在散热器冷却剂、机油和传动用油的各个温度、汽车速度、发动机转速、空调压缩机压力和空调开/关信号的控制参数的基础上控制电磁离合器，所得到的优点是：例如燃烧率、发动机性能、汽车加速能力的提高和发动机寿命的延长，由加速时风扇转速产生的风扇噪音的降低和废气的净化。