本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于車輛的智能風(fēng)扇系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在高溫工作環(huán)境下必須得到適度的冷卻，以使其保持在適宜的溫度下工作，才能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)良好的工作性能、耐久性和排放環(huán)保的要求。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)在此起著關(guān)鍵作用。冷卻風(fēng)扇作為冷卻系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件，其工作好壞、效率高低、消耗功率的多少均與其有很大的關(guān)系。目前常用的冷卻系統(tǒng)中，冷卻液體經(jīng)過(guò)循環(huán)系統(tǒng)，再通過(guò)散熱器散熱來(lái)使發(fā)動(dòng)機(jī)降溫，冷卻風(fēng)扇用來(lái)給散熱器通過(guò)風(fēng)速?gòu)?qiáng)制補(bǔ)風(fēng)，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)適度冷卻的需要。

發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇風(fēng)量的大小基本取決于風(fēng)速的高低與過(guò)風(fēng)面積的大小。過(guò)風(fēng)面積相同，風(fēng)速越高，風(fēng)量越大；風(fēng)速相同，過(guò)風(fēng)面積越大，風(fēng)量越大。風(fēng)速的高低主要取決于風(fēng)扇葉片的形狀、面積、高度以及轉(zhuǎn)速。傳統(tǒng)的風(fēng)扇葉片形狀設(shè)計(jì)、面積、高度等均為定值，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越快，風(fēng)速越快，風(fēng)速的高低會(huì)影響到風(fēng)量以及噪音的大小。同樣的過(guò)風(fēng)面積，風(fēng)速越高，風(fēng)量越大；氣流之間、空氣與風(fēng)扇頁(yè)片、外框、散熱片之間的摩擦都會(huì)產(chǎn)生噪音，相同的風(fēng)扇、散熱片設(shè)計(jì)，噪音必然會(huì)隨著風(fēng)速的提升而增大?，F(xiàn)有技術(shù)中也有改變風(fēng)扇葉片扭轉(zhuǎn)角的情況，但基本為通過(guò)手動(dòng)調(diào)整的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于車輛的智能風(fēng)扇系統(tǒng)，該智能風(fēng)扇系統(tǒng)能夠提高風(fēng)扇效率，降低發(fā)動(dòng)機(jī)油耗，使風(fēng)扇冷卻能力始終與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工況相匹配。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種上述智能風(fēng)扇系統(tǒng)的控制方法。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于車輛的智能風(fēng)扇系統(tǒng)，其包括壓力源、變角度風(fēng)扇以及與所述變角度風(fēng)扇連接的ECU，所述變角度風(fēng)扇包括風(fēng)扇主體、設(shè)于所述風(fēng)扇主體的葉片扭轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和多個(gè)葉片組件，每個(gè)所述葉片組件包括葉片以及與葉片連接的扇葉轉(zhuǎn)軸，在所述扇葉轉(zhuǎn)軸的自由端設(shè)置有轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊，所述轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊與所述扇葉轉(zhuǎn)軸的軸線不共線；所述扇葉轉(zhuǎn)軸樞接于所述風(fēng)扇主體；所述葉片扭轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括間隔設(shè)于風(fēng)扇主體的上蓋、下蓋以及設(shè)置在上蓋和下蓋之間的活塞，所述上蓋朝向下蓋的一側(cè)設(shè)有壓力源凹槽，在所述上蓋設(shè)置有與壓力源凹槽連通的介質(zhì)通道，所述活塞可滑動(dòng)套設(shè)于所述壓力源凹槽，共同限定出用于容納介質(zhì)的壓力源腔；在所述活塞與下蓋之間設(shè)有彈簧，所述彈簧的兩端分別抵接在所述活塞和所述下蓋上；在所述活塞的外壁上設(shè)置有與所述轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊配合的撥動(dòng)部。

其中，所述活塞為頂部封閉的圓筒形，在所述圓筒形活塞的頂部設(shè)置有凹部，所述壓力源腔位于所述凹部?jī)?nèi)，在所述圓筒形活塞的外壁設(shè)置有環(huán)形軌道，所述環(huán)形軌道的圓心位于所述圓筒形活塞的軸線上，所述轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊滑動(dòng)連接在所述環(huán)形軌道中。

其中，所述活塞為頂部封閉的圓筒形，在所述圓筒形活塞的頂部設(shè)置有凹部，所述壓力源腔位于所述凹部?jī)?nèi)，在所述圓筒形活塞的外壁設(shè)置有與各轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊相對(duì)應(yīng)的環(huán)形軌道，每個(gè)所述轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊滑動(dòng)連接在相對(duì)應(yīng)的環(huán)形軌道中。

其中，還包括設(shè)置在車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)上的水溫傳感器，所述水溫傳感器與所述ECU連接。

其中，還包括設(shè)置在所述介質(zhì)通道的入口處的比例閥，所述比例閥與所述ECU連接。

其中，所述比例閥為電氣比例閥或電液比例閥。

其中，所述彈簧的數(shù)量為多根。

本發(fā)明還公開(kāi)一種用于車輛的智能風(fēng)扇系統(tǒng)的控制方法，其包括正常工作模式，所述正常工作模式包括：

步驟S1，檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)，如果啟動(dòng)，ECU控制介質(zhì)通道內(nèi)的壓力為第一標(biāo)定壓力，以使葉片的扭轉(zhuǎn)角調(diào)整為正向最小值；

步驟S2，當(dāng)檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水水溫上升時(shí)，ECU控制介質(zhì)通道內(nèi)的壓力逐漸減小，以使葉片的扭轉(zhuǎn)角逐漸增大；

步驟S3：當(dāng)檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水水溫穩(wěn)定后，ECU控制介質(zhì)通道內(nèi)的壓力為0，以使葉片的扭轉(zhuǎn)角調(diào)整為正向最大值。

其中，所述正常工作模式還包括：

步驟S4：當(dāng)檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水水溫下降時(shí)，ECU控制介質(zhì)通道內(nèi)的壓力逐漸增大，以使葉片的扭轉(zhuǎn)角逐漸減小。

其中，還包括非正常工作模式：當(dāng)檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水水溫度持續(xù)上升時(shí)，ECU控制介質(zhì)通道內(nèi)的壓力為最大值，以使葉片的扭轉(zhuǎn)角度調(diào)整為反向最大值，并持續(xù)預(yù)定時(shí)間段。

(三)有益效果

本發(fā)明提供的用于車輛的智能風(fēng)扇系統(tǒng)及其控制方法根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工況通過(guò)ECU對(duì)風(fēng)扇葉片的扭轉(zhuǎn)角進(jìn)行適時(shí)連續(xù)的調(diào)整，以使風(fēng)扇冷卻能力始終與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工況相匹配，避免風(fēng)扇突然啟動(dòng)引起的噪音及瞬時(shí)的功率損耗，使風(fēng)扇效率和風(fēng)扇噪聲達(dá)到最好，并且降低了冷卻系統(tǒng)的能量損失，有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。

附圖說(shuō)明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一種用于車輛的智能風(fēng)扇系統(tǒng)的示意圖；

圖2為圖1中的變角度風(fēng)扇的局部剖視圖；

圖3示出了圖2中的活塞與轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊的連接關(guān)系的一個(gè)實(shí)施例的爆炸示意圖；以及

圖4示出了圖2中的活塞與轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊的連接關(guān)系的另一個(gè)實(shí)施例的爆炸示意圖。

圖中，1：風(fēng)扇主體；2：發(fā)動(dòng)機(jī)；3：ECU；4：壓力源；5：比例閥；6：水溫傳感器；10：下蓋；11：介質(zhì)通道；12：介質(zhì)流入接頭組件；13：活塞；14：彈簧；15：轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊；16：扇葉轉(zhuǎn)軸；17：葉片；18：上蓋；19：壓力源腔；20：偏心軸。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

圖1和圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一種用于車輛的智能風(fēng)扇系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。如圖所示，該智能風(fēng)扇系統(tǒng)包括壓力源4、變角度風(fēng)扇以及與該變角度風(fēng)扇1連接的ECU3。其中，變角度風(fēng)扇包括風(fēng)扇主體1、設(shè)于風(fēng)扇主體1的葉片扭轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和多個(gè)葉片組件。每個(gè)葉片組件包括葉片17以及與葉片17連接的扇葉轉(zhuǎn)軸16，在扇葉轉(zhuǎn)軸16的自由端設(shè)置有轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊15，該轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊15與扇葉轉(zhuǎn)軸16的軸線不共線。該扇葉轉(zhuǎn)軸16樞接于風(fēng)扇主體1。葉片扭轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括間隔設(shè)于風(fēng)扇主體1的上蓋18、下蓋10以及設(shè)置在上蓋18和下蓋10之間的活塞13，上蓋18朝向下蓋10的一側(cè)設(shè)有壓力源凹槽，在上蓋18設(shè)置有與壓力源凹槽連通的介質(zhì)通道11，活塞13可滑動(dòng)套設(shè)于該壓力源凹槽，共同限定出用于容納介質(zhì)的壓力源腔19；具體地，在上蓋18上設(shè)置有接頭12，在該接頭12上設(shè)置有介質(zhì)通道11，該介質(zhì)通道11的一端與壓力源腔19連通，該介質(zhì)通道11的另一端用于與壓力源4連通。在活塞13和下蓋10之間設(shè)有彈簧14，該彈簧14的兩端分別抵接在活塞13和下蓋10上，使得彈簧14的作用力方向與活塞13受壓力源腔的作用力方向相反。并且，在活塞13的外壁上設(shè)置有與轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊15配合的撥動(dòng)部。優(yōu)選風(fēng)扇主體1與上蓋18為一體結(jié)構(gòu)。。

具體地，如圖3所示，活塞13采用頂部封閉的圓筒形，在該圓筒形活塞的頂部設(shè)置有凹部，壓力源腔19位于凹部?jī)?nèi)，在圓筒形活塞13的外壁上設(shè)置有形成撥動(dòng)部的環(huán)形軌道，該環(huán)形軌道的圓心位于圓筒形活塞13的軸線上，轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊15滑動(dòng)連接在該環(huán)形軌道中。

轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊15通過(guò)偏心軸20與扇葉轉(zhuǎn)軸16連接，在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊15套設(shè)在偏心軸20上。優(yōu)選轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊15采用尼龍等非金屬材質(zhì)，以避免與環(huán)形軌道直接剛性摩擦。

此外，該變角度風(fēng)扇1還包括設(shè)置在介質(zhì)通道11的入口處的比例閥5，該比例閥5與ECU3連接，以便通過(guò)ECU3控制比例閥5的開(kāi)度。當(dāng)壓力源4采用液壓源時(shí)，該比例閥5優(yōu)選采用電液比例閥或其他能控制液體壓力、流量可調(diào)的裝置，當(dāng)壓力源4采用氣壓源時(shí)，該比例閥5優(yōu)選采用電氣比例閥或其他能控制氣體壓力、流量可調(diào)的裝置。

需要說(shuō)明的是，雖然在該實(shí)施例中在活塞13和下蓋10之間布置有多根彈簧14，這些彈簧14繞下蓋10的中心軸線均勻分布，以使得活塞13受力均勻，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，彈簧14也可以設(shè)置一根，這一根彈簧14優(yōu)選設(shè)置在下蓋10的中心軸線上。

葉片17的扭轉(zhuǎn)角變化實(shí)現(xiàn)過(guò)程及原理如下：

液壓油(或壓縮空氣)從壓力源4經(jīng)過(guò)介質(zhì)通道11進(jìn)入壓力源腔19，當(dāng)油壓(或氣壓值)大于彈簧14的彈力時(shí)，在壓力的作用下，推動(dòng)活塞13下行，活塞13的下行直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊15和活塞13的相互配合轉(zhuǎn)化為扇葉轉(zhuǎn)軸16的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而使連接于扇葉轉(zhuǎn)軸16上的葉片17的扭轉(zhuǎn)角度發(fā)生變化。當(dāng)液壓油(或壓縮空氣)壓力減小，在彈簧14的彈力作用下，推動(dòng)活塞13上行，活塞13的上行直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊15和活塞13的相互配合轉(zhuǎn)化為扇葉轉(zhuǎn)軸16的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而使連接于扇葉轉(zhuǎn)軸16上的葉片17的扭轉(zhuǎn)角度回位。通過(guò)ECU3調(diào)整比例閥5的開(kāi)度來(lái)調(diào)整壓力源腔19的壓力，進(jìn)而調(diào)整葉片17的扭轉(zhuǎn)角。葉片17的扭轉(zhuǎn)角初始角度為正向最大值，該值為風(fēng)扇風(fēng)量最大時(shí)的工作角度此時(shí)彈簧14處于初始狀態(tài)。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種用于車輛的智能風(fēng)扇系統(tǒng)的控制方法，其包括正常工作模式，該正常工作模式包括以下步驟：

步驟S1，檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)2的啟動(dòng)信號(hào)，如果啟動(dòng)，ECU3控制介質(zhì)通道11的壓力為第一標(biāo)定壓力，以將葉片17的扭轉(zhuǎn)角調(diào)整至正向最小值α(可以等于或接近0°)；具體地，通過(guò)ECU3控制比例閥5的開(kāi)度處于第一開(kāi)度，從而使介質(zhì)通道11內(nèi)的壓力調(diào)整為第一標(biāo)定壓力，以將葉片17的扭轉(zhuǎn)角調(diào)整至正向最小值α。由于發(fā)動(dòng)機(jī)2啟動(dòng)時(shí)，水溫很低，散熱器散熱基本不需要風(fēng)扇補(bǔ)風(fēng)散熱，此時(shí)ECU3控制比例閥5至第一開(kāi)度，進(jìn)而使進(jìn)入風(fēng)扇的油壓(或者氣壓)控制在第一標(biāo)定壓力，在該狀態(tài)下，彈簧14被壓縮至使葉片17的扭轉(zhuǎn)角正向最小值的位置，在該狀態(tài)下，風(fēng)扇功耗、噪聲、風(fēng)量最小。

步驟S2，當(dāng)檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)2冷卻水水溫上升時(shí)，ECU3控制介質(zhì)通道11的壓力逐漸減小，以使葉片17的扭轉(zhuǎn)角逐漸增大；具體地，發(fā)動(dòng)機(jī)2水溫上升過(guò)程中，ECU根據(jù)水溫傳感器6的信號(hào)反饋，通過(guò)ECU3控制比例閥5的開(kāi)度逐漸減小，進(jìn)而使進(jìn)入風(fēng)扇的油壓(或氣壓)減小，彈簧14逐漸復(fù)位，進(jìn)而控制葉片17的扭轉(zhuǎn)角逐漸變大，風(fēng)扇風(fēng)量隨著水溫上升逐漸變大，冷卻能力逐漸增強(qiáng)。

步驟S3：當(dāng)檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)2冷卻水的溫度穩(wěn)定后，ECU3控制介質(zhì)通道11的壓力為0，以使葉片17的扭轉(zhuǎn)角調(diào)整至初始角度(即正向最大值)；具體地，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)2進(jìn)入最佳工作狀態(tài)，達(dá)到熱平衡后，ECU3控制比例閥5開(kāi)度變?yōu)?，此時(shí)風(fēng)扇的進(jìn)油(或進(jìn)氣)被切斷，彈簧14復(fù)位完畢，葉片17的扭轉(zhuǎn)角變?yōu)槌跏冀嵌?，此時(shí)風(fēng)扇風(fēng)量最大，冷卻能力最強(qiáng)。

優(yōu)選地，該正常工作模式還包括步驟S4：當(dāng)檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)2冷卻水的水溫下降時(shí)，ECU3控制介質(zhì)通道11的壓力逐漸增大，以使葉片17的扭轉(zhuǎn)角逐漸減??；具體地，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)2負(fù)荷減小，水溫逐漸下降時(shí)，ECU3根據(jù)水溫傳感器6的信號(hào)反饋，控制比例閥5的開(kāi)度從0逐漸增大，進(jìn)而使進(jìn)入風(fēng)扇的油壓(或氣壓)逐漸增大，彈簧14再次被逐漸壓縮，進(jìn)而使葉片17的扭轉(zhuǎn)角逐漸變小，使風(fēng)扇風(fēng)量逐漸變小，從而使風(fēng)扇的冷卻能力始終與發(fā)動(dòng)機(jī)2的工作狀態(tài)相匹配。

進(jìn)一步地，該控制方法還包括非正常工作模式：當(dāng)檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)2冷卻水的溫度持續(xù)上升時(shí)，ECU3控制介質(zhì)通道11的壓力為最大值，以使葉片17的扭轉(zhuǎn)角調(diào)整為反向最大值，并持續(xù)預(yù)定時(shí)間段。具體地，在農(nóng)機(jī)等特殊使用環(huán)境下，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)2的散熱器被雜物堵塞，使水溫持續(xù)上升時(shí)，當(dāng)水溫達(dá)到標(biāo)定的警戒值時(shí)，ECU3控制比例閥5開(kāi)度到最大值，進(jìn)而使進(jìn)入風(fēng)扇的液壓(或氣壓)為最大，此時(shí)彈簧14被完全壓縮，這時(shí)使葉片17的扭轉(zhuǎn)角變?yōu)榉聪蜃畲笾担癸L(fēng)向發(fā)生變化，風(fēng)扇由吸風(fēng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化為吹風(fēng)狀態(tài)，散熱器堵塞被吹散；同時(shí)ECU3可控制比例閥5開(kāi)啟預(yù)定時(shí)間段，雜物清除完畢后ECU3控制比例閥5的開(kāi)度變?yōu)?，彈簧14復(fù)位，使葉片17的扭轉(zhuǎn)角復(fù)位至正向最大值，繼續(xù)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)2。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例與實(shí)施例1基本相同，為了描述的簡(jiǎn)要，在本實(shí)施例的描述過(guò)程中，不再描述與實(shí)施例1相同的技術(shù)特征，僅說(shuō)明本實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處：

如圖4所示，活塞13采用頂部封閉的圓筒形，在該圓筒形活塞的頂部設(shè)置有凹部，壓力源腔19位于凹部?jī)?nèi)，在圓筒形活塞13的外壁上設(shè)置有多個(gè)環(huán)形軌道，每個(gè)環(huán)形通道分別與相應(yīng)的一個(gè)轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊15配合，也就是說(shuō)，每個(gè)轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊15滑動(dòng)連接在相應(yīng)的環(huán)形軌道中。為了保證轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊15在預(yù)設(shè)的位置能夠固定，在環(huán)形軌道相應(yīng)的位置處設(shè)置有彈性凸起(未示出)，當(dāng)活塞13的直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊15和活塞13的相互配合轉(zhuǎn)化為扇葉轉(zhuǎn)軸16的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)扇葉轉(zhuǎn)軸16到達(dá)預(yù)設(shè)位置，通過(guò)彈性凸起將轉(zhuǎn)軸浮動(dòng)塊15固定，以使得葉片在預(yù)設(shè)的角度固定。

綜上所述，本發(fā)明提供的用于車輛的智能風(fēng)扇系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工況通過(guò)ECU3對(duì)葉片17的扭轉(zhuǎn)角進(jìn)行適時(shí)連續(xù)的調(diào)整，以使風(fēng)扇冷卻能力始終與發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工況相匹配，避免風(fēng)扇突然啟動(dòng)引起的噪音及瞬時(shí)的功率損耗，使風(fēng)扇效率和風(fēng)扇噪聲達(dá)到最好，并且降低了冷卻系統(tǒng)的能量損失，有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。