车辆冷却风扇电液比例液压系统分析及试验研究

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Analysis and Experiment Study for the Electro-hydraulic ProportionalHydraulic System of the Vehicle Cooling FanTIAN Xiaoyan ，LIU Haibing ，XU Shihui。， MAI Jingdong(1.China North Vehicle Research Institute，Beijing 100072，China；2.Fengtaixi Railway Station，Beijing 100071，China)Abstract：The technology of the electro-hydraulic proportional hydraulic system of the vehicle cooling fan has wide applicationprospect.Farther experiment study was carried out on the basis of the analysis to this system. The results show that the electro-hy-draulic proportional technology applied to the cooling fan hydraulic driving system has obvious technical advantages。

Keywords：Coofing fan；Electro-hydraulic proportional technology；Hydraulic system；Experiment study为满足现代车辆发展的需要，车辆冷却风扇的转速应不受发动机转速变化的影响，在车辆高、低速行驶时，都应具有足够的冷却风量，且产生的噪声要低。对于这样的要求，传统的冷却风扇传动方式已很难满足要求。发达国家在20世纪90年代已经推出了应用电液比例技术控制冷却风扇转速的新方法，该方法已应用于豪华型轿车上。

将电液比例技术应用于车辆冷却风扇液压系统，液压泵输出的压力和流量可根据负载的需求来变化，相对于传统的冷却风扇传动方式来说具有可控的风扇速度，能使发动机工作在最佳状况，有明显的节油降噪效果；安装位置灵活，能最好地利用车辆空间；可以减少或消除车辆风扇冲击功率载荷与冲击热载荷对发动机工作状态及寿命的影响。所以，应开展车辆冷却风扇电液比例液压系统的分析及试验研究，该技术具有广阔的应用前景。

1 工作原理原理图如图 1所示，该系统是以ECU来控制比例阀的开度进而达到对冷却风扇转速的控制，工作原理为：从总线采集来的温度信号传给电控单元 ECU，ECU处理该信号后，发出控制信号，进而调节比例阀的输入电压，由于比例阀的开度与输入电压成比例，所以随输入电压的改变，可改变比例阀前后的压差，泵斜盘的摆角随之发生变化，从而控制其输出流量，改变马达的转速，达到冷却风扇根据设定好的温度参数自动调速的目的。

图 1 系统原理图当泵输入转速-定时，泵输出流量会随外部控制信号变化而变化，当温度信号较低时，比例节流阀前后节流压差大，泵处于较小排量，泵输出流量小，冷却风扇低速运转；反之，比例节流阀前后压差小，泵处于较大排量，泵输出流量大，冷却风扇高速运转。

当泵输入转速增大时，在温度信号不变的情况下，比例节流阀前后压差会增大，泵排量会自动减小，保持泵输出流量恒定。

根据以上工作原理，当泵的输入转速达到-定值且温度达到设定值时，该系统可实现恒流量输出，这样冷却风扇转速可不受发动机转速变化的影响，当发收稿日期：201，2-01-11作者简介：田小燕 (1979-)，女，工程硕士，高级工程师，主要从事车辆冷却风扇及风扇传动系统的设计和研究工作。

第2期 田小燕 等：车辆冷却风扇电液比例液压系统分析及试验研究 ·7l·动机转速在-定范围内波动时，冷却风扇可保持转速稳定。

l-油箱2-粗过滤器3-温度计频异步电力测功机5、ll-转速表6、12-扭矩仪 泵8-比例节流阀9-压力表l 马达l 冷却风扇14-精过滤器l 散热器图2 试验原理简图试验方案为：试验台动力驱动泵，通过手动调节风扇控制器的温度输入信号，风扇控制器输出相应的的电压信号给比例节流阀，控制泵斜盘到相应的位置，改变泵的输出流量，使马达的转速随风扇控制器电压信号的变化而变化，从而控制冷却风扇转速。

为了得到详细的试验数据，对该系统进行深入的分析，在试验过程中，分别对应不同的泵的输入转速记录了5组 (每组26个点)试验数据。为了验证液压油温度对风扇转速随比例阀输入电压的变化曲线的影响，对最后-组试验数据 (即泵的输入转速为2 800 r/min)在不同的油温下，分别又记录了3组试验数据。

试验结果分析：(1)由图 3可以发现：当泵的输入转速恒定时，冷却风扇的转速与比例阀输入电压值呈线性关系；当泵的输入转速在 1 800 r/min以上时，风扇转速随比例阀输入电压的变化曲线基本上是重合的，这说明当比例阀的输入电压值不变，泵的输入转速在-定范围内发生变化时 ，该液压系统 中的泵能实现恒流量输出 (即冷却风扇能恒定在某-转速)；当泵的输入转速低于1 800 r/rain时，风扇转速不仅与比例阀输入电压的大小有关，同时也受泵的输入转速的限制。

(2)由图3还可以看出：曲线上对应比例阀输入电压为2 V左右处，均有-个小的鼓包。在试验过程中尧现：当比例阀输入电压为2 V左右时，风扇转速存在不稳定的现象。分析其原因为：在该点附近冷却风扇液压传动系统的频率与试验台的固有频率相等，从而产生共振所致。

0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6比例 阀输入 电压，v图3 对应泵的不同输入转速，风扇转速随比例阀输入电压的变化曲线(3)由图4可以看出：当油温接近时，风扇转速随比例阀输入电压的变化曲线基本接近；而当油温比较高时，整个系统的效率将降低，风扇转速随比例阀输入电压的变化曲线呈平行下移趋势。这是由于当油温升高时，液压油的黏度降低，整个系统的泄漏量增大所致。

0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6比例阀输入电压，v图 4 泵转速 2 800 r/rain时，不同油温下的风扇转速随比例阀输入电压的变化曲线(4)试验 中，对 风扇转速同-组试验数据，随机记录了风扇转速上升及下降过程中，相同的比例阀输入电压值对应 的风扇转速，发现其下降过程中的 网转速值略高于上升过程中的转速值，变化比例 阀输入电压值风扇转速上升及下降过程变化趋势示意图趋势示意图如图5所示，对其进行分析发现这是由于比例阀本身存在滞环所导致的。

3 结束语通过对车辆冷却风扇电液比例液压系统的分析及(下转第95页)4 3 3 2 2 1 l O -I-ul田. n0 ×)、耀螂鹰区4 3 3 2 2 1 1 々 I哪.Jne ×)，j 毒毒退区第2期 康多祥 等：-种液压伺服阀的复位机构 ·95·滑阀控制腔3内端面之间设-弹簧底座4，弹簧底座4上与压缩弹簧 1对接的位置处有凹槽。

液压伺服阀的复位机构的弹簧底座4或安装于压缩弹簧1与功率级滑阀控制腔3内端面之间，或与功率级滑阀控制腔3内端壁为-体。