本发明涉及一种电控硅油风扇，具体涉及一种带辅助出油孔的温控硅油离合器及控制方法。
背景技术：
商用车平台上，给发动机系统散热主要是通过各类发动机风扇来完成的，风扇从早期无法调速的直连风扇，到有限转速挡位的电磁风扇，再到无极变速的硅油风扇，发动机风扇调速要求越来越准确，响应时间要求越来越短。目前市场上主流风扇为硅油风扇(包括温控和电控硅油风扇)，其中温控硅油风扇相对于电控硅油风扇成本低，结构简单，不易损坏，一直保有较大的商用车市场份额。
随着国ⅵ排放的引入，各大商用车及发动机公司对于发动机冷却提出了更高的要求：有限的舱体布置空间、更大的散热量、更高的散热效率以及更低的噪音，这对硅油离合器提出了更高要求：扭矩更大、散热更好以及可靠性更强。由于风扇与离合器进行匹配后安装在发动机曲轴或者风扇托架上，当风扇旋转后，离合器输出的扭矩动能无法全部转化为风扇运转的消耗，势必会额外产生滑差热能量，这部分能量如果无法及时释放，会提升离合器本体温度，导致硅油离合器内部的硅油在高温下变质，导致扭矩转换为风扇运转功的效率变低，产生更多滑差热能量，形成恶性循环，加剧硅油变质，甚至会引起离合器内部的轴承、密封圈等关键零部件的高温失效。
对于温控硅油离合器而言，考虑到客户认可的成本较低，不愿意另外开外壳体模具，因而无法通过增加离合器表面的翅片数量或优化翅片结构来完成散热能力提升；同时因温控硅油离合器是通过外界的温度进行工作状态的转换，例如啮合、全啮合和分离状态，而无法通过整车ecu控制工作状态的转换，无法迅速切换工作状态，因而大扭矩离合器散热问题一直存在。
技术实现要素：
为解决以上问题，本发明提供一种带辅助出油孔的温控硅油离合器，通过辅助出油机构，短时间内加大硅油工作腔内的硅油量，以缩短硅油风扇进入全啮合状态的时间，避开了发热较为严重的无极变速区域，从而保证了温控硅油离合器的工作健康。
本发明采用的技术方案是：一种带辅助出油孔的温控硅油离合器，包括前盖、后盖、主动盘和分开盘，所述前盖、后盖和主动盘相互装配在一起，所述前盖与主动盘之间的齿槽，以及所述后盖和主动盘之间的齿槽，形成硅油工作腔；所述前盖与主动盘设有硅油储油腔；所述分开盘将硅油储油箱与硅油工作腔分隔开；其特征在于：所述分开盘上设有主出油孔和辅助出油孔，所述主出油孔和辅助出油孔均连通硅油储油腔和硅油工作腔；所述分开盘上设有用于开启或关闭主出油孔的主出油机构和用于开启或关闭辅助出油孔的辅助出油机构。
作为优选，所述主出油机构包括阀杆、阀针和主感温片，所述阀杆一端固定在分开盘上，另一端按压住主出油孔，所述主感温片固定在前盖上，所述阀针设置在主感温片和阀杆之间；当环境温度低时，所述主感温片不动作，所述阀针不运动并保持给予阀杆压力，所述阀杆关闭主出油孔；当所述前盖的温度升高时，所述主感温片动作，带动所述阀针运动，所述阀针给予阀杆的压力降低，所述阀杆开启主出油孔。
进一步的，所述主感温片采用温度敏感型金属。
作为优选，所述辅助出油机构包括辅助感温片，所述辅助感温片一端固定设置在分开盘上，另一端按压住辅助出油孔；当离合器内部温度升高到设定温度时，所述辅助感温片动作，打开辅助出油孔。
进一步的，所述辅助感温片设置在分开盘靠前盖一侧。
进一步的，所述辅助感温片采用温感灵敏金属。
作为优选，法兰轴一端与发动机主轴固定连接，另一端穿过后盖与主动盘固定连接，同步旋转；所述后盖与硅油风扇扇叶固定连接。
一种带辅助出油孔的温控硅油离合器的控制方法，其特征在于：分为四个阶段控制：
第一阶段：用于模拟整车冷启动阶段，由于发动机温度低，风扇仅需怠速运行，此时主感温片不发生弹性形变，阀针和阀杆受到主感温片压力，阀杆关闭主出油孔；同时离合器内温度低，辅助感温片不发生形变，辅助感温片关闭辅助出油孔，硅油工作腔内仅有少量硅油，当发动机保持高转速时，风扇转速迅速下降；
第二阶段：用于模拟整车散热阶段前期，此时发动机内部温度高，风扇需要运行以给发动机散热，此时主感温片动作，带动阀针和阀杆运动，主出油孔逐步打开，硅油逐渐流入硅油工作腔内，硅油传递的扭矩逐步增加，风扇转速提升，但离合器内部的滑差热没有累积到辅助感温片打开的限值，辅助出油孔仍未打开；
第三阶段：用于模拟整车散热阶段后期，此时离合器的滑差热积累达到辅助感温片打开的限值，辅助感温片逐步打开辅助出油孔，此时辅助出油孔和主出油孔均打开，硅油流入硅油工作腔内的速度加快，硅油风扇的转速呈直线提升；
第四阶段：用于模拟整车全啮合状态，当硅油风扇转速达到了输入转速的80％，离合器正式进入全啮合状态，内部绝大部分硅油已经流入硅油工作腔内，此时风扇转速逐步增加到最大，发动机系统快速散热；当发动机的温度降低到安全值后，风扇重新进入第二阶段，周期往复工作。
本发明取得的有益效果是：通过主出油机构控制主出油孔的开合，另外额外设计一个辅助出油孔，并通过辅助出油机构来控制辅助出油孔的开合；当硅油离合器的内部温度进入危险工作区域内时，辅助出油机构的辅助感温片开始变形，辅助出油孔会逐步打开，此时主出油孔及辅助出油孔全打开，加大了硅油注入到离合器工作腔体内的量；反之当离合器内部温度没有进入危险区域时，辅助双金属片不变形，辅助出油孔不打开。本发明具有以下优点：
1、在分开盘上布置辅助感温片、阀杆及双出油孔(主出油孔和辅助出油孔)，其中辅助感温片和辅助出油孔为一对出油机构，阀杆和主出油孔为另一对出油机构，相较于传统温控离合器而言额外增加了一对出油机构，一旦离合器内部温度过高时，辅助感温片即按照设定温度打开辅助出油孔，离合器即快速进入全啮合状态，保证了硅油离合器的热健康，延长了硅油离合器的使用寿命；
2、传统温控离合器的工作仅依赖于周边环境温度，而不支持发动机系统的闭环控制，无法通过发动机的控制而规避高温区域，因而一旦涉及大扭矩温控离合器开发，滑差热过高就是一道难题，而以往的设计思路就是不断加强离合器自身的散热，以满足滑差热的释放，其投入成本较高，例如设计新离合器前、后盖时花费的人力，时间成本以及前、后盖的相关模具费用；而本发明，可以使温控离合器有效的避开高温区域，降低成本，降低开发大扭矩离合器的门槛；
3、辅助感温片采用温度敏感型金属，通过辅助感温片这一高精度感温部件来控制辅助出油孔的开度，离合器整体的控制性能较精确，响应速度快；而且本发明相较于其它大扭矩温控离合器，结构简单，可靠性高；
4、辅助感温片是由基本的金属加上辅助金属共同调配形成，其中辅助金属成分可以进行调整，当温控硅油离合器的扭矩提升时，其产生的滑差热将会变大，因而对应的双金属片也需要依据实际的滑差热进行调整以契合新的离合器，因此本发明中的双金属片具有良好的适配性。
附图说明
附图1为的硅油离合器的结构示意图；
附图2为前盖的结构示意图；
附图3为分开盘的结构示意图；
附图4为离合器滑差热图谱；
附图5本发明搭配扇叶的模拟测试曲线；
附图标记：1.1、主感温片；1.2、阀针；1.3、分开盘；1.4、阀杆；1.5、后盖；1.6、主动盘；1.7、前盖；1.8、主出油孔；1.9、硅油储油腔；1.10、硅油工作腔；1.11、法兰轴；3.1、辅助出油孔；3.2、辅助感温片；3.3、底部金属块；4.2、硅油低温线；4.3、硅油常温线；4.4、硅油高温线；4.5、硅油离合器工作区域线；5.1、风扇输入转速；5.2、主、辅助的出油孔打开时风扇啮合状态；5.3、全啮合状态；5.4、主出油孔打开风扇啮合状态；5.5、风扇怠速状态。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，本发明的一种带辅助出油孔的温控硅油离合器，包括前盖1.7、后盖1.5、主动盘1.6和分开盘1.3，前盖1.7、后盖1.5和主动盘1.6相互装配在一起，前盖1.7与主动盘1.6之间的齿槽，以及后盖1.5和主动盘1.6之间的齿槽，形成硅油工作腔；前盖1.7与主动盘1.6设有硅油储油腔1.9；分开盘1.3将硅油储油腔1.9与硅油工作腔1.10分隔开；法兰轴1.11一端与发动机主轴固定连接，另一端穿过后盖1.5与主动盘1.6固定连接，同步旋转；后盖1.5与硅油风扇扇叶固定连接。
主动盘1.6可以通过法兰轴1.11直接接收到发动机主轴的扭矩，前盖1.7、后盖1.5和主动盘1.6间的相互运动是通过硅油工作腔1.10内的硅油得以实现，具体来说是通过硅油的剪切力，将主动盘1.6的扭矩传递给前盖1.7和后盖1.5，从而带动整个硅油风扇工作，其中硅油传递扭矩的过程中会产生大量热(又叫滑差热)，并会使硅油发热，如果硅油温度过高，会逐渐变质，因此滑差热直接关系到硅油的使用寿命；而从整体上看，滑差热是发动机主轴传递扭矩时产生的热损耗，是不必要的消耗，过高的滑差热会降低发动机效率。
结合图2-3所示，本实施例中，分开盘1.3开有主出油孔1.8和辅助出油孔3.1，主出油孔1.8和辅助出油孔3.1均连通硅油储油腔1.9和硅油工作腔1.10；分开盘1.3上设有用于开启或关闭主出油孔1.8的主出油机构和用于开启或关闭辅助出油孔3.1的辅助出油机构。
本发明通过在分开盘1.3上额外增加一个辅助出油孔3.1，并辅助出油机构对辅助出油孔3.1进行打开和关闭控制，当硅油离合器的内部温度进入危险工作区域内时，辅助出油机构控制辅助出油孔3.1逐步打开，此时主出油孔1.8和辅助出油孔3.1全打开，加大了硅油注入到离合器工作腔体内的量；反之当离合器内部温度没有进入危险区域时，辅助出油机构控制辅助出油孔3.1不打开。
本实施例中，主出油机构包括阀杆1.4、阀针1.2和主感温片1.1，阀杆1.4一端固定在分开盘1.3上，另一端按压住主出油孔1.8，所主感温片1.1固定在前盖1.7上，阀针1.2设置在主感温片1.1和阀杆1.4之间；当环境温度较低时，主感温片1.1不动作，阀针1.2不运动并保持给予阀杆1.4压力，阀杆1.4关闭主出油孔1.8；当前盖1.7的环境温度升高到设定温度时，主感温片1.1动作，带动阀针1.2运动，阀针1.2给予阀杆1.4的压力降低，阀杆1.4开启主出油孔1.8。
本实施例中，主感温片1.1采用温度敏感型金属，当环境温度较低时，主感温片1.1不发生形变；当外界温度升高时，主感温片1.1会变形凸起并带动底部压装的金属块一起上移，进而带动阀针1.2逐步向上移动，减轻给予阀杆1.4的压力。阀杆1.4和阀针1.2均采用金属材质。
本实施例中，辅助出油机构包括辅助感温片3.2，辅助感温片3.2一端固定设置在分开盘1.3上，另一端按压住辅助出油孔3.1；当离合器内部温度升高到设定温度时，辅助感温片3.2动作，打开辅助出油孔3.1。
本实施例中，辅助感温片3.2设置在分开盘1.3靠前盖1.7一侧。根据分开盘1.3的具体结构，也可将辅助感温片3.2设置在分开盘1.3靠后盖1.6一侧，只要能满足辅助感温片3.2随温度变化，发送变形时，能够打开或关闭辅助出油孔3.1即可。
本实施例中，辅助感温片3.2采用温感灵敏金属，用于感知辅助出油孔3.1附近温度，当温控离合器内部温度较高时，辅助感温片3.2就会凸起，并带动底部金属块3.3一起打开辅助出油孔3.1。辅助出油孔3.1是分开盘1.3上额外的机加孔，用于辅助主出油孔1.8，可加快硅油从硅油储油腔1.9流入到硅油工作腔1.10中，使得温控硅油离合器可以快速啮合。
不同输出扭矩的离合器，其内部的硅油剪切力所产生的热量也不同，因此本发明中的辅助感温片3.2，其金属配方可依据不同输出扭矩的离合器进行调整，以提高其适用于不同平台的温控离合器。本发明是温控硅油离合器中的一种优选，适用于高输出扭矩的温控离合器散热。
如附图4所示，硅油风扇工作时，需要考虑滑差热的4条区域边界线，分别是硅油低温线4.2、硅油常温线4.3和硅油高温线4.4，以及硅油离合器工作区域线4.5。
硅油低温线4.2左边区域表示，在相应发动机转速时，离合器滑差热低，离合器可以正常工作；硅油低温线4.2右边区域至硅油常温线4.3左边区域间的部分，表示离合器的滑差热正常，离合器可以正常工作；硅油常温线4.3右边区域至硅油高温线4.4左边区域间的部分，表示离合器的滑差热较高，若在该区间内运行，会降低离合器的寿命；硅油高温线4.4右边区域表示，离合器的滑差热最高，若在该区间内运行，会毁坏离合器；硅油离合器工作区域线4.5可以沿着发动机转速进行左、右平移，上述滑差热的安全区域为硅油常温线4.3左边区域，在这个范围内滑差热会正常，离合器本身可以无极变速。现在许多大扭矩离合器搭载的发动机平台因为转速较高，硅油离合器工作区域线4.5经常会处于硅油常温线4.3边界右边区域，如果硅油离合器按照之前无极变速进行运行，滑差热会偏高，离合器寿命会降低，为了避免硅油常温线4.3右边区域，本发明采用加快出油速度，提前让离合器进入啮合状态，避开滑差热高温区域，以保障离合器安全，例如本图中当发动机转速达到2500rpm时，如果离合器工作在1200rpm～2100prm间，离合器将滑差过大并导致寿命降低；若快速啮合，风扇转速将快速超过2100rpm，避开滑差热高的区域，以保护离合器寿命。
如附图5所示，本发明搭配扇叶进行性能测试中，风扇输入转速5.1是上方曲线，风扇实际转速是下方曲线，温控硅油风扇经过了四个工作状态，其中风扇怠速状态5.5，主出油孔打开时风扇啮合状态5.4，主要和辅助出油孔都打开时风扇啮合状态5.2，以及80％全啮合转速开始的全啮合状态5.3。
本发明的一种带辅助出油孔的温控硅油离合器的控制方法，分为四个阶段控制：
第一阶段(风扇怠速状态5.5)：对应于时间轴30～40s，该阶段多半发生在商用车长时间停车后，发动机已经冷却下来，并需要重新点火，此时由于发动机温度较低，风扇仅需要怠速运行，此时主感温片1.1因为环境温度低，不会发生弹性形变，阀针1.2和金属阀杆1.4均受到主双金属片1.1压力而保持闭合状态，主出油孔1.8关闭；此时离合器内温度较低，辅助感温片3.2也不发生形变，因此辅助出油孔3.1也关闭，此时硅油工作腔1.10内仅有少量的硅油，当发动机保持高转速时，风扇转速迅速下降；
第二阶段(主出油孔打开时风扇啮合状态5.4)：用于模拟整车散热阶段前期，对应于时间轴40～60s，此时发动机内部温度高，风扇需要运行以给发动机散热，此时主感温片1.1逐步凸起，带动金属阀针1.2和金属阀杆1.4打开，主出油孔1.8逐步打开，越来越多的硅油因为离心力流入硅油工作腔1.10内，硅油传递的扭矩逐步增加，风扇转速提升，但离合器内部的滑差热还没有累积到辅助感温片3.2打开的阀值，辅助出油孔3.1仍未打开；
第三阶段(主要和辅助出油孔都打开时风扇啮合状态)：用于模拟整车散热阶段后期，对应于时间轴60～62s，此时离合器的滑差热已经积累达到辅助感温片3.2打开的限值，然后辅助感温片3.2逐步打开并带动底部金属块3.3，并打开辅助出油孔3.1，此时双出油(辅助出油孔3.1和主出油孔1.8)全部打开，硅油流入硅油工作腔1.10内的速度加快，硅油风扇的转速呈直线提升；
第四阶段(以及80％全啮合转速开始的全啮合状态5.3)：用于模拟整车全啮合状态，对应于时间轴62～63s，当硅油风扇转速达到了输入转速的80％(附图5中为2000转/分)，离合器正式进入全啮合状态，内部绝大部分硅油已经流入硅油工作腔1.10内，此时风扇转速逐步增加到最大(附图5中为2300转/分)，发动机系统快速散热；当发动机的温度降低到安全值后，风扇重新进入第二阶段，周期往复工作。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要结构特征。本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
1.一种带辅助出油孔的温控硅油离合器，包括前盖(1.7)、后盖(1.5)、主动盘(1.6)和分开盘(1.3)，所述前盖(1.7)、后盖(1.5)和主动盘(1.6)相互装配在一起，所述前盖(1.7)与主动盘(1.6)之间的齿槽，以及所述后盖(1.5)和主动盘(1.6)之间的齿槽，形成硅油工作腔(1.10)；所述前盖(1.7)与主动盘(1.6)设有硅油储油腔(1.9)；所述分开盘(1.3)将硅油储油箱(1.9)与硅油工作腔(1.10)分隔开；其特征在于：所述分开盘(1.3)上设有主出油孔(1.8)和辅助出油孔(3.1)，所述主出油孔(1.8)和辅助出油孔(3.1)均连通硅油储油腔(1.9)和硅油工作腔(1.10)；所述分开盘(1.3)上设有用于开启或关闭主出油孔(1.8)的主出油机构和用于开启或关闭辅助出油孔(3.1)的辅助出油机构。
2.根据权利要求1所述的带辅助出油孔的温控硅油离合器，其特征在于：所述主出油机构包括阀杆(1.4)、阀针(1.2)和主感温片(1.1)，所述阀杆(1.4)一端固定在分开盘(1.3)上，另一端按压住主出油孔(1.8)，所述主感温片(1.1)固定在前盖(1.7)上，所述阀针(1.2)设置在主感温片(1.1)和阀杆(1.4)之间；当环境温度低时，所述主感温片(1.1)不动作，所述阀针(1.2)不运动并保持给予阀杆(1.4)压力，所述阀杆(1.4)关闭主出油孔(1.8)；当环境温度升高到设定值时，所述主感温片(1.1)动作，带动所述阀针(1.2)运动，所述阀针(1.2)给予阀杆(1.4)的压力降低，所述阀杆(1.4)开启主出油孔(1.8)。
3.根据权利要求2所述的带辅助出油孔的温控硅油离合器，其特征在于：所述主感温片(1.1)采用温度敏感型金属。
4.根据权利要求1所述的带辅助出油孔的温控硅油离合器，其特征在于：所述辅助出油机构包括辅助感温片(3.2)，所述辅助感温片(3.2)一端固定设置在分开盘(1.3)上，另一端按压住辅助出油孔(3.1)；当离合器内部温度升高到设定温度时，所述辅助感温片(3.2)动作，打开辅助出油孔(3.1)。
5.根据权利要求4所述的带辅助出油孔的温控硅油离合器，其特征在于：所述辅助感温片(3.2)设置在分开盘(1.3)靠前盖(1.7)一侧。
6.根据权利要求4或5所述的带辅助出油孔的温控硅油离合器，其特征在于：所述辅助感温片(3.2)采用温感灵敏金属。
7.根据权利要求1所述的带辅助出油孔的温控硅油离合器，其特征在于：法兰轴(1.11)一端与发动机主轴固定连接，另一端穿过后盖(1.5)与主动盘(1.6)固定连接，同步旋转；所述后盖(1.5)与硅油风扇扇叶固定连接。
8.一种带辅助出油孔的温控硅油离合器的控制方法，其特征在于：分为四个阶段控制：
第一阶段：用于模拟整车冷启动阶段，由于发动机温度低，风扇仅需怠速运行，此时主感温片(1.1)不发生弹性形变，阀针(1.2)和阀杆(1.4)受到主感温片(1.1)压力，阀杆(1.4)关闭主出油孔(1.8)；同时离合器内温度低，辅助感温片(3.2)不发生形变，辅助感温片(3.2)关闭辅助出油孔(3.1)，当发动机保持高转速时，风扇转速迅速下降；
第二阶段：用于模拟整车散热阶段前期，此时发动机内部温度高，风扇需要运行以给发动机散热，此时主感温片(1.1)动作，带动阀针(1.2)和阀杆(1.4)运动，主出油孔(1.8)逐步打开，硅油逐渐流入硅油工作腔(1.10)内，硅油传递的扭矩逐步增加，风扇转速提升，但离合器内部的滑差热没有累积到辅助感温片(3.2)打开的限值，辅助出油孔(3.1)仍未打开；
第三阶段：用于模拟整车散热阶段后期，此时离合器的滑差热积累达到辅助感温片(3.2)打开的限值，辅助感温片(3.2)逐步打开辅助出油孔(3.1)，此时辅助出油孔(3.1)和主出油孔(1.8)均打开，硅油流入硅油工作腔(1.10)内的速度加快，硅油风扇的转速呈直线提升；
第四阶段：用于模拟整车全啮合状态，当硅油风扇转速达到了输入转速的80％，离合器正式进入全啮合状态，内部绝大部分硅油已经流入硅油工作腔(1.10)内，此时风扇转速逐步增加到最大，发动机系统快速散热；当发动机的温度降低到安全值后，风扇重新进入第二阶段，周期往复工作。
技术总结