节距可变式风扇的节距限制
技术领域
本公开涉及节距可变式风扇的节距的控制，更具体地讲，涉及基于环境条件建立最大节距。
背景技术
许多棉花收割机或其它作业机械具有结合节距可变式风扇以调节气流速率和方向的冷却系统。反向(反转)功能允许风扇从固定的滤网或其它入口表面去除积聚的碎屑，这些碎屑通过限制气流而降低冷却系统的性能。许多作业机械监控作业机械的至少一个系统，并在反向定向和最大节距之间改变风扇叶片的节距。在执行反向功能之前，风扇通常以最大节距工作一段时间。
发明内容
一个实施例是一种风扇组件，该风扇组件具有：风扇毂，该风扇毂具有从其径向延伸并具有可变节距的多个叶片；以及控制器，与风扇组件通信以重新定位多个叶片的节距。其中，控制器基于环境温度建立多个叶片的可变最大节距。
在该实施例的一个示例中，可变最大节距由控制器利用查找表来确定。在另一个示例中，控制器建立用于第一环境温度的第一最大节距和用于第二环境温度的第二最大节距，其中，当第一环境温度低于第二环境温度时，第一最大节距小于第二最大节距。在另一个示例中，在多个叶片以可变最大节距定向之后，控制器使风扇的气流方向反向。在又一示例中，多个叶片的节距通过控制器在最小节距和可变最大节距之间可重新定位。
在另一个示例中，控制器识别多个叶片的期望节距，期望节距不大于最大节距。在该示例的一个方面，基于车辆系统的温度或压力确定期望节距。
另一实施例是一种用于控制节距可变式风扇组件的节距的方法，该方法包括提供风扇毂、从风扇毂沿径向延伸的多个叶片以及控制器，利用控制器基于环境因素识别多个叶片的最大节距，利用控制器将多个叶片的节距角度调节到最小节距和最大节距处的期望节距或在最小节距与最大节距之间的期望节距。
在该实施例的一个示例中，环境因素是环境温度。在另一个示例中，期望节距由控制器通过监控至少一个车辆系统来识别。在该示例的一个方面，由控制器监控的至少一个车辆系统包括发动机冷却剂温度、液压油温度、进气温度或制冷剂压力中的任意一个或多个。
在该实施例的另一个示例中，期望节距由控制器通过监控发动机冷却剂温度、液压油温度、进气温度和制冷剂压力来识别。在该示例的一个方面，控制器选择发动机冷却剂温度、液压油温度、进气温度或制冷剂压力中的任意一个以建立期望节距。
在又一示例中，环境因素是环境温度，并且控制器识别环境温度并将环境温度与参照物进行比较以识别最大节距。在该示例的一个方面，参照物是查找表。
本发明的又一实施例是一种作业机械，该作业机械具有：发动机；车辆系统；风扇组件，具有多个叶片，多个叶片具有可重新定位的节距角；以及控制器，与风扇组件和车辆系统通信以重新定位叶片的节距角。其中，控制器基于环境因素建立多个叶片的可变最大节距。
在该实施例的一个示例中，环境因素是环境温度，并且控制器识别环境温度并将环境温度与参照物进行比较以识别可变最大节距。在该示例的一个方面，参照物是查找表。
在该实施例的又一个示例中，车辆系统包括发动机冷却剂系统、液压油系统、进气系统或制冷系统中的任意一个或多个，并且控制器与车辆系统通信以识别多个叶片的期望节距。在该示例的一个方面，期望节距不大于可变最大节距。
附图说明
通过结合附图参考本公开的实施例的以下描述，本公开的上述方面和获得它们的方式将变得更加明显，并且本公开本身将被更好地理解，其中：
图1是根据一个实施例的收割机的透视图；
图2是根据另一实施例的收割机的侧视图；
图3是根据另一实施例的收割机的控制系统的示意图；
图4是根据一个实施例的节距可变式风扇的局部视图；以及
图5是用于节距可变式风扇的示例性逻辑流程图的示意图。
在所有的多个视图中，对应的附图标记用于表示对应的部件。
具体实施方式
为了促进对本公开原理的理解，现在将参考在此描述的和附图中示出的实施例，并且将使用特定语言来描述这些实施例。然而，应理解，由此不意在限制本发明的范围，所示出的装置和方法的这种替代和进一步修改以及如其中所示出的本发明的原理的这种进一步的应用将被预期为通常会由本公开所涉及领域的技术人员想到。
图1和图2示出了收割机10。所示的收割机10是棉花收割机15(例如，摘棉机、棉铃机)。然而，本发明通常考虑了其它类型的收割机10和作业机械(例如，联合收割机、拖拉机、机动车辆)。
收割机10包括底盘20。所示的底盘20由前轮25和后轮30支撑，但也可以考虑其它支撑件(例如，履带)。收割机10适于移动通过田地35以收割农作物(例如，棉花、玉米、秸秆、干草和苜蓿等)。操作台40由底盘20支撑。操作者界面45位于操作台40中。
参照图2，动力模块50可以被支撑在底盘20下方。动力模块可以是驱动液压马达60或机械驱动器65以给节距可变式风扇70提供动力的发动机55。操作者可从操作者界面45设定动力模块50的最小动力。操作者还可以从操作者界面45设定最小发动机速度。总体上以75表示的水箱、润滑剂箱和燃料箱，其可以支撑在底盘20上。
收割结构80可结合到底盘20。图示的收割结构80被构造成从田地35移除棉花。收割结构80可以是棉花剥离器割台85(图1)、一个或多个棉花采摘单元90(图2)或另一收割结构80(例如，玉米割台)。或者，收割结构80可被构造成移除玉米或其它农作物。
参照图1和图2，空气导管系统95可结合到收割结构80。农作物容器100可结合到空气导管系统95。参照图1，所示的农作物容器100是圆形模块构建器105。或者，农作物容器100可以是篮子(未示出)。图示的圆形模块构建器105包括清洁器108，该清洁器108通过去除杂质和碎屑来清洁从棉花剥离器割台85收割的棉花。参照图2，圆形模块构建器105包括收集器110，该收集器110构造成接收由棉花采摘单元90收割的棉花或其它农作物。
继续参考图2，进料器115可结合到底盘20。进料器115被构造成从收集器110接收棉花或其它农作物。进料器115包括多个辊子120，所述辊子120被构造成挤压棉花或其它农作物并将棉花或其它农作物传送到圆形模块构建器105的打包机125。
参照图3-5，收割机10具有用于控制节距可变式风扇70的多个风扇叶片140的节距135的控制系统300。风扇叶片140可枢转地结合到风扇毂406，以响应于来自控制系统300的信号选择性地改变叶片140的节距135。此外，节距可变式风扇70可由收割机10的发动机55驱动或具有独立的驱动系统。节距可变式风扇70被构造成响应于控制系统300选择性地产生沿第一方向145或第二方向170的气流。
节距135可相对于横向于旋转轴线404的横向轴线402被限定。该节距可以是风扇叶片140相对于横向轴线402的角度偏移。如本文所讨论的，较小或减小的节距是指风扇叶片140相对于横向轴线402的角度定向更接近零度，而较大或增大的节距是指风扇叶片140相对于横向轴线402的角度定向更接近90度。
在图3中，示出了控制系统300的一个实施例的非排他性的示例。控制系统300可具有与收割机10的一个或多个系统通信并控制收割机10的一个或多个系统的控制器302。控制器302可以具有能够存储数据的存储器单元和能够执行命令、处理等的一个或多个处理器。此外，虽然在图3中将控制器302图示为单个部件，但是控制器302的(多个)部分可以彼此远离地定位。在一个非排他性的示例中，存储器单元远离处理器而进行远程存储。控制器302还可以是作为另一车辆系统的一部分的控制器。在一个非排他性的示例中，控制器302可以是收割机10的发动机控制模块、车身控制模块或任何其它控制模块等的一部分。
控制器302可与风扇组件304通信，以选择性地改变风扇70的气流方向145、170和节距135。更具体地，控制器302可基于由车辆系统306传送的值、参照物308和环境温度310等来设定风扇70的气流方向145、170和节距135。车辆系统306可将指示发动机冷却剂温度312、液压油温度314、增压空气或进气温度316、制冷剂压力318和发动机负载320的值传送给控制器302，以给出一些非排他性的示例。控制器302可监控车辆系统306的多个值中的任意一个或多个，以确定风扇70的空气流方向145、170和适当的节距135。控制器302可以利用参照物308等来确定风扇70的方向145、170和适当的节距135。参照物308可以是查找表、算法、图表、图形、程序或基于变量能够确定输出的任何其它可存储实用程序。控制器302可利用参照物308将车辆系统306的一个或多个值与环境温度310等进行比较，以建立如本文所述的第一方向145上的最大节距。环境温度310可基于位于收割机10上的任何位置的温度传感器来确定。环境温度310可以是风扇70在第一或第二方向145、170上运动的周围空气的温度。在本公开的一个非排他性的示例中，环境温度310由控制器302监控以识别风扇70的最大允许节距。最大允许节距135可根据环境温度310是可变的，以便有效地冷却收割机10的发动机55和其它车辆系统306。
虽然讨论了收割机10的传感器可用作识别环境温度310，但控制器302可利用任何已知资源来识别环境温度310。更具体地说，在一个非排他性的示例中，控制器302可以访问无线数据传输网络。控制器302可以利用无线数据传输网络来识别环境温度310，而非使用传感器。因此，控制器302可以利用能够识别特定地理区域的温度的传感器或其它有线或无线资源来识别环境温度310。
在一个非排他性的示例中，当控制器302检测到低环境温度310时，最大允许节距135可小于当控制器302检测到相对较高的环境温度310时的最大允许节距135。在一个非排他性的示例中，参照物308可包括使环境温度310与最大允许节距135相关的查找表等。在这种构造中，随着环境温度310变高，最大允许节距135也可以增加。在一个非排他性的示例中，当风扇70提供第一方向145的气流以冷却发动机55或其他车辆系统306时，参照物308可建立最大允许节距135。
在本公开的一个示例中，随着风扇叶片140的节距135增加，风扇70的阻力也增加。在这种结构中，较大的节距135导致较大的风扇阻力。因此，与较小的节距值相比，较大的节距135需要来自收割机10的其它系统或发动机55的较大的功耗。在一个非排他性的示例中，最大节距135相对于相应的横向轴线402可为大约90度，而最小节距135相对于相应的横向轴线402可为大约0度。类似地，当所有其它变量保持基本恒定时，最大节距135可产生最大风扇阻力，而最小节距135可产生最小风扇阻力。此外，风扇阻力可以随着节距135从最小节距135过渡到最大节距135而相应地增加。
在本公开的一个方面中，控制器302可至少基于环境温度310建立最大有效节距135。最大有效节距135可以是风扇70有效地冷却发动机55或其它车辆系统306的节距角。更具体而言，最大有效节距135可为如下的节距，在该节距下，基于环境温度310不需要更大节距135来冷却发动机或其它车辆系统306。换句话说，最大有效节距135可为允许最大化发动机55和其它车辆系统306的冷却同时基于环境温度310最小化风扇70的风扇阻力的最小节距135。在一个非排他性的示例中，将节距135增大到大于最大有效节距135会增大风扇阻力，而基本上不会增大风扇70在环境温度310下对发动机55或其它车辆系统306的冷却。
在本公开的一个方面，在控制器302识别到最大有效节距135之后，控制器302产生初始节距设置信号以将多个风扇叶片140的节距135设置到最大有效节距135和最小节距135处或最大有效节距135与最小节距135之间。控制器302将一个或多个车辆系统306值与车辆系统极限进行比较，并且如果一个或多个车辆系统值等于或大于车辆系统极限并且风扇70在环境温度310的最大有效节距135下运行，则产生风扇反向信号。风扇反向信号被配置为在使气流恢复到沿第一方向145流动之前暂时使多个风扇叶片140的节距135改变，以使气流沿与第一方向145相反的第二方向170流动。风扇反向信号可使节距135改变到最大反向节距。在本公开的一个方面中，操作者界面45可用于设定反向时间表，该反向时间表由控制器302接收并设定节距135由于最大反向节距而改变的时间量。在本发明的另一方面中，控制器302可以以最大反向节距使风扇70运行预设的时间量。
现在参考图5，示出了本公开的逻辑流程图500的一个非排他性的示例。逻辑流程图500可由控制器302执行，以基于环境温度使对收割机10的风扇阻力最小化，而基本上不影响风扇70的冷却。逻辑流程图500可以存储在控制器302中或能够发送命令以控制风扇70并识别车辆系统306和环境温度310的值的任何其它部件中。因此，尽管本公开的一个方面设想用控制器302执行逻辑流程图500，但逻辑流程图500的一些或全部可由附加的部件执行，附加的部件中一些可定位为远离收割机10。
逻辑流程图500可以首先在步骤502识别环境因素值。环境因素值可以是环境温度310。然而，也可以考虑任何其他相关的环境因素。更具体地说，在步骤502中也可以考虑相对湿度、海拔等。在步骤502中识别了环境因素值之后，在步骤504中，控制器302等可基于环境因素值建立最大节距值。可通过将环境因素值应用于参照物308由控制器302确定最大节距值。更具体地说，参照物308可包含查找表等，其中所有潜在环境因素值与最大节距值相对应。在这种构造中，最大节距可根据环境因素值而改变。
在本公开的一个非排他性的实施例中，在步骤502中识别的环境因素值可以是环境温度310。在该实施例中，步骤504的最大节距值可通过利用作为参照物308的环境温度查找表来建立。环境温度查找表可以是预期环境温度或温度范围的列表，每个预期环境温度或温度范围与特定最大节距值相关联。更具体地说，表A-1示出了查找表的一个非排他性的示例。
表A-1
表A-1示出了″环境温度″列中的多个环境温度变量(环境温度1至环境温度4)。此外，每个环境温度变量在″最大节距值″列的相应行中具有最大节距值(最大节距1至最大节距4)。在该示例中，环境温度变量可以是收割机10周围的实际环境温度。
最大节距值可以是在相应的环境温度下风扇70的最大有效节距。在一个非排他性的示例中，环境温度1可以处于大约45华氏度，而环境温度4可以处于大约85华氏度。在该配置中，最大节距1可以小于最大节距4，因为相应的环境温度1小于相应的环境温度4。也就是说，因为环境温度1的环境温度相对于环境温度4的温度提供了对发动机55或其他车辆系统306的额外冷却，所以在环境温度1下的风扇70的最大节距可以小于环境温度4的最大节距，同时仍然有效地冷却发动机55和车辆系统306。
在本公开的一个示例中，每个环境温度变量可以是环境温度范围。在这种配置中，控制器302确定实际环境温度处于哪个环境温度可变范围内。然后，控制器302利用参照物308来识别参照物308中的所识别的环境温度变量的适当的最大节距值。
现在参照步骤506，控制器可将风扇70的节距135调节到期望节距，该期望节距可以是在步骤504中识别的最小节距和最大节距之间的任何节距135或等于最小节距和最大节距。在步骤506中，控制器302可监控车辆系统306以确定发动机55或其它车辆系统306是否需要额外的冷却。如果控制器302识别出一个或多个车辆系统306需要额外的冷却，则控制器302可将节距135增大到期望的节距以增大由风扇70施加的冷却。期望的节距可增加直到期望的节距等于步骤504的大约最大节距。在步骤508中，控制器302可将风扇70的期望或实际节距135与步骤504中识别的最大节距值进行比较。如果期望或实际节距135不等于或不大于步骤504的大约最大节距，则控制器302可响应于车辆系统306的值继续调节节距，如步骤506中所述。
然而，如果风扇70的实际节距135大约为步骤504的最大节距，则控制器302可在预设的时间段期间将风扇70保持在步骤504的最大节距。或者，控制器302可在由操作者界面45建立的时间段期间将风扇70保持在步骤504的最大节距。如果风扇70在预设或操作者选择的时间段期间保持步骤504的最大节距并且车辆系统306的值没有减小，则控制器302可在步骤510中启动风扇反向。
风扇反向可以是控制器302调节风扇70的节距135以提供沿第二方向170的气流的情况。通过提供沿第二方向170的气流，风扇70可去除或以其它方式清除会限制气流沿第一方向145流向风扇的碎屑。此外，在步骤512中，控制器302可在预设或操作者选择的时间段期间将节距135保持在相反的节距定向。换句话说，风扇70可在控制器302等中预设的时间量内或在由操作者通过操作者界面45输入的时间量内提供沿第二方向170的气流。一旦步骤512的预设或操作者定义的时间段结束，控制器就会返回到步骤502并重复逻辑流程图500。
在本发明的一个方面中，风扇70的节距135在最大时间量内基本上保持为性能所需的最小节距。通过如本文所述保持风扇70的节距135，来自风扇70的总体平均功耗被降低，而基本上不降低风扇的冷却。换句话说，当风扇性能随着碎屑的积聚而降低时，风扇70将增加节距135以产生更多的气流。为了防止风扇70在给定的环境条件下节距过高，控制器302可以查看环境温度310，并且经由参照物308或查找表确定该环境温度的最大节距值。这将确保在较冷的环境温度下风扇70不会达到不必要的较高的节距范围。
尽管在此描述了结合本公开原理的示例性实施例，但是本公开不限于这些实施例。相反，本申请旨在覆盖使用其一般原理的本公开的任何变化、使用或修改。此外，本申请旨在覆盖在本公开所属领域的已知或惯用实践范围内的与本公开的这种偏离。
