汽车发动机冷却风扇控制技术

1、胺汽车发动机冷却办风扇控制技术评八析0 引言哀汽车发动机在高办温工作环境下必爸须得到适度的冷盎却，以使其保持把在适宜的温度下蔼工作，才能满足傲发动机良好的工癌作性能、耐久性跋和废气排放的要霸求。发动机冷却伴系统在此起着关跋键作用。而发动半机冷却系统的控八制技术，主要就搬是冷却风扇的控翱制技术。如何以爸最低的成本、最隘低的功耗，最好吧地完成发动机冷矮却系统的冷却任罢务，冷却风扇控哀制技术值得深入扮的研究分析。哎1按 按冷却风扇控制技傲术分类邦汽车发动机的冷般却系统有空气冷袄却和液体冷却伴2唉种形式。目前最胺常用的是液体冷挨却。即用于冷却蔼的液体经过循环昂系统，再通过散按热器散热来使发岸动机降温，

2、冷却懊风扇用来给散热熬器通过风速强制拜补风，以满足发扒动机适度冷却的罢需要。挨从冷却风扇工作蔼形式来看，冷却唉风扇的控制方式捌有昂3罢种：一是适用于肮大型车辆和重型吧车辆的机械驱动碍控制方式；挨-拌是与发动机啊ECU矮无关、环境参数岸独自监控的自控扮电动控制方式；按三是综合发动机啊、空调、压缩机瓣、车速等多种参把数信息的综合型耙智能控制方式。伴前者主要是利用稗机械传动原理。班或用发动机曲轴澳直接带动，或由绊发动机皮带带动矮冷却风扇；后两爱者才体现了真正暗意义上的发动机芭冷却风扇控制技笆术。爸从冷却风扇驱动俺控制模块来看，摆冷却风扇的控制白技术可分为两大熬类，一是集中于叭发动机动力系统班控制模块

3、控制的叭集中式控制；二办是独立于发动机办外或与发动机有熬通讯联系的分体瓣式控制。集中式半控制，即指冷却翱风扇的控制由兼斑有发动机的喷油斑、点火、排放、袄空调、冷却风扇斑等多种控制功能癌的发动机动力总翱成控制模块执行坝。由它统一协调霸调度，来保障发吧动机良好的动力靶性、经济性、排办放性。分体式控挨制，即指脱离了柏发动机，由外部瓣的电子控制模块唉来完成驱动风扇邦，以达到冷却系半统使发动机适度疤冷却的目的。这邦个外部的电子控扳制模块就是我们半所谓发动机冷却白风扇控制器。氨各种风扇控制类氨型、控制技术各伴有特点。大汽车案厂商根据不同情芭况各取所需，因办而目前各种控制稗技术种类并存。巴2皑 颁冷却风扇控

4、制技肮术评析百2岸.敖1半集中式控制类型埃罢发动机动力系统啊控制模块坝典型例子是美国懊通用系列轿车，颁如赛欧、别克基绊本型，东风神龙胺的毕加索、塞纳板也是如此将冷却岸风扇的控制集成罢在其中发动机动鞍力系统控制模块蔼(PCM)巴中。对环境温度阿、空调压缩机压背力，冷却液温度隘，进气温度等传哎感器信号进行采版样以控制外部功疤率继电器，从而拌控制高和低速两暗个风扇。跋安装位置：在空捌气滤清器中，离叭冷却风扇较远。矮特点和评析：采板样信息多，便于芭智能化控制和统案一协调管理。只办能控制两个同定班风速。扳PCM皑负荷工作任务量唉大，时效性比分拔体式差。矮2昂.捌2绊分体式控制类型皑一哀2坝.扮2肮.胺1

5、扮单纯继电器控制扮电路捌如图盎1罢所示为早期汽车俺通用的冷却风扇稗控制器摆(叭近期中高档汽车隘如帕白萨摆特白B5搬也有使用隘)蔼。袄工作原理：当冷案却液温度或打开巴空调后空调压力唉超过规定的限值暗时，温度开关或皑空调压力开关接摆通，控制儿、挨J2熬继电器工作，驱安动风扇电机使冷斑却风扇工作。叭特点和评析：自办控电动控制方式跋，线路简单实用鞍，成本低，易维敖修。但远离风扇疤，线束长。只能办控制两个固定风般速。对风扇电机办没有保护功能。胺2.靶2安.癌2啊 拌逻辑电路加继电办器集成式控制器俺如图矮2碍所示，为上海大皑众波罗冷却风扇唉控制电路电原理摆图。两个大功率挨继电器和与门电奥路唉(败或延时电路

6、芭)扳集中在一起，组扒成一个独立结构胺。继电器工作与拌否也受控于外部爸冷却液温度开关傲和空调压力开关奥。瓣Kl澳和版l(2般端分别鞍接监测冷却液的绊温度两个热敏开靶关，热敏开关拔1按的动作温度为霸9297扮搬，控制辅助风扇矮，热敏开关搬2暗的动作温度为氨99版-笆105扳 百霸，跋接主风扇敖。半MOTl安、颁MOT2拜与空制器胺相连，压力或压笆缩机工作时，风把扇会进行必要的哎工作。当热敏开搬关八I爱或暗MOTl伴接收到相应超限罢信号时，启动低癌速辅助风扇。热霸敏开关背2班或摆MOT2昂接收到相应超限傲信号时，启动高敖速主风扇。斑 懊特点和评析：自邦控电动控制方式罢，直接安装于风皑扇附近，散热好

7、安；线路简单、线摆束少，易维修。坝只能控制两级吧个啊固定风速；用于班密封强制循环式般发动机冷却系统唉。对产品的工作矮温度要求较高，敖从白70皑罢提高到矮110疤伴，另外对水密封吧性和防尘都有更拜高的要求，综合白成本较高。电路翱对风扇电机没有扒保护功能。斑2懊把2哎班3叭智能芯片与继电叭器分离式控制电吧路靶 捌代表产品是用于败金杯海狮、金龙熬海狮柴油车和北凹汽福田蒙派克车懊的上海沪工公司百产品系列。工作跋原理如图把3碍所示，控制器采案样水温传感器俺Rt罢信号，当温度伴8030C哎时，控制继电器熬J1罢动作，动风扇低班速运行；当温度白8595半熬时，控制继电器袄J2伴动作，驱动风扇摆高速运行。当冷

8、挨却液温度于相应澳温度时，依次由霸高速降到低速至澳停止。背斑特点和评析：自凹控电动控制方式背，核心芯片是单罢片机，控制电路矮与继电器分离，埃单端口信号采样艾、双路风扇固定鞍风速控制输出。叭控制电路简洁，白由于远离继电器八和冷却风扇，电澳磁兼容的效果较熬好。但采样信息蔼少，能耗控制未班予考阿虑。电路对风扇敖电机没有保护功哎能。耙2翱唉2扮矮4斑智能芯片加继电八器集成式控制电瓣路稗 挨典型产品是用于隘BroraA4叭车的稗HG4948奥风扇控制器。其昂电路特点是：在昂自控电动控制方伴式熬二结构袄上增加单片机等伴电子器件。多端巴口信号采样；输办出端，除主、傲辅双风扇把控制外，还控制鞍空调电磁离合器邦

9、和冷却水泵，与拌发动机阿ECU佰有单线双向通讯瓣端口扒(BIDI)爸，负责向发动机半通知癌空调电哎离合器的工作状百况及判断风扇控昂制器是否应该启百动电磁离合器。百 翱输入信号有空调拔压缩机的压力传柏感器邦(PWM疤信号班)柏、外界温度传感罢器懊(NTC)捌、水温信号、机蔼温度开关、空调哎开关等，这些都胺是发动机系统必白不可少的控制信案号，经单片机处爱理，分别根据不爸同的压力条件、癌温度条件，使主袄风扇、辅风扇、靶空调电磁离合器颁和冷却水泵进行爱有序蔼的工作，风扇启耙动其外围电路见败图靶4背。这种冷却风扇鞍控制器是双风扇懊固定转速控制技颁术的最高形式。摆 背评析：综合型智邦能控制和自控电哀动控制

10、的边缘方皑式，采样信息多稗，智能化控制程班度高；风扇版软启动斑方式，提高了风败扇的工作寿命。拌安装在冷却风扇背附近，散热较好背。但对水密封性皑和防尘都有更高版的要求，综合成板本较高办2班拔2翱疤5叭早期盎PWM阿脉宽调制输出的八控制电路肮 般外围电路如图癌5捌所示。典型例子搬是用于帕碍萨澳特扒B5澳盎V6坝车型的冷却风扇袄控制器。般 柏特点和评析：背八风扇转速不再是爸前几种继电器闭隘合后的固定速度哀，而是采用颁PWM扳脉宽调制技术，叭20Hz半频率下占空比可般变的四种速度，翱虽然是单风扇，半却可以根据水温奥和空调压缩机压芭力情况实现四种案强制补风能力，胺使冷却效率大大百增加。百矮用功率般MOS

11、扒管取代了继电器凹来驱动风扇。提八高了工作可靠性般和工作耐久性。案袄具有短路、过载般堵转等保护功能爱。岸癌由于有固定频率拔震荡脉冲，对外傲的电磁骚扰加剧蔼，须采取一定的唉抑制措施。蔼2扳板2敖佰6碍改进后的坝PWM邦脉宽调制输出方胺式的控制耙 霸电路碍 巴典型产品是用于摆一捌汽大众奥迪轿车板的冷却风扇控制凹器，双风扇驱动哀模式。图鞍6绊是其外部电路示稗意图。癌 敖安装在发动机舱八的冷却风扇上。疤与早期不同，改搬进后阿PWM捌控制器与发动机扒ECU俺紧密相关，发动芭机挨ECU皑在采样分析冷却背系统的温度、压鞍力等综合信号后拜处理成碍PWM哎信号给冷却风扇斑控制器，冷却风盎扇控制器再输出搬相应占空

12、比的暗PWM芭脉冲信号驱动风拌扇，使风扇在一翱定范围内可以无般级调速。氨 板改进后坝PWM拜控制器控制两个凹风扇输出情况不挨同，在输入信号澳占空比安5唉时，两者均为肮100靶输出，风扇全阿速运行。此后，傲在八5叭一澳12俺输入时，风扇败Ml笆输出为零，在挨12背一稗88靶输入时为线性癌输出，即以占空坝比为白22蔼一霸90隘输出无级调速般。风扇奥M2绊则在在输入信号巴占空比为办5敖笆82伴时，坝输出为零。其它霸情况下均为笆100拔输出。霸 埃技术评析：综合埃型智能控制方式斑，继承了早期叭PWM半控制器的特点，哀也继承了集中控搬制方式的优点，颁只是高速风扇爱M2版依然是有级调速案，必然有能量的跋损

13、耗，电磁骚扰俺问题也比较叭较斑突出。癌2昂邦2盎拜7碍新一代佰PWM阿脉宽调制输出方隘式的控制电路碍 案新一代拜PWM艾脉宽调制输出方背式的控制电路是澳在改进皑版基础熬上演变而来的，唉只是双风扇输出笆特性相同，实现版了双风扇输出的隘无级调速。搬 白典型产品是用于稗德国大众摆CADDY跋、哀TOURASK霸ODA败等冷却风扇控制颁器，安装在发动拌机舱的冷却风扇绊上。法国标致搬308哀、雪铁龙拜C4拜、罢C6唉也采用了这一技凹术。啊 皑技术评析：为综八合型智能控制方挨式，兼有集中式扳控制和挨PWM啊技术的优点，控啊制电路对发动机败及其周围环境参巴数考虑的已极为哀全面。有紧急运暗行模式、堵转、拔短路

14、、过压、欠啊压、温度过高保柏护等等功能。真捌正体现了智能化安控制。同时与以盎往的控制方式相啊比，能效更高，稗达到了节能降耗敖的目的。如图啊7碍所示。3 结语啊 背通过唉对对汽车拔发动机冷却风扇岸控制技术分懊类特点阿评析，可以看出拔，冷却风扇控制皑技术从集中式，跋到分体式控制方爱式的大量采用，跋使冷却风扇控制佰的实时性大大提罢高，即保证在发挨动机管理系统处瓣理其它工作程序稗的同时，冷却系昂统还能实时工作巴。白PWM岸控制技术的采用扒，克服了固定风氨速、有级风速造凹成能量损失的缺俺陷，而无级调速艾更是发挥了这一暗控制技术的优点岸。同时，从可靠奥性角度看，罢PWM伴控制技术的采用盎，提高了控制系袄统

15、的抗干扰能力爸，而随之带来的挨电磁骚扰问题也版须十分注意。环翱保、节能降耗、澳高性能、智能化巴必然是冷却风扇凹控制技术今后的柏研究方向。败邦翱扒背斑敖 蔼参考文献百l HG494扮8啊冷却风扇控制器安Q巴版YXRDl03埃-2003s扳按上海沪工汽车颁电器有限公司企拔业标准，盎2003碍2 TL821搬66-MAR2半003熬汽车电子零件的般电磁兼容性澳一爸辐射干扰按s稗上海大众企业阿标准，摆2003吧颁3 TL965安埃Oct2004啊瞬时干扰要求埃s叭上海大众企业摆标准，昂2004八澳汽车发动机冷却稗风扇控制技术评班析办作者：巴 摆何春鸣，耙 He 疤Chunmin氨g啊作者单位：般 拔上

16、海沪工汽车电摆器有限公司爸刊名：板 霸上海汽车澳英文刊名：癌 SHANG碍HAI AUT盎O邦年，卷氨(按期版)佰：氨 2009靶，爱(7)坝引用次数：罢 0艾次 邦参考文献案(3般条吧)氨1.Q/YXR佰D 103-2案003.HG4按948俺冷却风扇控制器捌 2003碍2.TL 82隘166-MAR俺 2003.啊汽车电子零件的背电磁兼容性靶-氨辐射干扰暗 2003澳3.TL 96扮5-Oct 2唉004.安瞬时干扰要求氨 2004胺学位论文傲 败杨文霞奥 案工程昂机械电液百混合驱动冷却系巴统液压驱动装置氨的研究八 2008按 敖当前工程机械冷板却系统风扇主要哀是采用了曲轴前澳端皮带轮的定

17、传袄动比驱动，且同罢一冷却风扇同时柏担负着发动机的背散热任务和液力唉变矩器液压油的哀散懊热任务，散热强半度极大。这种驱扳动方式使工程机埃械发动机起动转啊矩大、预热时间板长、低速大负荷佰时冷却不足、高靶速中小负荷时冷翱却能力过剩，从伴而造成笆发动机冷却不合拌理、风扇耗能较拜大，降低了发动拜机的动力输出效翱率，而且风扇安把装位置受限，工拔作噪声大。拜 吧针对此问题，设笆计啊了电液混合瓣驱动冷却系统，吧将原冷却系统分伴成发动机冷却系般统和液压油冷却芭系统两个相对独昂立的部分，两部背分冷却系统通过瓣同一澳单片机进行智能绊控制。发动机冷办却系统风扇采用扳了液压驱动方式耙实现了转速的无氨级调节，由单片笆机

18、根据水温信号鞍控制溢流阀的溢矮流量来控制风扇拜转速扒；液压油冷却系拌统风扇采用了电半机驱动，由单片靶机根据液压油的芭温度信号控制电吧机的颁起停来芭控制风扇转速。伴两种风扇分别根袄据不同的冷却要胺求，独立工作。吧 捌本文颁对电液混合搬驱动冷却系统的哀工作原理作了详芭细论述，并在以唉往试验的基础上斑对发动机冷却系挨统液压驱动装置板的热力学参数和碍主要液压元件参瓣数柏作了重新选择；捌拟定匹配的发动疤机是额定功率为半45 kW半的矮R4105T隘型柴油机，以此哀为样机对发动机熬冷却系统的风扇案和散热器、液压隘驱动装置的各元哎件和各管胺件及电磁比例溢靶流阀进行了重新跋选型，并完成了袄冷却风扇与散热芭器及系统的匹配啊设计；鉴于试验唉条件的限制设计翱了电动水泵，由八单片机根据冷却伴液的温班度信号控制伺服靶电动机的艾启停来控制板发动机冷却系统敖的水循环，改善巴了以往试验中冷奥却水泵未实现水扒循环的弊端；根昂据邦对电液比