发动机冷却风扇无级控制原理

01  冷却风扇无级控制原理

冷却风扇无级控制系统由传感器、控制单元和执行器构成,如下图所示。传感器主要包括发动机转速传感器、空气流量传感器、进气温度传感器、环境温度传感器、发动机出液口温度传感器、散热器出液口温度传感器、空调系统相关传感器、车速传感器等;控制单元包括发动机控制单元和冷却风扇控制单元,执行器主要是2个冷却风扇。

发动机冷却风扇无级控制原理

 冷却风扇无级控制系统组成


2个冷却液温度传感器及2个冷却风扇在冷却管路中的安装位置如下图所示,发动机出液口温度传感器用于检测发动机的工作温度,散热器出液口温度传感器用于检测散热器的散热效果,这两个温度信号是控制冷却风扇转速的基础信息。

发动机冷却风扇无级控制原理

 温度传感及冷却风扇安装位置
冷却风扇控制系统对冷却风扇转速的控制由目标冷却液温度控制和风扇转速控制两部分组成。

02  目标冷却液温度控制策略
在发动机控制单元内储存了两条目标冷却液温度的特性曲线,如下图所示。

发动机冷却风扇无级控制原理

 发动机负荷与水温的关系
第一条目标冷却液温度特性曲线反映目标冷却液温度与发动机负荷(进气量)和发动机转速之间的关系,其中发动机负荷是影响目标冷却液温度的主要因素。目标冷却液温度必须与发动机负荷一致,合适的冷却液温度能提高发动机性能。部分负荷时,发动机温度高一些(95~105℃)有利于发动机提高性能,降低油耗和有害物质排放;全负荷时温度低一些(85~95℃),以减少对进气的加热作用,提高充气系数从而增加动力输出,利于功率的提高。
第二条目标冷却液特性特性曲线反映目标冷却液温度与车速和外界温度之间的关系。利用该特性曲线可以有效修正冷却液温度传感器检测到的冷却液温度与发动机液套处的冷却液温度之间的差异。在高温环境(例如热带沙漠)低速行驶与在低温环境(例如东北的冬季)高速行驶,可能冷却液温度传感器检测到的温度是一样的,但发动机液套处和发动机室的温度却是不同的,低温高速行驶时冷却液温度传感器检测到的温度要比发动机真实的工作温度低得多,而高温低速行驶时则正好相反。所以在计算目标冷却液温度时要利用检测到的车速和外界温度进行适当修正,一般来说,车速越快和外界温度越低,目标冷却液温度要适当降低2~5℃。
发动机控制单元对比两个特性曲线,取最低值来控制冷却风扇的工作。当发动机的冷却液温度超过目标温度后,冷却风扇就开始工作。一般情况下,在正常工况时该目标冷却液温度约为93℃,即冷却液温度达到93℃后冷却风扇开始工作。