大眾各車型空調(diào)壓縮機(jī)及風(fēng)扇的控制原理分析(下)

◆文/吉林　李偉

大眾各車型空調(diào)壓縮機(jī)及風(fēng)扇的控制原理分析(下)

◆文/吉林李偉

(接2016年第5期)

四、邁騰冷卻風(fēng)扇無級(jí)控制

1.冷卻風(fēng)扇無級(jí)控制原理

冷卻風(fēng)扇無級(jí)控制系統(tǒng)由傳感器、控制單元和執(zhí)行器構(gòu)成，如圖6所示。傳感器主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、空氣流量傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、環(huán)境溫度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)出液口溫度傳感器、散熱器出液口溫度傳感器、空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)傳感器、車速傳感器等；控制單元包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元和冷卻風(fēng)扇控制單元；執(zhí)行器主要是2個(gè)冷卻風(fēng)扇。

2個(gè)冷卻液溫度傳感器及2個(gè)冷卻風(fēng)扇在冷卻管路中的安裝位置如圖7所示，發(fā)動(dòng)機(jī)出液口溫度傳感器用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度，散熱器出液口溫度傳感器用于檢測(cè)散熱器的散熱效果，這兩個(gè)溫度信號(hào)是控制冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)信息。冷卻風(fēng)扇控制系統(tǒng)對(duì)冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的控制由目標(biāo)冷卻液溫度控制和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制兩部分組成。

圖6　冷卻風(fēng)扇無級(jí)控制系統(tǒng)組成

2.目標(biāo)冷卻液溫度控制策略

在發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元內(nèi)儲(chǔ)存了兩個(gè)目標(biāo)冷卻液溫度的特性曲線(圖8)。第一個(gè)目標(biāo)冷卻液溫度特性曲線圖反映目標(biāo)冷卻液溫度與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷(進(jìn)氣量)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，其中發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷是影響目標(biāo)冷卻液溫度的主要因素。目標(biāo)冷卻液溫度必須與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷一致，合適的冷卻液溫度能提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。部分負(fù)荷時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度高一些(95℃～105℃)有利于發(fā)動(dòng)機(jī)提高性能，降低油耗和有害物質(zhì)排放；全負(fù)荷時(shí)溫度低一些(85℃～95℃)，以減少對(duì)進(jìn)氣的加熱作用，提高充氣系數(shù)從而增加動(dòng)力輸出，利于功率的提高。

圖7　溫度傳感及冷卻風(fēng)扇安裝位置

第二個(gè)目標(biāo)冷卻液溫度特性曲線圖反映目標(biāo)冷卻液溫度與車速和外界溫度之間的關(guān)系。利用該特性曲線可以有效修正冷卻液溫度傳感器檢測(cè)到的冷卻液溫度與發(fā)動(dòng)機(jī)液套處的冷卻液溫度之間的差異。在高溫環(huán)境(例如熱帶沙漠地區(qū))低速行駛與在低溫環(huán)境(例如東北地區(qū)的冬季)高速行駛，可能冷卻液溫度傳感器檢測(cè)到的溫度是一樣的，但發(fā)動(dòng)機(jī)液套處和發(fā)動(dòng)機(jī)室的溫度卻是不同的，低溫高速行駛時(shí)冷卻液溫度傳感器檢測(cè)到的溫度要比發(fā)動(dòng)機(jī)真實(shí)的工作溫度低得多，而高溫低速行駛時(shí)則正好相反。所以在計(jì)算目標(biāo)冷卻液溫度時(shí)要利用檢測(cè)到的車速和外界溫度進(jìn)行適當(dāng)修正，一般來說，車速越高且外界溫度越低，目標(biāo)冷卻液溫度要適當(dāng)降低2℃～5℃。

發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元對(duì)比兩個(gè)特性曲線圖，取最低值來控制冷卻風(fēng)扇的工作。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液溫度超過目標(biāo)溫度后，冷卻風(fēng)扇就開始工作。一般情況下，在正常工況時(shí)該目標(biāo)冷卻液溫度約為93℃，即冷卻液溫度達(dá)到93℃后冷卻風(fēng)扇開始工作。

3.冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制策略

冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制的目的是使實(shí)際冷卻液溫度更加接近目標(biāo)冷卻液溫度。與目標(biāo)冷卻液溫度一樣，在發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元內(nèi)也存儲(chǔ)了2個(gè)冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速特性曲線。

冷卻風(fēng)扇特性曲線1反映冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與車速和目標(biāo)冷卻液溫度之間的關(guān)系。車速越低，自然風(fēng)越小，冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速相應(yīng)就要高些；反之，車速越高自然風(fēng)的冷卻效果就越好，冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速相應(yīng)就低些，一般當(dāng)車速超過100km/h時(shí)，冷卻風(fēng)扇就不需要運(yùn)轉(zhuǎn)了。

冷卻風(fēng)扇特性曲線2反映冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與兩個(gè)冷卻液溫度傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)的差值和目標(biāo)冷卻液溫度之間的關(guān)系。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出液口冷卻液溫度傳感器檢測(cè)到的冷卻液溫度數(shù)值在正常范圍，但散熱器出液口冷卻液溫度傳感器檢測(cè)到冷卻液溫度較低時(shí)，說明散熱器溫度不高，冷卻風(fēng)扇工作的作用不大，因此應(yīng)降低冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出液口冷卻液溫度傳感器檢測(cè)到冷卻液溫度較高(已高出正常值范圍)，但如果散熱器出液口冷卻液溫度傳感器檢測(cè)到冷卻液溫度還較低，就說明節(jié)溫器有故障，此時(shí)為保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)而需要控制冷卻風(fēng)扇高速運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，冷卻風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)與否及轉(zhuǎn)速高低還要根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的需要進(jìn)行控制。

4.冷卻風(fēng)扇控制方式及其電路

在冷卻風(fēng)扇控制系統(tǒng)中，冷卻風(fēng)扇的具體運(yùn)轉(zhuǎn)情況是由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過冷卻風(fēng)扇控制單元利用占空比(PWM)形式進(jìn)行精準(zhǔn)控制的。以一汽大眾邁騰車為例,具體控制原理如圖9所示。

發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)各傳感器提供的信號(hào)，利用內(nèi)部存儲(chǔ)的目標(biāo)冷卻液溫度特性曲線和冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速特性曲線，計(jì)算出最佳的冷卻風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，并將冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成占空比數(shù)據(jù)，然后向冷卻風(fēng)扇控制單元發(fā)出PWM信號(hào)，冷卻風(fēng)扇控制單元根據(jù)接收到的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元占空比信號(hào)再通過占空比控制冷卻風(fēng)扇以一定的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，占空比信號(hào)如圖10所示。

圖9　冷卻風(fēng)扇控制工作原理

圖10　占空比原理示意圖

J293工作時(shí)，在T4i/3腳發(fā)出12V電壓，J623根據(jù)目標(biāo)溫度在T94/28腳產(chǎn)生PWM接地信號(hào)，用于控制冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速,占空比信號(hào)越大，散熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越快。為了防止此信號(hào)線對(duì)地短路或?qū)φ龢O短路，J293作了失效保護(hù)，即檢測(cè)到0或12V時(shí)，J293會(huì)控制冷卻風(fēng)扇高速常轉(zhuǎn)。當(dāng)斷開點(diǎn)火開關(guān)后，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元仍能工作，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元檢測(cè)到冷卻液溫度過高而需要降溫時(shí)，向冷卻風(fēng)扇控制單元發(fā)出PWM信號(hào)，冷卻風(fēng)扇控制單元仍可繼續(xù)工作，冷卻風(fēng)扇控制原理如圖11所示。

說明：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元檢測(cè)到G42/G62/G83/G299有故障時(shí)，為確認(rèn)再次起動(dòng)時(shí)判斷到正常的水溫/進(jìn)氣溫度信號(hào)，會(huì)在關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)后控制冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)1min～15min。

圖11　冷卻風(fēng)扇控制的電路原理

(全文完)