電控硅油風扇在某中型卡車上的應用＊

趙欣亮，黨菲，辛捍東

電控硅油風扇在某中型卡車上的應用＊

趙欣亮，黨菲，辛捍東

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要闡述電控硅油風扇在某款中型卡車上的應用匹配和標定過程，并通過一定的驗證過程來檢驗電控硅油風扇相對于傳統(tǒng)的硅油風扇和機械風扇的節(jié)油效果。

中型卡車；電控硅油風扇；標定；驗證；節(jié)油

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-169-03

前言

隨著國家對機動車輛環(huán)保和油耗的要求逐漸提高，特別是第三階段油耗的實施，如何節(jié)油成為車輛在設計和匹配過程中的重要考慮點。發(fā)動機冷卻風扇作為整車散熱系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，它所消耗的功率大約占發(fā)動機功率的4%～6%。而風扇所消耗的功率和它的轉(zhuǎn)速是正比關(guān)系，若能在車輛運行過程中減低風扇的平均油耗，則可實現(xiàn)整車油耗的減低。本文主要介紹的就是通過采用電控硅油風扇，實現(xiàn)風扇轉(zhuǎn)速根據(jù)發(fā)動機的需求實時調(diào)整，從而減低風扇的平均轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)減低油耗。

1 電控硅油風扇介紹

電控硅油風扇是通過風扇直接讀取發(fā)動機控制模塊ECU信號，由風扇離合器內(nèi)部電磁閥根據(jù)發(fā)動機各部分溫度傳感器所提供的信息控制冷卻風扇轉(zhuǎn)速，從而達到更為精準、迅速的控制。它能根據(jù)發(fā)動機的實際需求實時控制風扇轉(zhuǎn)速，使發(fā)動機處于最優(yōu)工作狀態(tài)。它與傳統(tǒng)的硅油風扇相比有以下優(yōu)點：

1.1 通過ECU信號控制風扇轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速精確控制；

1.2 實現(xiàn)風扇無極調(diào)速，通過閉環(huán)控制將風扇轉(zhuǎn)速控制在所需的轉(zhuǎn)速；

1.3 通過精確控制風扇轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)節(jié)油。

2 電控硅油風扇在整車上物理搭載驗證

將電控硅油風扇搭載在某中型卡車上驗證其物理搭載情況。通過驗證。冷卻系統(tǒng)直接更換風扇即可滿足安裝要求。整車線束進行了改裝，主要由于風扇需與ECU進行通信，因此增加風扇與ECU相連接的相關(guān)線路，整體改動不大。

3 電控硅油風扇標定過程

電控硅油風扇在整車上應用需進行標定以實現(xiàn)以下目標：

① 確定風扇轉(zhuǎn)速與發(fā)動機水溫的對應關(guān)系；

② 調(diào)整風扇響應特性參數(shù)以實現(xiàn)平穩(wěn)控制；

③ 驗證風扇在各個工況下的動態(tài)響應結(jié)果。

整個標定分為靜態(tài)標定和動態(tài)標定。

3.1 靜態(tài)標定過程

靜態(tài)標定主要是通過調(diào)整ECU中相關(guān)控制參數(shù)，實現(xiàn)風扇轉(zhuǎn)速能跟隨發(fā)動機水溫進行變化，并能使風扇轉(zhuǎn)速快速響應，且風扇轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在設定的轉(zhuǎn)速（±100轉(zhuǎn)以內(nèi)）。

3.1.1 風扇轉(zhuǎn)速和發(fā)動機水溫關(guān)系確定

確定風扇轉(zhuǎn)速和發(fā)動機水溫的關(guān)系一般原則是在低水溫的情況下，ECU給風扇一個低的PMW值（PMW即占控比，是風扇實際轉(zhuǎn)速與風扇驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速的比值），水溫越高，則ECU應提供的PMW值越高，目前主要根據(jù)經(jīng)驗先行設定，在后期的標定過程中不斷調(diào)整。

圖1 風扇轉(zhuǎn)速與發(fā)動機水溫對應關(guān)系表

3.1.2 風扇轉(zhuǎn)速隨水溫變化的跟隨性及穩(wěn)定性

因為風扇控制為閉環(huán)控制，可通過調(diào)整控制程序的相關(guān)反饋參數(shù)可實現(xiàn)不同響應結(jié)果，要求的響應結(jié)果為當水溫突然提升時（通過程序?qū)CU進行控制，實現(xiàn)超越水溫）風扇轉(zhuǎn)速能快速達到設定轉(zhuǎn)速，并能穩(wěn)定在設定轉(zhuǎn)速值±100轉(zhuǎn)以內(nèi)。

3.1.3 靜態(tài)標定結(jié)果

發(fā)動機部分轉(zhuǎn)速下標定結(jié)果如下：

圖2 發(fā)動機轉(zhuǎn)速1000RPM下靜態(tài)標定結(jié)果

圖3 發(fā)動機轉(zhuǎn)速1700RPM下靜態(tài)標定結(jié)果

圖4 發(fā)動機轉(zhuǎn)速12500RPM下靜態(tài)標定結(jié)果

3.1.4 靜態(tài)標定結(jié)果分析

從結(jié)果可看出，在發(fā)動機中高轉(zhuǎn)速階段，風扇控制平穩(wěn)，響應迅速。但在低轉(zhuǎn)速階段（800r/min）控制結(jié)果一般，主要與電控硅油風扇本身的特性有關(guān)，由于轉(zhuǎn)速低，硅油在油腔中甩出速度慢，因此造成控制不穩(wěn)的現(xiàn)象。此現(xiàn)象對目前的電控硅油風扇來說是正?，F(xiàn)象。

4 動態(tài)標定

4.1 動態(tài)標定過程及結(jié)果

動態(tài)標定主要在轉(zhuǎn)轂上完成，目的是驗證在靜態(tài)標定完成的參數(shù)下，在整車上，各種工況下，發(fā)動機的水溫能否實現(xiàn)在低水溫時水溫快速升溫，而最終穩(wěn)定在發(fā)動機的最佳工作溫度（設計為95℃-100℃）范圍內(nèi)。

標定方法：將整車在轉(zhuǎn)轂進行加100%滿載，發(fā)動機轉(zhuǎn)速固定在需標定的轉(zhuǎn)速，記錄發(fā)動機水溫，風扇轉(zhuǎn)速的變化曲線，判斷曲線是否滿足要求，如若不滿足（如發(fā)動機升溫較慢，水溫不穩(wěn)定，風扇轉(zhuǎn)速震蕩較大）要求，則調(diào)整相關(guān)控制參數(shù)再進行驗證，直到標定出較理想的水溫，轉(zhuǎn)速變化曲線。

發(fā)動機扭矩點和功率點標定結(jié)果如下：

圖5 扭矩點動態(tài)標定結(jié)果

圖6 功率點動態(tài)標定結(jié)果

4.2 動態(tài)標定結(jié)果分析

從標定結(jié)果曲線上可看出發(fā)動機水溫最終穩(wěn)定在所需的范圍內(nèi)（95℃-100℃），并且風扇轉(zhuǎn)速較穩(wěn)定，在設定轉(zhuǎn)速周圍震蕩。在初始階段發(fā)動機水溫升溫迅速（溫度曲線在開始階段斜率大）。通過動態(tài)標定，實現(xiàn)了要求的控制結(jié)果。

5 節(jié)油效果驗證

風扇經(jīng)過動態(tài)和靜態(tài)標定完成后進行節(jié)油效果測試，測試方式為車輛裝配不同控制形式的風扇（直連風扇和普通硅油風扇）在相同的道路和工況下測量風扇轉(zhuǎn)過的總?cè)?shù)，從而推算出風扇消耗的功率，然后將不同風扇消耗的功率進行對比得出節(jié)油測試結(jié)果。

圖7 節(jié)油效果

通過測試，電控硅油風扇相對于機械直連風扇，節(jié)油2.52%，電控硅油風扇相對于普通硅油風扇節(jié)油1.85%。

6 結(jié)論

通過電控硅油風扇在某中型卡車上的應用測試得出以下結(jié)論：

1）在現(xiàn)有車輛上匹配電控硅油風扇時整車變動不大，冷卻模塊可直接替換原風扇，整車線束需增加相關(guān)的連接線路。

2）電控硅油風扇匹配是需進行的靜態(tài)和動態(tài)標定，標定過程較復雜，耗費的時間和資源較大。

3）通過驗證電控硅油風扇的節(jié)油效果明顯，可以在相應車型上推廣應用。

[1] 江淮汽車集團股份有限公司技術(shù)中心.江淮輕型卡車冷卻系統(tǒng)設計規(guī)范.第一版.合肥.江淮汽車股份有限公司,2006.

[2] 陳家瑞.汽車構(gòu)造.[M]北京.機械工業(yè)出版社,2005.

Application of electronically controlled silicon oil fan in medium truck

Zhao Xinliang, Dang Fei, Xin Handong
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

This paper mainly expounds the application matching and calibtation process of electronically controlled silicon oil fan in medium trucks,And through certain verification process to test the effect of electric control silicon oil fan phase on the oil saving effect of silicone oil fan and fixed fan.

medium truck; electronic controlled silicon oil fan; calibration; verification; oil savling

U467

A

1671-7988 (2017)16-169-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.059

趙欣亮，工程師，學士學位，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司技術(shù)中心、負責公司輕卡冷卻系統(tǒng)設計。