大眾各車型空調壓縮機及風扇的控制原理分析(下)

◆文/吉林　李偉

大眾各車型空調壓縮機及風扇的控制原理分析(下)

◆文/吉林李偉

(接2016年第5期)

四、邁騰冷卻風扇無級控制

1.冷卻風扇無級控制原理

冷卻風扇無級控制系統由傳感器、控制單元和執行器構成，如圖6所示。傳感器主要包括發動機轉速傳感器、空氣流量傳感器、進氣溫度傳感器、環境溫度傳感器、發動機出液口溫度傳感器、散熱器出液口溫度傳感器、空調系統相關傳感器、車速傳感器等；控制單元包括發動機控制單元和冷卻風扇控制單元；執行器主要是2個冷卻風扇。

2個冷卻液溫度傳感器及2個冷卻風扇在冷卻管路中的安裝位置如圖7所示，發動機出液口溫度傳感器用于檢測發動機的工作溫度，散熱器出液口溫度傳感器用于檢測散熱器的散熱效果，這兩個溫度信號是控制冷卻風扇轉速的基礎信息。冷卻風扇控制系統對冷卻風扇轉速的控制由目標冷卻液溫度控制和風扇轉速控制兩部分組成。

圖6　冷卻風扇無級控制系統組成

2.目標冷卻液溫度控制策略

在發動機控制單元內儲存了兩個目標冷卻液溫度的特性曲線(圖8)。第一個目標冷卻液溫度特性曲線圖反映目標冷卻液溫度與發動機負荷(進氣量)和發動機轉速之間的關系，其中發動機負荷是影響目標冷卻液溫度的主要因素。目標冷卻液溫度必須與發動機負荷一致，合適的冷卻液溫度能提高發動機性能。部分負荷時，發動機溫度高一些(95℃～105℃)有利于發動機提高性能，降低油耗和有害物質排放；全負荷時溫度低一些(85℃～95℃)，以減少對進氣的加熱作用，提高充氣系數從而增加動力輸出，利于功率的提高。

圖7　溫度傳感及冷卻風扇安裝位置

第二個目標冷卻液溫度特性曲線圖反映目標冷卻液溫度與車速和外界溫度之間的關系。利用該特性曲線可以有效修正冷卻液溫度傳感器檢測到的冷卻液溫度與發動機液套處的冷卻液溫度之間的差異。在高溫環境(例如熱帶沙漠地區)低速行駛與在低溫環境(例如東北地區的冬季)高速行駛，可能冷卻液溫度傳感器檢測到的溫度是一樣的，但發動機液套處和發動機室的溫度卻是不同的，低溫高速行駛時冷卻液溫度傳感器檢測到的溫度要比發動機真實的工作溫度低得多，而高溫低速行駛時則正好相反。所以在計算目標冷卻液溫度時要利用檢測到的車速和外界溫度進行適當修正，一般來說，車速越高且外界溫度越低，目標冷卻液溫度要適當降低2℃～5℃。

發動機控制單元對比兩個特性曲線圖，取最低值來控制冷卻風扇的工作。當發動機的冷卻液溫度超過目標溫度后，冷卻風扇就開始工作。一般情況下，在正常工況時該目標冷卻液溫度約為93℃，即冷卻液溫度達到93℃后冷卻風扇開始工作。

3.冷卻風扇轉速控制策略

冷卻風扇轉速控制的目的是使實際冷卻液溫度更加接近目標冷卻液溫度。與目標冷卻液溫度一樣，在發動機控制單元內也存儲了2個冷卻風扇轉速特性曲線。

冷卻風扇特性曲線1反映冷卻風扇轉速與車速和目標冷卻液溫度之間的關系。車速越低，自然風越小，冷卻風扇轉速相應就要高些；反之，車速越高自然風的冷卻效果就越好，冷卻風扇轉速相應就低些，一般當車速超過100km/h時，冷卻風扇就不需要運轉了。

冷卻風扇特性曲線2反映冷卻風扇轉速與兩個冷卻液溫度傳感器檢測數據的差值和目標冷卻液溫度之間的關系。當發動機出液口冷卻液溫度傳感器檢測到的冷卻液溫度數值在正常范圍，但散熱器出液口冷卻液溫度傳感器檢測到冷卻液溫度較低時，說明散熱器溫度不高，冷卻風扇工作的作用不大，因此應降低冷卻風扇轉速；當發動機出液口冷卻液溫度傳感器檢測到冷卻液溫度較高(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到冷卻液溫度還較低，就說明節溫器有故障，此時為保護發動機而需要控制冷卻風扇高速運轉。此外，冷卻風扇的運轉與否及轉速高低還要根據空調系統的需要進行控制。

4.冷卻風扇控制方式及其電路

在冷卻風扇控制系統中，冷卻風扇的具體運轉情況是由發動機控制單元通過冷卻風扇控制單元利用占空比(PWM)形式進行精準控制的。以一汽大眾邁騰車為例,具體控制原理如圖9所示。

發動機控制單元根據各傳感器提供的信號，利用內部存儲的目標冷卻液溫度特性曲線和冷卻風扇轉速特性曲線，計算出最佳的冷卻風扇運轉轉速，并將冷卻風扇轉速數據轉換成占空比數據，然后向冷卻風扇控制單元發出PWM信號，冷卻風扇控制單元根據接收到的發動機控制單元占空比信號再通過占空比控制冷卻風扇以一定的轉速運轉，占空比信號如圖10所示。

圖9　冷卻風扇控制工作原理

圖10　占空比原理示意圖

J293工作時，在T4i/3腳發出12V電壓，J623根據目標溫度在T94/28腳產生PWM接地信號，用于控制冷卻風扇的轉速,占空比信號越大，散熱風扇轉速越快。為了防止此信號線對地短路或對正極短路，J293作了失效保護，即檢測到0或12V時，J293會控制冷卻風扇高速常轉。當斷開點火開關后，發動機控制單元仍能工作，當發動機控制單元檢測到冷卻液溫度過高而需要降溫時，向冷卻風扇控制單元發出PWM信號，冷卻風扇控制單元仍可繼續工作，冷卻風扇控制原理如圖11所示。

說明：當發動機控制單元檢測到G42/G62/G83/G299有故障時，為確認再次起動時判斷到正常的水溫/進氣溫度信號，會在關閉點火開關后控制冷卻風扇轉動1min～15min。

圖11　冷卻風扇控制的電路原理

(全文完)