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的硅油風扇和機械風扇的節油效果。

中型卡車；電控硅油風扇；標定；驗證；節油

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，如何節油成為車輛在設計和匹配過程中的重要考慮點。發動機冷卻風扇作為整車散熱系統的關鍵組成部分，它所消耗的功率大約占發動機功率的4%～6%。而風扇所消耗的功率和它的轉速是正比關系，若能在車輛運行過程中減低風扇的平均油耗，則可實現整車油耗的減低。本文主要介紹的就是通過采用電控硅油風扇，實現風扇轉速根據發動機的需求實時調整，從而減低風扇的平均轉速，實現減低油耗。

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動機控制模塊ECU信號，由風扇離合器內部電磁閥根據發動機各部分溫度傳感器所提供的信息控制冷卻風扇轉速，從而達到更為精準、迅速的控制。它能根據發動機的實際需求實時控制風扇轉速，使發動機處于最優工作狀態。它與傳統的硅油風扇相比有以下優點：

1.1 通過ECU信號控制風扇轉速，實現轉速精確控制；

1.2 實現風扇無極調速，通過閉環控制將風扇轉速控制在所需的轉速；

1.3 通過精確控制風扇轉速，實現節油。

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以下目標：

① 確定風扇轉速與發動機水溫的對應關系；

② 調整風扇響應特性參數以實現平穩控制；

③ 驗證風扇在各個工況下的動態響應結果。

整個標定分為靜態標定和動態標定。

3.1 靜態標定過程

靜態標定主要是通過調整ECU中相關控制參數，實現風扇轉速能跟隨發動機水溫進行變化，并能使風扇轉速快速響應，且風扇轉速穩定在設定的轉速（±100轉以內）。

3.1.1 風扇轉速和發動機水溫關系確定

確定風扇轉速和發動機水溫的關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，是風扇實際轉速與風扇驅動軸轉速的比值），水溫越高，則ECU應提供的PMW值越高，目前主要根據經驗先行設定，在后期的標定過程中不斷調整。

圖1 風扇轉速與發動機水溫對應關系表

3.1.2 風扇轉速隨水溫變化的跟隨性及穩定性

因為風扇控制為閉環控制，可通過調整控制程序的相關反饋參數可實現不同響應結果，要求的響應結果為當水溫突然提升時（通過程序對ECU進行控制，實現超越水溫）風扇轉速能快速達到設定轉速，并能穩定在設定轉速值±100轉以內。

3.1.3 靜態標定結果

發動機部分轉速下標定結果如下：

圖2 發動機轉速1000RPM下靜態標定結果

圖3 發動機轉速1700RPM下靜態標定結果

圖4 發動機轉速12500RPM下靜態標定結果

3.1.4 靜態標定結果分析

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

4 動態標定

4.1 動態標定過程及結果

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

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

發動機扭矩點和功率點標定結果如下：

圖5 扭矩點動態標定結果

圖6 功率點動態標定結果

4.2 動態標定結果分析

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

5 節油效果驗證

風扇經過動態和靜態標定完成后進行節油效果測試，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過的總圈數，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油測試結果。

圖7 節油效果

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

6 結論

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論：

1）在現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的連接線路。

2）電控硅油風扇匹配是需進行的靜態和動態標定，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中心.江淮輕型卡車冷卻系統設計規范.第一版.合肥.江淮汽車股份有限公司,2006.

[2] 陳家瑞.汽車構造.[M]北京.機械工業出版社,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中心、負責公司輕卡冷卻系統設計。