一种用于空调的发动机电控硅油风扇控制原理

一种用于空调的发动机电控硅油风扇控制原理摘要：电控硅油风扇是发动机的一项节油技术，现阶段在载货汽车上应用逐渐广泛。此种硅油风扇在发动机怠速时，转速较低，在水温升高到一定条件后，风扇转速开始提升，从而实现低速节能。空调冷凝器作为前端模块与水箱集成，车辆怠速时，空调冷凝器散热主要依靠硅油风扇，此时低速风扇提供的风量不能保证冷凝器散热效果，从而导致空调制冷效果差。本文通过硅油风扇工作原理分析，从控制上解决空调怠速效果差的问题。随着汽车工业的高速发展，整车的节油性被提上日程，传统机械式发动机风扇逐渐退出历史舞台，电控硅油风扇应用得越来越普及。不同于常规硅油风扇、温控开关风扇，电控硅油风扇（图1）根据发动机的外部条件（水温、进气温等），通过ECU自动调整风扇的转速，使发动机工作在最佳温度下，在满足整车散热需求的前提下有效降低风扇功率消耗，最终达到降低油耗的目的。电控硅油风扇具有省油、噪声低、发动机可靠性增强等优势。1带电控硅油风扇的前端模块工作原理1.1前端模块组成结构载货汽车前端模块由冷凝器、中冷器、水箱组成，如图2所示。在车辆怠速时，均依靠发动机风扇散热。1.2电控硅油风扇散热控制ECU接收并判断发动机水温和进气温度信号，根据信号通过风扇控制阀调整风扇转速。风扇通过转速传感器将转速信号反馈给ECU，如图3所示。当发动机水温和进气温度较低时，ECU控制风扇以较低怠速运转（440r/min），当发动机水温和进气温度较高时，ECU以较高转速的全转速运转。不考虑风扇的滑差率，怠速时的全转速约为600r/min。1.3电控硅油风扇冷凝器散热问题当车辆怠速时，发动机水温和进气温度达不到风扇啮合临界点（一般为90℃左右），风扇以怠速转速运转。空调开启，冷凝器只通过发动机风扇散热。通过实车试验，冷凝器散热不能满足空调系统的性能要求，如表1所示。空调制冷效果差，长时间在此状态下运行，可能导致高压侧制冷管路破裂和压缩机的损坏。试验条件：车辆怠速，A/C开启，制冷和风量旋至最大档。2电控硅油风扇的控制原理优化2.1冷凝器散热需求为解决怠速情况下空调制冷差的问题，需提高发动机电控硅油风扇的转速。经过实车试验，当风扇转速为怠速全转速（600r/min）时，冷凝器散热能力能够满足空调系统的性能，如表2所示。针对冷凝器散热需求，需增加一种控制电路，其作用为：①怠速下A/C开启，空调工作，此时电控硅油风扇转速提升至全转速状态，以满足冷凝器的散热要求。②将该转速提升状态一直保持，直至空调关闭（期间压缩机受压力、温度影响通断，电控硅油风扇仍保持提升后的转速）。2.2ECU对硅油风扇的控制功能为保证空调开启信号能够持续控制发动机风扇，在原有电气原理基础上，增加一个控制回路：控制器提供持续低电平，整车电源通过驾驶室线束提供常有电，由继电器控制ECU空调接人信号。1）当A/C开启时，A/C输出持续低电平信号，控制继电器闭合，空调信号输人到ECU。ECU控制风扇由怠速转速（440r/min）提升至全转速（600r/min），并保持。2）当A/C关闭时，低电平信号断开，控制继电器不工作，ECU接受的空调信号中断。电控硅油风扇受发动机水温控制（此时发动机水温一般不会达到节温器全开温度），转速再次降低为怠速转速。如图4所示。2.3A/C控制信号解决方案为保证A/C开始时能够持续输出低电平信号（即A/C开关按下时，低电平接人），需在原有空调控制器控制电路的基础上增加拉低继电器的使能电路。1）当A/C按下时，空调控制器ECU通过R1和R22个分压电阻导通BSP75N，促使BSP75N导通驱动继电器，从而输出持续低电平信号。2）当A/C关闭时，BSP75N停止工作，继电器断开，低电平信号中断。如图5所示。3结束语增加空调系统对带电控硅油风扇发动机的控制，是为了保证整车怠速时空调的性能要求，提高了整车舒适性。同时，当不开空调时，风扇转速降低，仍能够满足整车的节油要求。此种控制方案在原理上同样适用于带电磁风扇发动机的控制。