大众各车型空调压缩机及风扇的控制原理分析(下)

◆文/吉林　李伟

大众各车型空调压缩机及风扇的控制原理分析(下)

◆文/吉林李伟

(接2016年第5期)

四、迈腾冷却风扇无级控制

1.冷却风扇无级控制原理

冷却风扇无级控制系统由传感器、控制单元和执行器构成，如图6所示。传感器主要包括发动机转速传感器、空气流量传感器、进气温度传感器、环境温度传感器、发动机出液口温度传感器、散热器出液口温度传感器、空调系统相关传感器、车速传感器等；控制单元包括发动机控制单元和冷却风扇控制单元；执行器主要是2个冷却风扇。

2个冷却液温度传感器及2个冷却风扇在冷却管路中的安装位置如图7所示，发动机出液口温度传感器用于检测发动机的工作温度，散热器出液口温度传感器用于检测散热器的散热效果，这两个温度信号是控制冷却风扇转速的基础信息。冷却风扇控制系统对冷却风扇转速的控制由目标冷却液温度控制和风扇转速控制两部分组成。

图6　冷却风扇无级控制系统组成

2.目标冷却液温度控制策略

在发动机控制单元内储存了两个目标冷却液温度的特性曲线(图8)。第一个目标冷却液温度特性曲线图反映目标冷却液温度与发动机负荷(进气量)和发动机转速之间的关系，其中发动机负荷是影响目标冷却液温度的主要因素。目标冷却液温度必须与发动机负荷一致，合适的冷却液温度能提高发动机性能。部分负荷时，发动机温度高一些(95℃～105℃)有利于发动机提高性能，降低油耗和有害物质排放；全负荷时温度低一些(85℃～95℃)，以减少对进气的加热作用，提高充气系数从而增加动力输出，利于功率的提高。

图7　温度传感及冷却风扇安装位置

第二个目标冷却液温度特性曲线图反映目标冷却液温度与车速和外界温度之间的关系。利用该特性曲线可以有效修正冷却液温度传感器检测到的冷却液温度与发动机液套处的冷却液温度之间的差异。在高温环境(例如热带沙漠地区)低速行驶与在低温环境(例如东北地区的冬季)高速行驶，可能冷却液温度传感器检测到的温度是一样的，但发动机液套处和发动机室的温度却是不同的，低温高速行驶时冷却液温度传感器检测到的温度要比发动机真实的工作温度低得多，而高温低速行驶时则正好相反。所以在计算目标冷却液温度时要利用检测到的车速和外界温度进行适当修正，一般来说，车速越高且外界温度越低，目标冷却液温度要适当降低2℃～5℃。

发动机控制单元对比两个特性曲线图，取最低值来控制冷却风扇的工作。当发动机的冷却液温度超过目标温度后，冷却风扇就开始工作。一般情况下，在正常工况时该目标冷却液温度约为93℃，即冷却液温度达到93℃后冷却风扇开始工作。

3.冷却风扇转速控制策略

冷却风扇转速控制的目的是使实际冷却液温度更加接近目标冷却液温度。与目标冷却液温度一样，在发动机控制单元内也存储了2个冷却风扇转速特性曲线。

冷却风扇特性曲线1反映冷却风扇转速与车速和目标冷却液温度之间的关系。车速越低，自然风越小，冷却风扇转速相应就要高些；反之，车速越高自然风的冷却效果就越好，冷却风扇转速相应就低些，一般当车速超过100km/h时，冷却风扇就不需要运转了。

冷却风扇特性曲线2反映冷却风扇转速与两个冷却液温度传感器检测数据的差值和目标冷却液温度之间的关系。当发动机出液口冷却液温度传感器检测到的冷却液温度数值在正常范围，但散热器出液口冷却液温度传感器检测到冷却液温度较低时，说明散热器温度不高，冷却风扇工作的作用不大，因此应降低冷却风扇转速；当发动机出液口冷却液温度传感器检测到冷却液温度较高(已高出正常值范围)，但如果散热器出液口冷却液温度传感器检测到冷却液温度还较低，就说明节温器有故障，此时为保护发动机而需要控制冷却风扇高速运转。此外，冷却风扇的运转与否及转速高低还要根据空调系统的需要进行控制。

4.冷却风扇控制方式及其电路

在冷却风扇控制系统中，冷却风扇的具体运转情况是由发动机控制单元通过冷却风扇控制单元利用占空比(PWM)形式进行精准控制的。以一汽大众迈腾车为例,具体控制原理如图9所示。

发动机控制单元根据各传感器提供的信号，利用内部存储的目标冷却液温度特性曲线和冷却风扇转速特性曲线，计算出最佳的冷却风扇运转转速，并将冷却风扇转速数据转换成占空比数据，然后向冷却风扇控制单元发出PWM信号，冷却风扇控制单元根据接收到的发动机控制单元占空比信号再通过占空比控制冷却风扇以一定的转速运转，占空比信号如图10所示。

图9　冷却风扇控制工作原理

图10　占空比原理示意图

J293工作时，在T4i/3脚发出12V电压，J623根据目标温度在T94/28脚产生PWM接地信号，用于控制冷却风扇的转速,占空比信号越大，散热风扇转速越快。为了防止此信号线对地短路或对正极短路，J293作了失效保护，即检测到0或12V时，J293会控制冷却风扇高速常转。当断开点火开关后，发动机控制单元仍能工作，当发动机控制单元检测到冷却液温度过高而需要降温时，向冷却风扇控制单元发出PWM信号，冷却风扇控制单元仍可继续工作，冷却风扇控制原理如图11所示。

说明：当发动机控制单元检测到G42/G62/G83/G299有故障时，为确认再次起动时判断到正常的水温/进气温度信号，会在关闭点火开关后控制冷却风扇转动1min～15min。

图11　冷却风扇控制的电路原理

(全文完)