汽车发动机冷却风扇控制技术.pdf

0引言
汽车发动机在高温工作环境下必须得到适度的冷却，以使其保持在适宜的温度下工作，
才能满足发动机良好的工作性能、耐久性和废气排放的要求。发动机冷却系统在此起着关键
作用。而发动机冷却系统的控制技术，主要就是冷却风扇的控制技术。如何以最低的成本、
最低的功耗，最好地完成发动机冷却系统的冷却任务，冷却风扇控制技术值得深入的研究分
析。
1冷却风扇控制技术分类
汽车发动机的冷却系统有空气冷却和液体冷却2种形式。目前最常用的是液体冷却。即
用于冷却的液体经过循环系统，再通过散热器散热来使发动机降温，冷却风扇用来给散热器
通过风速强制补风，以满足发动机适度冷却的需要。
从冷却风扇工作形式来看，冷却风扇的控制方式有3种：一是适用于大型车辆和重型车
辆的机械驱动控制方式；--是与发动机ECU无关、环境参数独自监控的自控电动控制方式；
三是综合发动机、空调、压缩机、车速等多种参数信息的综合型智能控制方式。前者主要是
利用机械传动原理。或用发动机曲轴直接带动，或由发动机皮带带动冷却风扇；后两者才体
现了真正意义上的发动机冷却风扇控制技术。
从冷却风扇驱动控制模块来看，冷却风扇的控制技术可分为两大类，一是集中于发动机
动力系统控制模块控制的集中式控制；二是独立于发动机外或与发动机有通讯联系的分体式
控制。集中式控制，即指冷却风扇的控制由兼有发动机的喷油、点火、排放、空调、冷却风
扇等多种控制功能的发动机动力总成控制模块执行。由它统一协调调度，来保障发动机良好
的动力性、经济性、排放性。分体式控制，即指脱离了发动机，由外部的电子控制模块来完
成驱动风扇，以达到冷却系统使发动机适度冷却的目的。这个外部的电子控制模块就是我们
所谓发动机冷却风扇控制器。
各种风扇控制类型、控制技术各有特点。大汽车厂商根据不同情况各取所需，因而目前
各种控制技术种类并存。
2冷却风扇控制技术评析
2.1集中式控制类型发动机动力系统控制模块
典型例子是美国通用系列轿车，如赛欧、别克基本型，东风神龙的毕加索、塞纳也是如
此将冷却风扇的控制集成在其中发动机动力系统控制模块(PCM)中。对环境温度、空调压缩
机压力，冷却液温度，进气温度等传感器信号进行采样以控制外部功率继电器，从而控制高
和低速两个风扇。
安装位置：在空气滤清器中，离冷却风扇较远。
特点和评析：采样信息多，便于智能化控制和统一协调管理。只能控制两个同定风速。
PCM负荷工作任务量大，时效性比分体式差。
2.2分体式控制类型一
2.2.1单纯继电器控制电路
1所示为早期汽车通用的冷却风扇控制器(近期中高档汽车如帕萨特B5也有使用)。
工作原理：当冷却液温度或打开空调后空调压力超过规定的限值时，温度开关或空调压
力开关接通，控制儿、J2继电器工作，驱动风扇电机使冷却风扇工作。
特点和评析：自控电动控制方式，线路简单实用，成本低，易维修。但远离风扇，线束
长。只能控制两个固定风速。对风扇电机没有保护功能。
2.2.2逻辑电路加继电器集成式控制器
如图2所示，为上海大众波罗冷却风扇控制电路电原理图。两个大功率继电器和与门电
路(或延时电路)集中在一起，组成一个独立结构。继电器工作与否也受控于外部冷却液温度
开关和空调压力开关。Kl和l(2端分别接监测冷却液的温度两个热敏开关，热敏开关1的动
作温度为9297℃，控制辅助风扇，热敏开关2的动作温度为99-105℃，接主风扇。MOTl、
MOT2与空制器相连，压力或压缩机工作时，风扇会进行必要的工作。当热敏开关I或MOTl
接收到相应超限信号时，启动低速辅助风扇。热敏开关2或MOT2接收到相应超限信号时，
启动高速主风扇。

维修。只能控制两级个固定风速；用于密封强制循环式发动机冷却系统。对产品的工作温度
要求较高，从70℃提高到110℃，另外对水密封性和防尘都有更高的要求，综合成本较高。
电路对风扇电机没有保护功能。
2．2．3智能芯片与继电器分离式控制电路
代表产品是用于金杯海狮、金龙海狮柴油车和北汽福田蒙派克车的上海沪工公司产品系
列。工作原理如图3所示，控制器采样水温传感器Rt信号，当温度80±30C时，控制继电器
J1动作，动风扇低速运行；当温度8595℃时，控制继电器J2动作，驱动风扇高速运行。
当冷却液温度于相应温度时，依次由高速降到低速至停止。

特点和评析：自控电动控制方式，核心芯片是单片机，控制电路与继电器分离，单端口信
号采样、双路风扇固定风速控制输出。控制电路简洁，由于远离继电器和冷却风扇，电磁兼
容的效果较好。但采样信息少，能耗控制未予考虑。电路对风扇电机没有保护功能。
2．2．4智能芯片加继电器集成式控制电路
典型产品是用于BroraA4车的HG4948风扇控制器。其电路特点是：在自控电动控制方式
二结构上增加单片机等电子器件。多端