电控发动机对冷却系统的控制.ppt

第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡ 发动机的性能要依靠适当的冷却若在部分负荷发动机的性能要依靠适当的冷却若在部分负荷(Part throttle range)时，冷却液温度较高一些时，冷却液温度较高一些(95~110℃℃)，则能降，则能降低燃油消耗及有害物质的排放低燃油消耗及有害物质的排放;若在全负荷时若在全负荷时(Full throttle range )冷却液温度较低一些冷却液温度较低一些(85~95℃)，则进气加热作用较小，，则进气加热作用较小，能提高发动机性能，增加动力输出若能依据发动机负荷使能提高发动机性能，增加动力输出若能依据发动机负荷使发动机在该状态下有一个适宜的温度，则能较大改善发动机发动机在该状态下有一个适宜的温度，则能较大改善发动机的性能与降低有害物的排放，于是电子控制发动机冷却系统的性能与降低有害物的排放，于是电子控制发动机冷却系统应运而生冷却液的循环应运而生冷却液的循环(节温器控制节温器控制)、冷却风扇的介入控制、冷却风扇的介入控制均由发动机负荷决定是此种冷却系统的特征。

图均由发动机负荷决定是此种冷却系统的特征图9 -2所示为发所示为发动机冷却液温度在部分负荷和全负荷的温度控制动机冷却液温度在部分负荷和全负荷的温度控制下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡一、冷却液温度的调节的必要性一、冷却液温度的调节的必要性¡ 汽车发动机是在各种不同的气候条件下运转，且发动机的汽车发动机是在各种不同的气候条件下运转，且发动机的负荷变动也很大为了使冷却液温度保持稳定在一个较小的负荷变动也很大为了使冷却液温度保持稳定在一个较小的范围内，必须对冷却液温度范围内，必须对冷却液温度(也就是发动机温度也就是发动机温度)进行调节适进行调节适应于不同工况的有效方法是可以使用节温器来调节温度，该应于不同工况的有效方法是可以使用节温器来调节温度，该节温器装有对温度敏感的膨胀元件，节温器的工作不受冷却节温器装有对温度敏感的膨胀元件，节温器的工作不受冷却系中压力上升和下降变动的影响当冷却液温度下降时，节系中压力上升和下降变动的影响当冷却液温度下降时，节温器开启一个阀门使散热器旁通水道的流量增加，不走散热温器开启一个阀门使散热器旁通水道的流量增加，不走散热器。

这种方法使工作温度稳定，汽车暖气系统的工作性能良器这种方法使工作温度稳定，汽车暖气系统的工作性能良好，排放中的污染物减少，也降低了发动机的磨损好，排放中的污染物减少，也降低了发动机的磨损下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡ 进一步发展可采用脉谱图进一步发展可采用脉谱图(MAP图图)控制的节温器电子控控制的节温器电子控制的节温器不同于单纯的膨胀元件控制的节温器这种节温制的节温器不同于单纯的膨胀元件控制的节温器这种节温器在很大程度上采取于电脑对节温器的加热控制在器在很大程度上采取于电脑对节温器的加热控制在MAP图图控制的节温器中，石蜡元件加热后，模拟增加的冷却液温度控制的节温器中，石蜡元件加热后，模拟增加的冷却液温度便设定在最佳温度水平便设定在最佳温度水平¡ 图图9-3所示为冷却液温度调节单元所示为冷却液温度调节单元F265(温度调节执行机构，温度调节执行机构，功能相当于传统的节温器，功能相当于传统的节温器，)控制下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡ 当处于启动或停车工况时，无电压加载，温度调节单元的当处于启动或停车工况时，无电压加载，温度调节单元的加热系统不是加热冷却液，而是加热温度调节单元的石蜡体加热系统不是加热冷却液，而是加热温度调节单元的石蜡体部分，使大循环打开部分，使大循环打开;加热电阻位于膨胀式温度调节单元的石加热电阻位于膨胀式温度调节单元的石蜡中，电阻根据特性图加热石蜡，使石蜡膨胀发生位移，温蜡中，电阻根据特性图加热石蜡，使石蜡膨胀发生位移，温度调节单元通过此位移进行机械调节度调节单元通过此位移进行机械调节;加热是由发动机控制单加热是由发动机控制单元发出的一个脉冲信号来完成的，加热程度由脉宽和时间决元发出的一个脉冲信号来完成的，加热程度由脉宽和时间决定。

定下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡二、风扇转速调节的必要性二、风扇转速调节的必要性¡ 在低速时，车辆需要高的冷却能力，因此散热器必须强制在低速时，车辆需要高的冷却能力，因此散热器必须强制通风轿车通常用注模法制成单体塑料风扇通风轿车通常用注模法制成单体塑料风扇;商用车用驱动功商用车用驱动功率高达率高达20 kW的风扇同样用注模法制成功率消耗不大的风的风扇同样用注模法制成功率消耗不大的风扇常用直流电动机驱动，功率可达扇常用直流电动机驱动，功率可达600 W虽然风扇在叶片虽然风扇在叶片形状及布置上是采用低噪声设计的，但由于风扇经常高速旋形状及布置上是采用低噪声设计的，但由于风扇经常高速旋转，仍会产生较大的噪声转，仍会产生较大的噪声下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡ 注注:因为费用高，电驱动不用于中型轿车和大型车辆，在这因为费用高，电驱动不用于中型轿车和大型车辆，在这些车辆上，风扇是用皮带由发动机直接驱动在重型货车上，些车辆上，风扇是用皮带由发动机直接驱动在重型货车上，风扇直接装在曲轴上，省却中间传动件。

风扇直接装在曲轴上，省却中间传动件下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡ 对风扇的控制需要特别注意，视车辆的形式和行驶条件的对风扇的控制需要特别注意，视车辆的形式和行驶条件的不同而异高速时，迎面气流可在高达不同而异高速时，迎面气流可在高达95%的时间内提供足的时间内提供足够的冷却在此期间，电脑控制停止风扇运转，则用于驱动够的冷却在此期间，电脑控制停止风扇运转，则用于驱动风扇的燃料可以节省下来为此采用电驱动的风扇时，可以风扇的燃料可以节省下来为此采用电驱动的风扇时，可以用一个多级或无级控制系统来控制，即只有当冷却液超过规用一个多级或无级控制系统来控制，即只有当冷却液超过规定温度时，温度控制的电动开关或发动机电子装置才启动风定温度时，温度控制的电动开关或发动机电子装置才启动风扇下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡ 此系统应用于大众宝来此系统应用于大众宝来APF( 1. 6 L 74 kW 4缸直列缸直列)发动机发动机上该系统中的冷却液温度调节、冷却液的循环上该系统中的冷却液温度调节、冷却液的循环(节温控制节温控制)、、冷却风扇的工作均由发动机负荷决定，并由发动机控制单元冷却风扇的工作均由发动机负荷决定，并由发动机控制单元控制，使之相对于装备传统冷却系统的发动机在部分负荷时控制，使之相对于装备传统冷却系统的发动机在部分负荷时具有更好的燃油经济性及较低的具有更好的燃油经济性及较低的CO和和HC排放。

未来生产的排放未来生产的发动机上将逐步推广发动机上将逐步推广下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡ 知识点滴知识点滴:发动机电动冷却风扇的工作是计算机根据冷却液发动机电动冷却风扇的工作是计算机根据冷却液温度、怠速开关状态及行驶车速，在需要时开关电扇电扇温度、怠速开关状态及行驶车速，在需要时开关电扇电扇在不需要时停止，交流发电机的发电电流自动变小，发动机在不需要时停止，交流发电机的发电电流自动变小，发动机可以节省燃料，提高经济性可以节省燃料，提高经济性下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡三、控制系统原理示意图三、控制系统原理示意图¡ 图图9 -4所示为冷却液温度电子控制原理所示为冷却液温度电子控制原理下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡四、控制系统组成和主要逻辑关系四、控制系统组成和主要逻辑关系¡ 图图9 -5所示为冷却液温度电子控制系统组成其主要逻辑关所示为冷却液温度电子控制系统组成其主要逻辑关系有发动机转速传感器系有发动机转速传感器G28和发动机负荷传感器和发动机负荷传感器G70确定冷却确定冷却液温度液温度“特定值特定值1”;车速车速ABS电脑电脑J104传入发动机电脑传入发动机电脑J361和空和空气流量计内的进气温度传感器气流量计内的进气温度传感器G42确定冷却液温度确定冷却液温度“特定值特定值2”;发动机温度传感器发动机温度传感器G62、发动机转速传感器、发动机转速传感器G28确定预控制脉确定预控制脉冲冲;负荷传感器负荷传感器C70、发动机转速传感器、发动机转速传感器G28控制散热风扇控制散热风扇1挡时挡时和和2挡时的温度差异。

挡时的温度差异下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡ 传感器采集所有信息，发动机电脑传感器采集所有信息，发动机电脑J361对这些信息时刻进行对这些信息时刻进行计算，并根据计算结果，进行如下两项相应控制计算，并根据计算结果，进行如下两项相应控制:¡ (1)激活加热电阻，打开大循环，调节冷却液温度激活加热电阻，打开大循环，调节冷却液温度;¡ (2)激活冷却风扇，迅速降低冷却液温度激活冷却风扇，迅速降低冷却液温度下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡五、冷却液分配单元五、冷却液分配单元¡ 电子控制冷却系统以最小的更改改变了传统的冷却循环，电子控制冷却系统以最小的更改改变了传统的冷却循环，完成了冷却循环的重新布置完成了冷却循环的重新布置:冷却液分配法兰与节温器合成一冷却液分配法兰与节温器合成一体，发动机缸体上不需要任何温度调节装置图体，发动机缸体上不需要任何温度调节装置图9-6所示为冷所示为冷却液分配单元图却液分配单元图下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡六、冷却系统布局图与温度调节单元在各六、冷却系统布局图与温度调节单元在各工况时的状态工况时的状态¡ 图图9 -7所示为冷却系统布局和发动机冷启动、小负荷工况工所示为冷却系统布局和发动机冷启动、小负荷工况工作原理图。

作原理图下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡ 1.发动机冷启动、小负荷发动机冷启动、小负荷¡ 当发动机冷车启动、暖机期间，与传统的冷却系统一样，当发动机冷车启动、暖机期间，与传统的冷却系统一样，为了使发动机尽快达到正常工作温度，系统为小循环为了使发动机尽快达到正常工作温度，系统为小循环;在冷启在冷启动、暖机及小负荷时，冷却液经过发动机缸盖、分配器上平动、暖机及小负荷时，冷却液经过发动机缸盖、分配器上平面流入，此时，小循环阀门打开，冷却液通过小阀门直接流面流入，此时，小循环阀门打开，冷却液通过小阀门直接流回水泵处，形成小循环回水泵处，形成小循环;在暖机后的小负荷时，冷却液温度为在暖机后的小负荷时，冷却液温度为95~110℃图9 -8所示为发动机冷启动、小负荷工况节温器状所示为发动机冷启动、小负荷工况节温器状态图下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡ 2.发动机全负荷发动机全负荷¡ 当发动机全负荷运转时，要求较高的冷却能力控制单元当发动机全负荷运转时，要求较高的冷却能力。

控制单元根据传感器信号得出的计算值对温度调节单元加载电压，溶根据传感器信号得出的计算值对温度调节单元加载电压，溶解石蜡体，使大循环阀门打开，接通大循环解石蜡体，使大循环阀门打开，接通大循环;同时关闭小循环同时关闭小循环通道，切断小循环在全负荷时，冷却液温度为通道，切断小循环在全负荷时，冷却液温度为85~95℃图9 -9所示为发动机全负荷工况电子节温器状态图所示为发动机全负荷工况电子节温器状态图下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡七、带电子控制冷却系统的发动机控制单七、带电子控制冷却系统的发动机控制单元与系统工作原理元与系统工作原理¡ 图图9-10所示为宝来所示为宝来APF电子控制冷却系统电路图电子控制冷却系统电路图¡ 西门子西门子(SIMOS )3. 3发动机管理系统中设有电子控制冷却系发动机管理系统中设有电子控制冷却系统的特性图发动机控制单元的功能已经扩展，与电子控制统的特性图发动机控制单元的功能已经扩展，与电子控制冷却系统的传感器、执行器相联接调节单元加载电压冷却系统的传感器、执行器相联接调节单元加载电压(输出输出);散热器回流温度散热器回流温度(输入输入);散热风扇控制散热风扇控制(两个输出两个输出);加热器控制加热器控制电位计电位计(输入输入)。

电子控制冷却系统具有自诊断功能电子控制冷却系统具有自诊断功能下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡ 1.带电子控制冷却系统的发动机控制单元带电子控制冷却系统的发动机控制单元¡ 该发动机的控制系统是该发动机的控制系统是SIMOS3. 3系统，系统，“电脑电脑”在程序中已在程序中已编有电子控制冷却系统的特性图，与传统的发动机控制单元编有电子控制冷却系统的特性图，与传统的发动机控制单元相比功能增加了它接受电子控制冷却系统的传感器送来的相比功能增加了它接受电子控制冷却系统的传感器送来的信号，驱动电子控制系统的执行器，并且设计了电子控制冷信号，驱动电子控制系统的执行器，并且设计了电子控制冷却系统的监控电路因此电子控制冷却系统具有自诊断功能，却系统的监控电路因此电子控制冷却系统具有自诊断功能，并包括在发动机控制系统的自诊断中，可以用并包括在发动机控制系统的自诊断中，可以用V.A.S5051、、V.A.S5052、、V.A.G1552或或1551进行自诊断进行自诊断下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡ 2.输入与输出信号输入与输出信号¡ 输入发动机控制单元的信号有输入发动机控制单元的信号有:散热器出口温度散热器出口温度;冷冷/暖风控暖风控制电位计。

制电位计¡ 发动机控制单元输出信号有发动机控制单元输出信号有:温度调节单元加载到电子节温温度调节单元加载到电子节温器的电压器的电压;散热风扇控制散热风扇控制(两个风扇分别用单独的输出信号两个风扇分别用单独的输出信号)下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡ 3.基本工作原理基本工作原理¡ 该系统的传感器采集必要的信息，发动机控制单元对这些该系统的传感器采集必要的信息，发动机控制单元对这些信息时刻进行计算，并根据计算结果进行相应控制信息时刻进行计算，并根据计算结果进行相应控制:¡ (1)激活加热电阻，打开大循环，调节冷却液温度激活加热电阻，打开大循环，调节冷却液温度;¡ (2)激活冷却风扇，迅速降低冷却液温度激活冷却风扇，迅速降低冷却液温度下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡ 4.开暖风时的控制开暖风时的控制¡ (1)当温度旋钮开关处于当温度旋钮开关处于“非关闭非关闭”位置时，也就是说，只要位置时，也就是说，只要温度调节旋钮不关闭，微动开关就处于打开状态，就激活双温度调节旋钮不关闭，微动开关就处于打开状态，就激活双向阀向阀N147，并且通过真空驱动热交换器，并且通过真空驱动热交换器(暖风水箱暖风水箱)的冷却液切的冷却液切断阀断阀(修理工常说的暖水阀修理工常说的暖水阀)，使其打开。

使其打开¡ (2)车辆使用暖风过程中，空调控制面板上的温度调节旋钮车辆使用暖风过程中，空调控制面板上的温度调节旋钮C267识别驾驶员的意图识别驾驶员的意图(温度温度)，从而调节冷却液温度当温度，从而调节冷却液温度当温度旋钮处于旋钮处于70%位置时，冷却液温度将达至位置时，冷却液温度将达至95℃下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡ 车辆加热过程中，通过电位计识别驾驶者对车辆加热的要车辆加热过程中，通过电位计识别驾驶者对车辆加热的要求，调节冷却液的温度，使其处于合适的温度范围求，调节冷却液的温度，使其处于合适的温度范围(如果温度如果温度差异达到差异达到25℃，则认为不正确，则认为不正确)图9-11所示为暖风所示为暖风/冷风开关，冷风开关，图图9-12所示为暖风所示为暖风/冷风开关在不同位置时的冷却液温度控制冷风开关在不同位置时的冷却液温度控制下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡ 5.两个冷却液温度传感器两个冷却液温度传感器(G62和和G83)及散热风扇控制及散热风扇控制¡ 图图9-13所示为冷却液温度传感器位置。

冷却液温度传感器所示为冷却液温度传感器位置冷却液温度传感器G62和和G83的的“特征值特征值”存储于发动机控制单元中实际的冷却液存储于发动机控制单元中实际的冷却液温度值通过循环系统中两个不同的位置识别，并且传输给发温度值通过循环系统中两个不同的位置识别，并且传输给发动机控制单元电压信号动机控制单元电压信号下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡ 冷却液温度实际值冷却液温度实际值1,即即G62于冷却液法兰的冷却液出口处采于冷却液法兰的冷却液出口处采集集;冷却液温度实际值冷却液温度实际值2,即即G83于散热器前出水口处采集预编于散热器前出水口处采集预编在在“电脑电脑”里的冷却液的里的冷却液的“特性值特性值”与温度值与温度值1相比较后，给出一相比较后，给出一个脉冲信号，为节温器的加热电阻加载电压个脉冲信号，为节温器的加热电阻加载电压;温度值温度值1和和2比较比较后，调节散热器电子扇后，调节散热器电子扇下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡八、全负荷和高速时的冷却风扇的控制八、全负荷和高速时的冷却风扇的控制¡ 全负荷时要求具有足够的冷却能力。

为了提高冷却能力，全负荷时要求具有足够的冷却能力为了提高冷却能力，控制单元为风扇电机设置了两个转速，依靠发动机出水口与控制单元为风扇电机设置了两个转速，依靠发动机出水口与散热器出水口温度的差异来控制风扇的转速发动机控制单散热器出水口温度的差异来控制风扇的转速发动机控制单元中储存有风扇介入或切断的两张特性图它们的决定性因元中储存有风扇介入或切断的两张特性图它们的决定性因素是发动机转速传感器素是发动机转速传感器G28信号和空气流量传感器信号和空气流量传感器G70信号¡ 车速超过车速超过100 km/h，风扇不介入对发动机冷却，因为高于，风扇不介入对发动机冷却，因为高于此车速使风扇无法提供额外的冷却车辆带牵引或空调系统此车速使风扇无法提供额外的冷却车辆带牵引或空调系统介入后，两个风扇电机均工作介入后，两个风扇电机均工作(节温器开启大循环节温器开启大循环)下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡九、失效时的冷却风扇控制九、失效时的冷却风扇控制¡ 如果故障发生在第一风扇的输出端，则第二风扇被激活如果故障发生在第一风扇的输出端，则第二风扇被激活(替替代代)。

如果故障发生在第二风扇的输出端，则控制单元将节温如果故障发生在第二风扇的输出端，则控制单元将节温器完全打开器完全打开(安全模式安全模式)关闭发动机后，由于温度的影响，风关闭发动机后，由于温度的影响，风扇会继续运转一段时间扇会继续运转一段时间下一页返回上一页第第9章章 电控发动机对冷却系统的控电控发动机对冷却系统的控制制¡ 如果冷却液温度传感器如果冷却液温度传感器G62损坏，冷却液温度控制以损坏，冷却液温度控制以95℃为为替代值，并且风扇以替代值，并且风扇以1挡常转挡常转;如果冷却液温度传感器如果冷却液温度传感器G83损坏，损坏，控制功能保持，风扇控制功能保持，风扇1挡常转挡常转;如果其中一个温度超出极限，如果其中一个温度超出极限，风扇风扇2挡被激活挡被激活;如果两个传感器都损坏，最大的电压值被加如果两个传感器都损坏，最大的电压值被加载于加热电阻，并且风扇载于加热电阻，并且风扇2挡常转返回上一页图图9-1 发动机冷却液温度对发动机发动机冷却液温度对发动机功率和燃油消耗率的影响功率和燃油消耗率的影响返回图图9-2 发动机冷却液温度在部分负发动机冷却液温度在部分负荷和全负荷的温度控制荷和全负荷的温度控制返回图图9-3 冷却液温度调节单元冷却液温度调节单元F265返回图图9-4 冷却液温度电子控制原理冷却液温度电子控制原理返回图图9-5 冷却液温度电子控制系统组冷却液温度电子控制系统组成成返回图图9-6 冷却液分配单元图冷却液分配单元图返回图图9-7 冷却系统布局和发动机冷启冷却系统布局和发动机冷启动、小负荷工况工作原理图动、小负荷工况工作原理图返回图图9-8 发动机冷启动、小负荷工况发动机冷启动、小负荷工况节温器状态图节温器状态图返回图图9-9 发动机全负荷工况电子节温发动机全负荷工况电子节温器状态图器状态图返回图图9-10 宝来宝来APF电子控制冷却系电电子控制冷却系电路图路图返回图图9-11 暖风暖风/冷风开关冷风开关返回图图9-12 暖风暖风/冷风开关在不同位置冷风开关在不同位置时的冷却液温度控制时的冷却液温度控制返回图图9-13 冷却液温度传感器位置冷却液温度传感器位置返回。