电控硅油风扇在某中型卡车上的应用＊

赵欣亮，党菲，辛捍东

电控硅油风扇在某中型卡车上的应用＊

赵欣亮，党菲，辛捍东

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章主要阐述电控硅油风扇在某款中型卡车上的应用匹配和标定过程，并通过一定的验证过程来检验电控硅油风扇相对于传统的硅油风扇和机械风扇的节油效果。

中型卡车；电控硅油风扇；标定；验证；节油

CLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-169-03

前言

随着国家对机动车辆环保和油耗的要求逐渐提高，特别是第三阶段油耗的实施，如何节油成为车辆在设计和匹配过程中的重要考虑点。发动机冷却风扇作为整车散热系统的关键组成部分，它所消耗的功率大约占发动机功率的4%～6%。而风扇所消耗的功率和它的转速是正比关系，若能在车辆运行过程中减低风扇的平均油耗，则可实现整车油耗的减低。本文主要介绍的就是通过采用电控硅油风扇，实现风扇转速根据发动机的需求实时调整，从而减低风扇的平均转速，实现减低油耗。

1 电控硅油风扇介绍

电控硅油风扇是通过风扇直接读取发动机控制模块ECU信号，由风扇离合器内部电磁阀根据发动机各部分温度传感器所提供的信息控制冷却风扇转速，从而达到更为精准、迅速的控制。它能根据发动机的实际需求实时控制风扇转速，使发动机处于最优工作状态。它与传统的硅油风扇相比有以下优点：

1.1 通过ECU信号控制风扇转速，实现转速精确控制；

1.2 实现风扇无极调速，通过闭环控制将风扇转速控制在所需的转速；

1.3 通过精确控制风扇转速，实现节油。

2 电控硅油风扇在整车上物理搭载验证

将电控硅油风扇搭载在某中型卡车上验证其物理搭载情况。通过验证。冷却系统直接更换风扇即可满足安装要求。整车线束进行了改装，主要由于风扇需与ECU进行通信，因此增加风扇与ECU相连接的相关线路，整体改动不大。

3 电控硅油风扇标定过程

电控硅油风扇在整车上应用需进行标定以实现以下目标：

① 确定风扇转速与发动机水温的对应关系；

② 调整风扇响应特性参数以实现平稳控制；

③ 验证风扇在各个工况下的动态响应结果。

整个标定分为静态标定和动态标定。

3.1 静态标定过程

静态标定主要是通过调整ECU中相关控制参数，实现风扇转速能跟随发动机水温进行变化，并能使风扇转速快速响应，且风扇转速稳定在设定的转速（±100转以内）。

3.1.1 风扇转速和发动机水温关系确定

确定风扇转速和发动机水温的关系一般原则是在低水温的情况下，ECU给风扇一个低的PMW值（PMW即占控比，是风扇实际转速与风扇驱动轴转速的比值），水温越高，则ECU应提供的PMW值越高，目前主要根据经验先行设定，在后期的标定过程中不断调整。

图1 风扇转速与发动机水温对应关系表

3.1.2 风扇转速随水温变化的跟随性及稳定性

因为风扇控制为闭环控制，可通过调整控制程序的相关反馈参数可实现不同响应结果，要求的响应结果为当水温突然提升时（通过程序对ECU进行控制，实现超越水温）风扇转速能快速达到设定转速，并能稳定在设定转速值±100转以内。

3.1.3 静态标定结果

发动机部分转速下标定结果如下：

图2 发动机转速1000RPM下静态标定结果

图3 发动机转速1700RPM下静态标定结果

图4 发动机转速12500RPM下静态标定结果

3.1.4 静态标定结果分析

从结果可看出，在发动机中高转速阶段，风扇控制平稳，响应迅速。但在低转速阶段（800r/min）控制结果一般，主要与电控硅油风扇本身的特性有关，由于转速低，硅油在油腔中甩出速度慢，因此造成控制不稳的现象。此现象对目前的电控硅油风扇来说是正常现象。

4 动态标定

4.1 动态标定过程及结果

动态标定主要在转毂上完成，目的是验证在静态标定完成的参数下，在整车上，各种工况下，发动机的水温能否实现在低水温时水温快速升温，而最终稳定在发动机的最佳工作温度（设计为95℃-100℃）范围内。

标定方法：将整车在转毂进行加100%满载，发动机转速固定在需标定的转速，记录发动机水温，风扇转速的变化曲线，判断曲线是否满足要求，如若不满足（如发动机升温较慢，水温不稳定，风扇转速震荡较大）要求，则调整相关控制参数再进行验证，直到标定出较理想的水温，转速变化曲线。

发动机扭矩点和功率点标定结果如下：

图5 扭矩点动态标定结果

图6 功率点动态标定结果

4.2 动态标定结果分析

从标定结果曲线上可看出发动机水温最终稳定在所需的范围内（95℃-100℃），并且风扇转速较稳定，在设定转速周围震荡。在初始阶段发动机水温升温迅速（温度曲线在开始阶段斜率大）。通过动态标定，实现了要求的控制结果。

5 节油效果验证

风扇经过动态和静态标定完成后进行节油效果测试，测试方式为车辆装配不同控制形式的风扇（直连风扇和普通硅油风扇）在相同的道路和工况下测量风扇转过的总圈数，从而推算出风扇消耗的功率，然后将不同风扇消耗的功率进行对比得出节油测试结果。

图7 节油效果

通过测试，电控硅油风扇相对于机械直连风扇，节油2.52%，电控硅油风扇相对于普通硅油风扇节油1.85%。

6 结论

通过电控硅油风扇在某中型卡车上的应用测试得出以下结论：

1）在现有车辆上匹配电控硅油风扇时整车变动不大，冷却模块可直接替换原风扇，整车线束需增加相关的连接线路。

2）电控硅油风扇匹配是需进行的静态和动态标定，标定过程较复杂，耗费的时间和资源较大。

3）通过验证电控硅油风扇的节油效果明显，可以在相应车型上推广应用。

[1] 江淮汽车集团股份有限公司技术中心.江淮轻型卡车冷却系统设计规范.第一版.合肥.江淮汽车股份有限公司,2006.

[2] 陈家瑞.汽车构造.[M]北京.机械工业出版社,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

赵欣亮，工程师，学士学位，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心、负责公司轻卡冷却系统设计。