CN105484850A - 发动机风扇控制方法及控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机技术领域，公开了一种发动机的风扇控制方法，包括：S1，检测发动机负荷率P，计算出一段时间内的负荷率平均值Pa；S2，判断S1计算出的负荷率平均值Pa大小，从存储在ECU中的多个风扇控制策略中选定一个与负荷率平均值相对应的风扇控制策略；S3，检测发动机冷却水的温度，获得水温信号TSS；S4，将S3中获得的水温信号TSS导入S2选定的风扇控制策略中，运行该选定的风扇控制策略输出风扇控制指令；S5，风扇驱动电路执行风扇控制指令，控制风扇工作。检测发动机的负荷率，判断负荷率发动机负荷率情况，选择与负荷率相对应的风扇控制策略，提高风扇控制的准确度，降低功耗。

Description

发动机风扇控制方法及控制系统
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种发动机风扇控制方法及控制系统。
背景技术
在能源日益紧张的今天，牵引车的燃油耗水平，已经成为影响其竞争力的重要指标。发动机的风扇作为发动机冷却系统的重要耗功部件，其主要职能对发动机进行冷却，保证发动机冷却水的出水温度不超出许用的限值。根据整车的实际运行情况，风扇的工作为间歇性工作，即需要的时候迅速开启，不需要的时候迅速关闭。为了节省能源，现有技术采用具有空档、低速档和高速档的风扇，风扇控制系统包括水温传感器、ECU(ElectronicControlUnit，即电子控制单元)和风扇驱动电路，控制单元集成有风扇控制策略，风扇控制策略设有低档启动温度Tr1、高档启动温度Tr2、高档停止温度Td1和低档停止温度Td2，Tr1＜Tr2，Td1＞Td2，当水温传感器检测到的实时水温信号TSS上升时，若TSS≤Tr1，风扇控制策略发送空档风扇控制指令给风扇驱动电路，风扇处于空档状态，若Tr1＜TSS≤Tr2，风扇控制策略发送低档风扇控制指令给风扇驱动电路，风扇处于低档运行状态，若TSS＞Tr2，风扇控制策略发送高档风扇控制指令给风扇驱动电路，风扇处于高档运行状态；当水温传感器检测到的水温信号TSS下降时，若TSS＞Td1，风扇控制策略发送高档风扇控制指令给风扇驱动电路，风扇维持高档运行状态，若Td2＜TSS≤Td1，风扇控制策略发送低档风扇控制指令给风扇驱动电路，风扇处于低档运行状态，若TSS≤Td2，风扇控制策略发送空档风扇控制指令给风扇驱动电路，风扇处于空档状态。现有技术的风扇控制系统的控制单元中仅集成一个风扇控制策略，仅依靠发动机出水温度对风扇的档位选择进行判定，无法根据发动机负荷率的变化选定相应的风扇控制策略，控制不够准确，功耗大，且发动机存在不能稳定运行的缺陷。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供提高控制准确度，降低功耗的发动机风扇控制方法，并进一步提供一种发动机风扇控制系统。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种发动机的风扇控制方法，包括：
步骤S1，检测发动机负荷率P，计算出一段时间内的负荷率平均值Pa；
步骤S2，判断步骤S1计算出的负荷率平均值Pa大小，从存储在ECU中的多个风扇控制策略中选定一个与负荷率平均值相对应的风扇控制策略；
步骤S3，检测发动机冷却水的温度，获得水温信号TSS；
步骤S4，将步骤S3中获得的水温信号TSS导入步骤S2选定的风扇控制策略中，运行该选定的风扇控制策略输出风扇控制指令；
步骤S5，风扇驱动电路执行风扇控制指令，控制风扇工作。
其中，所述一段时间为5～15s。
其中，所述多个风扇控制策略分别为高负荷率风扇控制策略、中负荷率风扇控制策略、低负荷率风扇控制策略；所述步骤S2包括：ECU设有控制策略选择模块，控制策略选择模块具有标定负荷率P1和标定负荷率P2，且P1＜P2；当Pa≤P1时，选定低负荷率风扇控制策略；当P1＜Pa≤P2时，选定中负荷率风扇控制策略；当Pa＞P2时，选定高负荷率风扇控制策略。
其中，所述高负荷率风扇控制策略设有低档启动温度Thr1、高档启动温度Thr2、高档停止温度Thd1和低档停止温度Thd2；所述中负荷率风扇控制策略设有低档启动温度Tmr1、高档启动温度Tmr2、高档停止温度Tmd1和低档停止温度Tmd2；所述低负荷率风扇控制策略设有低档启动温度Tlr1、高档启动温度Tlr2、高档停止温度Tld1和低档停止温度Tld2，其中，Thr1＜Tmr1＜Tlr1，Thr2＜Tmr2＜Tlr2。
其中，Thr1＝Tmd2＝Tld2，Thr2＝Tmd1＝Tld1。
本发明还提供一种发动机风扇控制系统，包括：
水温传感器，用于检测冷却水的水温信号；
ECU，所述ECU设有负荷率计算模块、控制策略选择模块和多个风扇控制策略，多个风扇控制策略的控制条件不完全相同；所述ECU读取的发动机的负荷率，所述负荷率计算模块用于计算一段时间内的负荷率平均值，所述控制策略选择模块根据负荷率平均值选择一个对应的所述风扇控制策略，该选定的所述风扇控制策略运行，根据输入的水温信号发出风扇控制指令；
风扇驱动电路，用于执行所述ECU发出的风扇控制指令控制风扇工作。
(三)有益效果
本发明提供的发动机风扇控制方法及控制系统，检测发动机的负荷率，判断负荷率发动机负荷率情况，进而选择与负荷率相对应的风扇控制策略对风扇进行控制，提高风扇控制的准确度，降低功耗。
附图说明
图1为本发明发动机风扇控制方法实施例的流程图；
图2为本发明发动机风扇控制系统实施例的框图。
图中，1：发动机；2：水温传感器；3：ECU；31：负荷率计算模块；32：控制策略选择模块；33：风扇控制策略；4：风扇驱动电路；5：风扇。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例的发动机的风扇控制方法，包括：
步骤S1，检测发动机负荷率P，计算出一段时间内的负荷率平均值Pa。例如一段时间为5～15s，本实施例中，计算10s内的平均功率。
步骤S2，判断步骤S1计算出的负荷率平均值Pa大小，从存储在ECU中的多个风扇控制策略中选定一个与负荷率平均值Pa相对应的风扇控制策略。其中，本实施例所述的风扇控制策略与现在技术的风扇控制策略相同，多个风扇控制策略的控制条件不完全相同。
步骤S3，检测发动机冷却水的温度，获得水温信号TSS。
步骤S4，将步骤S3中获得的水温信号TSS导入步骤S2选定的风扇控制策略中，运行该选定的风扇控制策略输出风扇控制指令。
步骤S5，风扇驱动电路执行风扇控制指令，控制风扇工作。
本实施例的发动机风扇控制方法，在ECU中存储多个风扇控制策略，先检测获得发动机一段时间内的负荷率平均值Pa，根据负荷率平均值Pa判定，选择对应的风扇控制策略，然后将检测到的水温信号TSS-导入选定的风扇控制策略中，运行该选定的风扇控制策略，输出风扇控制指令，控制风扇的工作。本发明的控制方法检测发动机的负荷率，判断负荷率发动机负荷率情况，进而选择与负荷率相对应的风扇控制策略对风扇进行控制，提高风扇控制的准确度，降低功耗。
需要说明的是：本发明所述的风扇控制策略为现有技术的风扇控制策略，既可以是以温度作为参数的控制策略，也可以是以发动机转速相关的控制策略，甚至可以采用其他信号作为参数的控制策略。甚至多个风扇控制策略还可以是依照不相同参数控制的控制策略。本发明所要解决的技术问题在于增加负荷率的判定过程，根据判定结果从多个不完全相同的风扇控制策略中选用适当的风扇控制策略，对于现有技术的风扇控制策略，对于本领域技术人员容易理解，本申请不再多加赘述，下面以用温度作为控制参数的风扇控制策略为例进行进一步的说明。
进一步的，多个风扇控制策略分别为高负荷率风扇控制策略、中负荷率风扇控制策略、低负荷率风扇控制策略；步骤S2包括：ECU设有控制策略选择模块，控制策略选择模块具有标定负荷率P1和标定负荷率P2，且P1＜P2；当Pa≤P1时，选定低负荷率风扇控制策略；当P1＜Pa≤P2时，选定中负荷率风扇控制策略；当Pa＞P2时，选定高负荷率风扇控制策略。
本实施例中，高负荷率风扇控制策略设有低档启动温度Thr1、高档启动温度Thr2、高档停止温度Thd1和低档停止温度Thd2，Thr1＜Thr2，Thd1＞Thd2。中负荷率风扇控制策略设有低档启动温度Tmr1、高档启动温度Tmr2、高档停止温度Tmd1和低档停止温度Tmd2，Tmr1＜Tmr2，Tmd1＞Tmd2；低负荷率风扇控制策略设有低档启动温度Tlr1、高档启动温度Tlr2、高档停止温度Tld1和低档停止温度Tld2，Tlr1＜Tlr2，Tld1＞Tld2，其中，Thr1＜Tmr1＜Tlr1，Thr2＜Tmr2＜Tlr2。
以牵引车爬坡为例：牵引车先爬坡后下坡工作为例，在牵引车爬坡时，ECU检测发动机的负荷率P，并存储，计算获得发动机10s内的负荷率平均值Pa，在Pa＞P2，控制策略选择模块判定发动机处于高负荷率状态，选定高负荷率风扇控制策略，随着爬坡时间的增加，水温传感器检测到水温信号TSS并由ECU导入高负荷率风扇控制策略中，运行高负荷率风扇控制策略，判定TSS处于上升状态，Thr1＜TSS≤Thr2时，高负荷率风扇控制策略发出低档启动指令，风扇低档开启；当TSS继续升高，直到TSS＞Thr2时，此时风扇高档开启，发动机处于热平衡状态。当爬坡完毕，进入下坡时，计算获得发动机10s内的负荷率平均值Pa，当Pa≤P1时，选定低负荷率风扇控制策略，检测水温信号TSS，运行低负荷率风扇控制策略，若Tld2＜TSS≤Tld1，风扇高档关闭，风扇进入低档运转，若TSS≤Tld2，风扇低档关闭，风扇进入空档运转。同样的，若牵引车先爬坡，后进入平直道路，则P1＜Pa≤P2时，选定中负荷率风扇控制策略。
由于Thr1＜Tmr1＜Tlr1，Thr2＜Tmr2＜Tlr2，因此，当发动机处于高负荷率时，风扇在较低的负荷率就可以开启高档位对发动机进行冷却，当风扇在高档运行时，发动机温度上升较慢，能够有效延后发动机变动到高档时间，尽量避免发动机过热，减少风扇在高档的运行时间，降低功耗。由于负荷率变化速度过快，本发明的发动机风扇控制方法获取一段时间内的负荷率平均值Pa，实现稳定性的控制。
为了减少档位跳变的频率，本实施例优选设定Thr1＝Tmd2＝Tld2，Thr2＝Tmd1＝Tld1。
需要说明的是，本发明的ECU存储的风扇控制策略可以不限于三个，可以两个、四个或者五个以上，分别对应于不同的发动机负荷率范围值。
本发明的发动机风扇控制方法，只是增加了负荷率的判断，选定相对应的风扇控制策略，使得控制方案多样化，提高风扇控制的准确性，通用性强。能够减少发动机出水温度的波动率，有利于发动机润滑，降低发动机自身摩擦损失，进一步降低发动机的燃油消耗率。
本发明实施例的发动机风扇控制系统，包括：
水温传感器2，用于检测冷却水的水温信号。
ECU3，ECU3设有负荷率计算模块31、控制策略选择模块32和多个风扇控制策略33，多个风扇控制策略33的控制条件不完全相同；ECU3读取的发动机的负荷率，负荷率计算模块31用于计算一段时间内的负荷率平均值，控制策略选择模块32根据负荷率平均值选择一个对应的风扇控制策略33，该选定的风扇控制策略33运行，根据输入的水温信号发出风扇控制指令。
风扇驱动电路4，用于执行ECU3发出的风扇控制指令控制风扇5工作。例如控制风扇空档运转、低档运转或者高档运转。
本发明的发动机风扇控制系统，能够检测发动机的负荷率，判断负荷率发动机负荷率情况，进而选择与负荷率相对应的风扇控制策略，提高风扇控制的准确度，降低功耗。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种发动机的风扇控制方法，其特征在于，包括：
步骤S1，检测发动机负荷率P，计算出一段时间内的负荷率平均值Pa；
步骤S2，判断步骤S1计算出的负荷率平均值Pa大小，从存储在ECU中的多个风扇控制策略中选定一个与负荷率平均值相对应的风扇控制策略；
步骤S3，检测发动机冷却水的温度，获得水温信号TSS；
步骤S4，将步骤S3中获得的水温信号TSS导入步骤S2选定的风扇控制策略中，运行该选定的风扇控制策略输出风扇控制指令；
步骤S5，风扇驱动电路执行风扇控制指令，控制风扇工作。
2.如权利要求1所述的发动机的风扇控制方法，其特征在于，所述一段时间为5～15s。
3.如权利要求1所述的发动机的风扇控制方法，其特征在于，所述多个风扇控制策略分别为高负荷率风扇控制策略、中负荷率风扇控制策略、低负荷率风扇控制策略；所述步骤S2包括：ECU设有控制策略选择模块，控制策略选择模块具有标定负荷率P1和标定负荷率P2，且P1＜P2；当Pa≤P1时，选定低负荷率风扇控制策略；当P1＜Pa≤P2时，选定中负荷率风扇控制策略；当Pa＞P2时，选定高负荷率风扇控制策略。
4.如权利要求3所述的发动机的风扇控制方法，其特征在于，所述高负荷率风扇控制策略设有低档启动温度Thr1、高档启动温度Thr2、高档停止温度Thd1和低档停止温度Thd2；所述中负荷率风扇控制策略设有低档启动温度Tmr1、高档启动温度Tmr2、高档停止温度Tmd1和低档停止温度Tmd2；所述低负荷率风扇控制策略设有低档启动温度Tlr1、高档启动温度Tlr2、高档停止温度Tld1和低档停止温度Tld2，其中，Thr1＜Tmr1＜Tlr1，Thr2＜Tmr2＜Tlr2。
5.如权利要求3所述的发动机的风扇控制方法，其特征在于，Thr1＝Tmd2＝Tld2，Thr2＝Tmd1＝Tld1。
6.一种发动机风扇控制系统，其特征在于，包括：
水温传感器，用于检测冷却水的水温信号；
ECU，所述ECU设有负荷率计算模块、控制策略选择模块和多个风扇控制策略，多个风扇控制策略的控制条件不完全相同；所述ECU读取的发动机的负荷率，所述负荷率计算模块用于计算一段时间内的负荷率平均值，所述控制策略选择模块根据负荷率平均值选择一个对应的所述风扇控制策略，该选定的所述风扇控制策略运行，根据输入的水温信号发出风扇控制指令；
风扇驱动电路，用于执行所述ECU发出的风扇控制指令控制风扇工作。
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