CN107882625A - 一种发动机电子风扇的控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发动机电子风扇的控制方法及装置，采用根据不同环境温度下变更控制电子风扇开启或全速工作的冷却液温度阈值的策略，使发动机在任何环境温度下都能处于最佳工作状态，这种控制方法及装置保证了发动机冷却系统的最大冷却能力，体现了电子风扇冷却系统对环境温度的自适应，并有效减小发动机摩擦消耗，提升燃油经济性。
Description
技术领域
本发明涉及发动机电子风扇的控制方法及装置，属于汽车控制技术领域。
背景技术
现有技术中，电子风扇的应用越来越普及，不论是商用车还是乘用车，发动机电子风扇都采用发动机出水温度控制。公告号为102562254A的发明专利公开了一种控制车辆发动机散热器冷却用电子风扇的方法和系统，其冷却系统如图1所示，电子风扇控制器根据水箱温度传感器提供的水箱温度信息，达到设定标准后控制电子风扇，进行水箱的散热工作。该冷却系统并没有将环境温度因素考虑在内，以发动机出水的固定温度值作为风扇开启条件，其控制方法并没有体现发动机对环境适应的需求。
为了保证发动机冷却可靠，目前电子风扇控制程序均按照最恶劣的工况下进行标定，且散热器设计均有较大余量。这样的设计会导致在冬季或车辆低负荷运行时，发动机水温难以达到最佳工作温度，冷却系统难以保证最佳冷却能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种发动机电子风扇的控制方法及装置，用于解决不同环境温度下都能使发动机处于最佳工作状态的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出一种发动机电子风扇的控制方法，包括以下步骤：
1)车辆通电，检测或人工设定当前环境温度；
2)设置电子风扇开启的冷却液温度阈值，该阈值与当前环境温度负相关；即当前环境温度越高，则风扇可开启的冷却液温度阈值越小；当前环境越低，则风扇可开启的冷却液温度阈值越大，所述阈值包括阈值的上限和下限，所述阈值的下限与发动机节温器开启温度相同；
3)车辆点火后，检测当前的冷却液温度大于或等于所述温度阈值时，电子风扇开启，若当前冷却液温度小于所述温度阈值，电子风扇关闭。
设定风扇全速温度阈值、环境温度基准值，若当前环境温度大于或等于环境温度基准值，保持电子风扇全速运行的冷却液温度阈值不变；若当前环境温度小于环境温度基准值，则重新设置电子风扇全速运行的冷却液温度阈值，该温度阈值与当前环境温度负相关，即当前环境温度越低，电子风扇全速运行的冷却液温度阈值越大，且风扇可全速运行的冷却液温度阈值上限与冷却液的报警温度相同；检测当前的冷却液温度，若大于或等于风扇全速运行的温度阈值时，电子风扇即全速运行。
若当前环境温度小于所述环境温度基准值，所述电子风扇全速运行的冷却液温度阈值升高的数值与所述电子风扇开启的冷却液温度阈值升高的数值相同。
在车辆高负荷运行后再次点火时，先控制电子风扇全速运行，再执行所述步骤3)，即检测当前冷却液温度，将当前的冷却液温度与控制电子风扇开启设定的冷却液温度阈值进行比较，控制风扇的启停。
电子风扇开启后，检测到当前冷却液温度升高时，控制电子风扇增加转速运行；当检测到当前冷却液温度降低时，若降低范围在设定的延迟温度范围内，控制电子风扇转速不变；若降低范围超出设定的延迟温度范围时，控制电子风扇降低转速。
为解决上述技术问题，本发明还提出一种发动机电子风扇的控制装置，包括：
用于车辆通电，检测或人工设定当前环境温度的单元；
用于设置电子风扇开启的冷却液温度阈值，该阈值与当前环境温度负相关；即当前环境温度越高，则风扇可开启的冷却液温度阈值越小；当前环境越低，则风扇可开启的冷却液温度阈值越大，所述阈值包括阈值的上限和下限，所述阈值的下限与发动机节温器开启温度相同的单元；
用于车辆点火后，检测当前的冷却液温度大于或等于所述温度阈值时，电子风扇开启，若当前冷却液温度小于所述温度阈值，电子风扇关闭的单元。
设定风扇全速温度阈值、环境温度基准值，若当前环境温度大于或等于环境温度基准值，保持电子风扇全速运行的冷却液温度阈值不变；若当前环境温度小于环境温度基准值，则重新设置电子风扇全速运行的冷却液温度阈值，该温度阈值与当前环境温度负相关，即当前环境温度越低，电子风扇全速运行的冷却液温度阈值越大，且风扇可全速运行的冷却液温度阈值上限与冷却液的报警温度相同；检测当前的冷却液温度，若大于或等于风扇全速运行的温度阈值时，电子风扇即全速运行。
若当前环境温度小于所述环境温度基准值，所述电子风扇全速运行的冷却液温度阈值升高的数值与所述电子风扇开启的冷却液温度阈值升高的数值相同。
还包括用于在车辆高负荷运行后再次点火时，先控制电子风扇全速运行的单元。
电子风扇开启后，检测到当前冷却液温度升高时，控制电子风扇增加转速运行；当检测到当前冷却液温度降低时，若降低范围在设定的延迟温度范围内，控制电子风扇转速不变；若降低范围超出设定的延迟温度范围，控制电子风扇降低转速。
本发明的有益效果是：本发明提出的发动机电子风扇的控制方法及装置，通过根据不同环境温度变更控制电子风扇开启或全速工作的冷却液温度阈值的策略，使发动机在任何环境温度下都能处于最佳工作状态，保证了发动机冷却系统的最大冷却能力。
附图说明
图1是现有技术中电子风扇冷却系统示意图；
图2是本发明的一种电子风扇控制方法的控制系统框图；
图3是本发明的一种电子风扇控制方法的工作流程图；
图4是本发明另一种电子风扇控制方法的控制系统框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
本发明的一种发动机电子风扇控制方法的实施例。
如图2所示的电子风扇控制方法的控制系统框图，和传统的控制方法相比，本发明电子风扇的控制方法增加了环境温度传感器，电子风扇的控制仍然采用冷却液温度控制，但控制电子风扇开启和全速运行的冷却液温度随着环境温度变化，从而保证冷却系统的最大冷却能力。
本发明电子风扇控制方法的工作流程如图3所示，在车辆开关打到ACC挡或进行一键启动的车辆通电时，环境温度传感器检测得到当前环境温度信号，并将该信号传递给控制器，控制器根据环境温度作为判定输入，生成本次运营期间的控制策略，包括电子风扇开启和全速运行的冷却液温度阈值。此后，控制器将不再读取环境温度传感器采集的数据，直到车辆再一次启动。车辆启动后，控制器通过冷却液温度传感器采集发动机冷却液温度，并依据该温度来控制电子风扇的转速。
具体地，车辆通电时检测当前环境温度，根据当前环境温度设置电子风扇开启的冷却液温度阈值，该阈值与当前环境温度负相关：即当前环境温度越高，则对应的阈值越小；当前环境越低，则对应的阈值越大。该阈值包括上限和下限，下限与发动机节温器开启温度相同。。
然后车辆点火后，检测当前的冷却液温度，若当前冷却液温度大于或等于所述冷却液温度阈值时，电子风扇开启；若当前冷却液温度小于所述温度阈值，电子风扇则关闭。
为了简化运算，可以选择一个标准温度作为环境温度基准值，若当前温度较该基准值升高时，该阈值降低，而且阈值下限与发动机匹配的节温器开启温度相同；若当前环境温度较该基准值降低时，冷却液温度阈值升高，阈值小于或等于设定的上限。
首先确定环境温度基准值A℃时，然后检测当前环境温度，环境温度相对于A℃每增加B℃，控制风扇开启的冷却液温度阈值降低C℃，直到最低的开启温度阈值与发动机所匹配的节温器开启温度相同为止，此后，环境温度再增加，保持电子风扇工作程序不变。而一旦当前环境温度高于A℃时，风扇全速工作的温度阈值则始终保持不变。当环境温度每降低B℃时，风扇开启及全速工作冷却液温度阈值均升高C℃，直至全速工作温度达到设定报警温度，之后保持控制电子风扇全速工作的冷却液温度不变。
例如：节温器开启温度为80℃，设定冷却液温度100℃为报警温度，取B＝5℃，C＝1℃，环境温度基准值为0℃，根据基准环境温度制定的电子风扇开启的冷却液温度阈值为86℃，风扇全速工作对应的冷却液温度阈值为94℃。
当环境温度为-20℃时，风扇开启的冷却液温度阈值为90℃，风扇全速运行的冷却液温度阈值为98℃；
当环境温度为-40℃时，风扇开启的冷却液温度阈值为92℃(开启)，风扇全速运行的冷却液温度阈值为100℃；
当环境温度为30℃时，风扇开启的冷却液温度阈值为80℃(开启)，风扇全速运行的冷却液温度阈值为94℃；
当环境温度为35℃时，风扇开启的冷却液温度阈值为80℃(开启)，风扇全速运行的冷却液温度阈值为94℃。
通过上述对于电子风扇的控制方法，可保证在冬季提高风扇工作的冷却液温度值，夏季减小电子风扇工作的冷却液温度值，即不论在何种季节，发动机均处于最佳工作状态，保证了发动机冷却系统的最大冷却能力，实现了冷却系统对环境温度的自适应，并有效减小发动机摩擦消耗及电子风扇工作时长，提升燃油经济性。
上面的例子中，除了设定风扇开启的冷却液温度阈值，还设定了一个风扇全速运行的冷却液温度阈值，用于对风扇全速运行的工况进行控制。
与风扇开启的冷却液温度阈值的设置策略类似，风扇全速运行的控制策略为：若当前环境温度大于或等于环境温度基准值，保持电子风扇全速运行的冷却液温度阈值不变；若当前环境温度小于环境温度基准值，则重新设置电子风扇全速运行的冷却液温度阈值，该温度阈值与当前环境温度负相关，即当前环境温度越低，该温度阈值越大，且该阈值也包括上限和下限，其中，该阈值的上限与冷却液的报警温度相同。温度阈值确定后，检测当前的冷却液温度，若大于或等于风扇全速运行的温度阈值时，电子风扇即全速运行。
若当前环境温度小于所述环境温度基准值，所述电子风扇全速运行的冷却液温度阈值升高的数值与所述电子风扇开启的冷却液温度阈值升高的数值相同，直至风扇可全速运行的最高冷却液温度阈值达到冷却液报警温度，即此报警温度作为风扇全速运行的最高冷却液温度阈值，与此风扇全速运行最高冷却液温度阈值升高的数值保持同步的电子风扇开启的冷却液温度阈值，则作为风扇开启的冷却液温度阈值上限。
以上实施例中，需要根据当前环境温度获得冷却液温度阈值，可以根据查表得到，或者通过设置函数关系得到。设置函数关系时，电子风扇开启和全速工作的冷却液温度阈值的变化方法可以是线性的，也可以是非线性的增减方法，如采用二次方程、指数方程等，但其中线性变化方法最佳。另外，本发明的电子风扇控制方法可以用在单个或者多个电子风扇的控制系统当中。
作为本发明的另一种改进实施方式，为了防止车辆高负荷运行后，瞬间启动导致发动机水温过高，在车辆高负荷运行后再次点火时，先控制电子风扇全速运行，车辆点火后，检测当前冷却液温度，将当前的冷却液温度与控制电子风扇开启设定的冷却液温度阈值进行比较，控制电子风扇的开启或关闭，即当前的冷却液温度大于或等于冷却液温度阈值时开启电子风扇，当前冷却液温度小于温度阈值关闭电子风扇。
作为本发明的另一种改进实施方式，为了防止冷却液温度波动导致风扇转速波动，减少风扇寿命，控制器依据冷却液温度控制电子风扇的转速。电子风扇开启后，当前冷却液温度升高时，控制电子风扇增加转速运行；设置延迟温度为N℃，若当前冷却液温度降低的范围在N℃内，则控制电子风扇保持原转速不变；若当前冷却液温度降低的范围超出N℃，则控制电子风扇相应降低转速，其中延时温度N℃数值为5℃较佳。电子风扇从开启到全速工作之间的水温和转速关系可以是线性递增的，也可以是任何其他递增的函数关系。
作为本发明的另一种实施方式，可以通过人工设定当前环境温度的方式代替通过环境温度传感器检测环境温度信号。如图4所示，该系统采用具有多个环境温度档位的控制手柄，通过选择控制手柄代表当前环境温度的档位，输入环境温度信号，从而通过手柄实现人工设定当前环境温度。
通过上述对于电子风扇的控制方法，可保证在冬季提高风扇工作的冷却液温度值，夏季减小电子风扇工作的冷却液温度值，即不论在何种季节，发动机均处于最佳工作状态，保证了发动机冷却系统的最大冷却能力，实现了冷却系统对环境温度的自适应，并有效减小发动机摩擦消耗及电子风扇工作时长，提升燃油经济性。
本发明的一种发动机电子风扇控制装置的实施例，该装置包括：
用于车辆通电，检测或人工设定当前环境温度的单元；
用于设置电子风扇开启的冷却液温度阈值，该阈值与当前环境温度负相关；即当前环境温度越高，则风扇可开启的冷却液温度阈值越小；当前环境越低，则风扇可开启的冷却液温度阈值越大，所述阈值包括阈值的上限和下限，所述阈值的下限与发动机节温器开启温度相同的单元；
用于车辆点火后，检测当前的冷却液温度大于或等于所述温度阈值时，电子风扇开启，若当前冷却液温度小于所述温度阈值，电子风扇关闭的单元。
上述实施例中所指发动机电子风扇的控制装置，实际上是基于本发明方法流程的一种计算机解决方案，即一种软件构件，上述装置即为与方法流程相对应的处理进程。该软件可以用于发动机冷却系统的控制器中。由于对上述方法的介绍已经足够清楚完整，而本实施例声称的装置实际上是一种软件构架，故不再详细进行描述。
Claims (10)
1.一种发动机电子风扇的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)车辆通电，检测或人工设定当前环境温度；
2)设置电子风扇开启的冷却液温度阈值，该阈值与当前环境温度负相关；即当前环境温度越高，则风扇可开启的冷却液温度阈值越小；当前环境越低，则风扇可开启的冷却液温度阈值越大，所述阈值包括阈值的上限和下限，所述阈值的下限与发动机节温器开启温度相同；
3)车辆点火后，检测当前的冷却液温度大于或等于所述温度阈值时，电子风扇开启，若当前冷却液温度小于所述温度阈值，电子风扇关闭。
2.根据权利要求1所述的发动机电子风扇的控制方法，其特征在于，设定风扇全速温度阈值、环境温度基准值，若当前环境温度大于或等于环境温度基准值，保持电子风扇全速运行的冷却液温度阈值不变；若当前环境温度小于环境温度基准值，则重新设置电子风扇全速运行的冷却液温度阈值，该温度阈值与当前环境温度负相关，即当前环境温度越低，电子风扇全速运行的冷却液温度阈值越大，且风扇可全速运行的冷却液温度阈值上限与冷却液的报警温度相同；检测当前的冷却液温度，若大于或等于风扇全速运行的温度阈值时，电子风扇即全速运行。
3.根据权利要求2所述的发动机电子风扇的控制方法，其特征在于，若当前环境温度小于所述环境温度基准值，所述电子风扇全速运行的冷却液温度阈值升高的数值与所述电子风扇开启的冷却液温度阈值升高的数值相同。
4.根据权利要求1所述的发动机电子风扇的控制方法，其特征在于，在车辆高负荷运行后再次点火时，先控制电子风扇全速运行，再执行所述步骤3)，即检测当前冷却液温度，将当前的冷却液温度与控制电子风扇开启设定的冷却液温度阈值进行比较，控制风扇的启停。
5.根据权利要求1-4任一项所述的发动机电子风扇的控制方法，其特征在于，电子风扇开启后，检测到当前冷却液温度升高时，控制电子风扇增加转速运行；当检测到当前冷却液温度降低时，若降低范围在设定的延迟温度范围内，控制电子风扇转速不变；若降低范围超出设定的延迟温度范围时，控制电子风扇降低转速。
6.一种发动机电子风扇的控制装置，其特征在于，包括：
用于车辆通电，检测或人工设定当前环境温度的单元；
用于设置电子风扇开启的冷却液温度阈值，该阈值与当前环境温度负相关；即当前环境温度越高，则风扇可开启的冷却液温度阈值越小；当前环境越低，则风扇可开启的冷却液温度阈值越大，所述阈值包括阈值的上限和下限，所述阈值的下限与发动机节温器开启温度相同的单元；
用于车辆点火后，检测当前的冷却液温度大于或等于所述温度阈值时，电子风扇开启，若当前冷却液温度小于所述温度阈值，电子风扇关闭的单元。
7.根据权利要求6所述的发动机电子风扇的控制装置，其特征在于，设定风扇全速温度阈值、环境温度基准值，若当前环境温度大于或等于环境温度基准值，保持电子风扇全速运行的冷却液温度阈值不变；若当前环境温度小于环境温度基准值，则重新设置电子风扇全速运行的冷却液温度阈值，该温度阈值与当前环境温度负相关，即当前环境温度越低，电子风扇全速运行的冷却液温度阈值越大，且风扇可全速运行的冷却液温度阈值上限与冷却液的报警温度相同；检测当前的冷却液温度，若大于或等于风扇全速运行的温度阈值时，电子风扇即全速运行。
8.根据权利要求7所述的发动机电子风扇的控制装置，其特征在于，若当前环境温度小于所述环境温度基准值，所述电子风扇全速运行的冷却液温度阈值升高的数值与所述电子风扇开启的冷却液温度阈值升高的数值相同。
9.根据权利要求6所述的发动机电子风扇的控制装置，其特征在于，还包括用于在车辆高负荷运行后再次点火时，先控制电子风扇全速运行的单元。
10.根据权利要求6-9任一项所述的发动机电子风扇的控制装置，其特征在于，电子风扇开启后，检测到当前冷却液温度升高时，控制电子风扇增加转速运行；当检测到当前冷却液温度降低时，若降低范围在设定的延迟温度范围内，控制电子风扇转速不变；若降低范围超出设定的延迟温度范围，控制电子风扇降低转速。
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