CN211900760U - 一种柴油发动机的电控风扇控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种柴油发动机的电控风扇控制系统，包括控制器、位置传感器和步进电机，所述控制器包括MCU、电源电路、集成微步转换电路、步进电机驱动电路、位置传感器电路和开关量输入接口电路，所述电源电路为MCU供电；所述集成微步转换电路与MCU连接，所述步进电机驱动电路与集成微步转换电路连接，所述步进电机驱动电路与步进电机连接；所述位置传感器电路与MCU连接，所述位置传感器电路与位置传感器连接；所述开关量输入接口电路与MCU连接，通过开关量接口与外界连接。能够针对不同类型的柴油发动机，自动除尘、或精确控制风量等级，从而有效控制发动机温度，安全、节能环保，操作简单、安装方便。

Description

一种柴油发动机的电控风扇控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种柴油发动机的电控风扇，具体公开一种柴油发动机的电控风扇控制系统。

背景技术

目前电控柴油发动机已全面普及，但大部分柴油发动机上仍然使用固定叶片的冷却风扇，无法换向除尘。另外，这类风扇的风量只与发动机转速相关，不能根据柴油发动机实际温度需进行风量调控，在气温较低或者启动阶段发动机温度较低时，仍大风量降温，冷却效果过剩，增加了不必要的燃油消耗，不利于节能环保。

近年来，为规避传统固定叶片风扇的缺点，国内已在逐步开发和使用换向风扇，即机械换向风扇或者液压换向风扇；这类换向风扇需要人工频繁手动切换除尘降温，存在除尘降温不及时，发动机温度过高的情况；同样不能根据柴油发动机实际温度情况自动进行风量调控，存在能耗大的缺陷。

现有换向风扇为人工控制方式，需要额外的机械控制装置，操作不方便，还存在体积过大，安装不方便的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：为解决以上问题提供一种能够适用传统机械油泵或电控等多种类型柴油发动机，达到反向除尘、正向风量分级控制、节能目的的柴油发动机的电控风扇控制系统。

本实用新型采用的技术方案是这样的：

一种柴油发动机的电控风扇控制系统，包括控制器、位置传感器和步进电机，所述控制器包括MCU、电源电路、集成微步转换电路、步进电机驱动电路、位置传感器电路和开关量输入接口电路，所述电源电路为MCU供电；所述集成微步转换电路与MCU连接，所述步进电机驱动电路与集成微步转换电路连接，所述步进电机驱动电路与步进电机连接；所述位置传感器电路与MCU连接，所述位置传感器电路与位置传感器连接；所述开关量输入接口电路与MCU连接，通过开关量接口与外界连接。

进一步地，与所述MCU还连接有CAN驱动电路，其通过CAN接口与柴油发动机ECU通信。

进一步地，所述CAN驱动电路由CAN 控制器芯片MCP2515和CAN 高速收发器芯片TJA1050组成，MCP2515通过SPI接口与MCU通信，TJA1050提供两线CAN总线接口。

进一步地，与所述MCU还连接设置有TTL接口，可本地设置和存储控制参数。

进一步地，所述集成微步转换电路采用A4989芯片，包含两个正弦数模转换器，它们为两个独立的固定时间PWM电流控制器产生基准电压；为外部MOSFET全桥提供电流调节；提供全步、半步、四分之一步和十六分之一步分辨率的完整的微步进控制。

进一步地，所述步进电机驱动电路采用8只IRLR024 N沟道MOSFET，组成两路全桥驱动电路，可以驱动30至500W大功率双极两相步进电机，能适用多种功率的电控风扇，电机驱动输出接口具备防短路或过载功能。

进一步地，所述位置传感器电路由若干只霍尔磁敏元件组成，分别对应风扇叶片行程的若干档位。

进一步地，所述位置传感器电路由4只霍尔磁敏元件组成，分别对应风扇叶片行程的4个档位。

进一步地，所述开关量输入接口电路由若干只等同数量的二极管和电阻组成，分别与MCU和外部接口连接；所述二极管和电阻数量与风扇叶片行程的档位数一致。

进一步地，所述开关量输入接口电路由4只等同数量的二极管和电阻组成，分别与MCU和外部接口连接。

综上所述，由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型能够针对不同类型的柴油发动机，运行于不同的控制模式，能够根据柴油发动机的温度，自动除尘或精确控制风量等级，从而有效控制发动机温度，安全、节能环保，操作简单、安装方便。

附图说明

图1为本实用新型控制原理图；

图2为本实用新型所述电源电路图；

图3为本实用新型所述集成微步转换电路与步进电机驱动电路连接图；

图4为本实用新型所述CAN驱动电路图；

图5本实用新型所述位置传感器电路图；

图6 本实用新型所述MCU及开关量输入接口电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

如图1~6所示，一种柴油发动机的电控风扇控制系统，包括控制器、位置传感器和步进电机，所述位置传感器可以精确定位风扇叶片角度的4个档位，为MCU1控制提供定位信息；所述步进电机控制风扇叶片转动，接收MCU1发出的动作指令；

所述控制器包括MCU1、电源电路2、集成微步转换电路3、步进电机驱动电路4、位置传感器电路5和开关量输入接口电路6，所述电源电路2为MCU供电；如图2所示，电源输入电压范围12-24V；ZD1为25V瞬态抑制二极管，防止输入过压；D4 AO448为P沟道MOSFET管，当输入电压反接时，将切断输出，防止电源反接；输出12-24V电压经RP1至VBB，为电机驱动电路供电，RP1为5A自恢复保险丝PPTC，提供过流保护；U3 LM78M05为三端稳压器，输出5V VDD电源；

所述集成微步转换电路3与MCU1连接，所述步进电机驱动电路4与集成微步转换电路3连接，所述步进电机驱动电路4与步进电机连接；如图3所示，U2 A4989为微步转换器，26脚STEP与MCU1连接，MCU1输出步进脉冲；30脚DIR与MCU连接，控制步进电机旋转方向；19脚ENABLE与MCU1连接，控制步进电机启动或停止；21脚REF与K6跳线座3/5/7相连，通过跳线控制驱动电流；28、29脚MS1、MS2脚与K6跳线座11/13相连，设置微步分辨率：全步、半步、4分之一步或16分之一步； 31、27脚PFD1、PFD2与K6跳线座9/15相连，设置全桥的衰变模式，减少驱动电流波形失真、改善微步性能。

Q1~Q8 为8个N沟道MOSFET，组成双全桥MOSFET步进电机驱动电路4，两路励磁电路S1A/S1B和S2A/S2B，与步进电机连接。R45/R46/R69和R47/R48/R70为两组取样电阻，测量励磁电流，分别与MCU和A4989连接，A4989控制调节输出电流，MCU提供过流保护。

所述位置传感器电路5与MCU1连接，所述位置传感器电路5与位置传感器连接；所述位置传感器电路5由4只霍尔磁敏元件组成，分别对应风扇叶片行程的4个档位，4个档位包括除尘档、空转档、风冷档一和风冷档二。如图5所示，U1/U2/U3/U4为四个磁敏元件，LED6/LED7/LED8/LED9为磁感应输出信号，经R10/R11/R62/R63与MCU连接，R10/R11/R62/R63为限流电阻，防止外部输入电流对MCU的损坏； VDD经电阻R23，二极管D1输出VDDP为磁敏元件供电，R23限流、短路保护，D1可防止外部电压输入；R3/R4/R73/R76为磁感应信号上拉电阻；指示灯LED6/LED7/LED8/LED9分别对应4个磁敏元件，有磁感应信号时，灯亮。

所述开关量输入接口电路6与MCU1连接，通过开关量接口与外界连接；所述的开关量输入接口电路6由4只等同数量的二极管和电阻组成，分别与MCU1和外部接口连接；所述二极管和电阻数量与风扇叶片行程的档位数一致。如图6所示，U1为主控芯片PIC16F883；2/3引脚CLSS1/CLSS2为电机励磁电流取样电阻输出的电压信号，作为MCU1内部比较器负端输入信号，R77/R78/R79提供两路参考电压作为MCU1内部比较器正向输入信号，内部比较器检测励磁输出是否短路、过载、或开路；J2为TTL接口，与外部PC相连，可以输入控制参数，R6/R7为信号线限流电阻，D9二极管阻断内部电源向外输出，设置参数时，可由外部串口提供电源输入。

SWD0/SWD1/SWD2/SWDBK为4路开关量输入端，与外部开关连接，并经过二极管D2/D3/D6/D7与MCU1相连，防止外部电压输入损坏MCU1；R12/R13/R16/R75为开关信号的上拉电阻。

与所述MCU1还连接设置有TTL接口8，可本地设置和存储控制参数。

控制器外壳，具备IP67防水防尘、防高温功能，24PIN接口分别连接：12-24V输入、外部开关量、TTL接口8、电机励磁接口、CAN总线接口、叶片角度位置传感器接口。

实施例2

如图1~6所示，与所述MCU1还连接有CAN驱动电路7，其通过CAN接口与柴油发动机ECU通信。

所述CAN驱动电路7由CAN 控制器芯片MCP2515和CAN 高速收发器芯片TJA1050组成，MCP2515通过SPI接口与MCU1通信，TJA1050提供两线CAN总线接口。如图4所示，U4MCP2515为CAN 控制器芯片，7、8脚OSC1/OSC2连接8M晶振，提供时钟；13/14/15/16脚SCK/MOSI/MISO/CS为SPI接口，与MCU通信；12脚INT为CAN报文接收中断信号，与MCU1连接；1/2脚TXCAN/RXCAN为CAN总线收发接口，与TJA1050连接。

U5 TJA1050为CAN 高速收发器芯片，输出CAN总线CANH和CANL。 ZD2为6.8V瞬态抑制二极管，外部输入过压保护，RP2/RP3为自恢复保险丝，外部输入过流保护。R2/120欧电阻为CAN总线匹配电阻，与K6跳线座连接，需要时可连接跳线选择。

其他部分与实施例1相同。

由上述可知，本实用新型的电控风扇控制系统能够适用于多种柴油发动机的电控风扇（实施例1适应传统机械油泵柴油发动机，实施例2适应电控柴油发动机），控制风扇精确除尘和降温，精准控制发动机温度，节能环保。体积小，操作简单、安装方便，覆盖面广、通用性好。

Claims (10)

1.一种柴油发动机的电控风扇控制系统，其特征在于：包括控制器、位置传感器和步进电机，所述控制器包括MCU、电源电路、集成微步转换电路、步进电机驱动电路、位置传感器电路和开关量输入接口电路，所述电源电路为MCU供电；所述集成微步转换电路与MCU连接，所述步进电机驱动电路与集成微步转换电路连接，所述步进电机驱动电路与步进电机连接；所述位置传感器电路与MCU连接，所述位置传感器电路与位置传感器连接；所述开关量输入接口电路与MCU连接，通过开关量接口与外界连接。

2.根据权利要求1所述的一种柴油发动机的电控风扇控制系统，其特征在于：与所述MCU还连接有CAN驱动电路，其通过CAN接口与柴油发动机ECU通信。

3.根据权利要求2所述的一种柴油发动机的电控风扇控制系统，其特征在于：所述CAN驱动电路由CAN 控制器芯片MCP2515和CAN 高速收发器芯片TJA1050组成，MCP2515通过SPI接口与MCU通信，TJA1050提供两线CAN总线接口。

4.根据权利要求1所述的一种柴油发动机的电控风扇控制系统，其特征在于：与所述MCU还连接设置有TTL接口，可本地设置和存储控制参数。

5.根据权利要求1所述的一种柴油发动机的电控风扇控制系统，其特征在于：所述集成微步转换电路采用A4989芯片，包含两个正弦数模转换器。

6.根据权利要求1所述的一种柴油发动机的电控风扇控制系统，其特征在于：所述步进电机驱动电路采用8只IRLR024 N沟道MOSFET，组成两路全桥驱动电路，可以驱动大功率双极两相步进电机。

7.根据权利要求1所述的一种柴油发动机的电控风扇控制系统，其特征在于：所述位置传感器电路由若干只霍尔磁敏元件组成，分别对应风扇叶片行程的若干档位。

8.根据权利要求7所述的一种柴油发动机的电控风扇控制系统，其特征在于：所述位置传感器电路由4只霍尔磁敏元件组成，分别对应风扇叶片行程的4个档位。

9.根据权利要求1所述的一种柴油发动机的电控风扇控制系统，其特征在于：所述开关量输入接口电路由若干只等同数量的二极管和电阻组成，分别与MCU和外部接口连接；所述二极管和电阻数量与风扇叶片行程的档位数一致。

10.根据权利要求9所述的一种柴油发动机的电控风扇控制系统，其特征在于：所述开关量输入接口电路由4只等同数量的二极管和电阻组成，分别与MCU和外部接口连接。

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