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1、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 正确的发动机工作温度不仅对发动机的动力输出、燃油经正确的发动机工作温度不仅对发动机的动力输出、燃油经济性影响较大济性影响较大(图图9-1)所示为发动机冷却液温度对发动机功率所示为发动机冷却液温度对发动机功率和燃油消耗率的影响和燃油消耗率的影响)，同时也有利于降低有害物质排放。，同时也有利于降低有害物质排放。下一页返回第第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
2、，冷却液温度较高一些(95110)，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(8595)，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
3、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、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。制均由发动机负荷决定是此种冷却系统的特征。图图9-2所示为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。发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
4、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。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，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，该节温器装有对温度敏感的膨胀元件，节温器的工作不受冷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系中压力上升和下降变动的影响。当冷却液温度下降时，却系中压力上升和下降变动的影响。当冷却液温度下降时，节温器开启一个阀门使散热器旁通水道的流量增加，不走散节温器开启一个阀门使散热器旁通水道的流量增加，不走散热器。这种方法使工作温度稳定，汽车暖气系统的工作性能热器。这种方
5、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。良好，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
6、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。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
7、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
8、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
9、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
10、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。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)
11、、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
12、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
13、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挡挡时和时和2挡时的温度差异。挡时的温度差异。
14、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
15、，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。体，发动机缸体上不需要任何温度调节装置。图图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
16、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95110。图图9-8所示为发动机冷启动、小负荷工况节温器所示为发动机冷启动、小负荷工况节温器状态图。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
