汽车发动机电动冷却风扇控制系统的研究
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叙词: 轻型客车 发动机 电子 燃油喷射
1 概述 日本丰 田汽车公 司 90 年 代生产的大 霸王 ( PRE-
V IA ) 牌子弹头式轻型客车, 是目前世 界上流行的外 形类似子弹头的轻型客车中的一种。它比一般轻 型客
车舒适华丽, 售价又比豪华轿车低廉, 颇受用 户欢 迎。该车发动机卧式顺置, 后轮驱动。3 门, 7 座位, 手动 5 档变速器或自动变速器, 最高车速 177 km/ h, 0～80 km/ h 加速时间8. 8 s, 0～96 km/ h 加速时间 12. 9 s, 0～1000 m 的加速时间34. 7 s。通 过 183 m 弯道的车速为59. 3 km/ h, 横向加速性能为7. 4 m/ s2。车速为 60 km / h→0 时的制动距离为42. 3 m, 城 市百公里油耗 14 L , 公路百公里油耗 11 L 。
[ Abs tract] T his s yst em can regulat e t he coolin g abilit y of t he f an according to t he aut om obile run ning speed, coolin g w at er t emperatu re in engin e and w orking condit ion of air con dit ion er. Elect ricit y consu mpt ion can be reduced by 7% ～10% . N ois e and vibr at ion can b e redu ced and th us servise l ife of t he f an mot er be r ais ed.
1 电动冷却风扇的控制系统 1. 1 系统的组成
图 1 所示是电动冷却风扇控制系统中各个装 置之 间 的关系框图。其 中, 冷却 装置包 括电动 冷却风 扇 ( 电动机) 、 空调 冷凝器和发动机散热器。电动冷却风 扇在控制器的指令 下, 将冷空 气吹向空调冷凝器 和发
图 1 电动冷却风扇控制系统框图 1996 年第 5 期
第 S2 步: 控制器 根据发动 机水温传感 器的信号 判断发动机冷却液 温度是否低于 95℃, 如果 t< 95℃ 控制器执行第 S3 步, 否则执行第 S6 步程序。
第 S3 步: 控制器 根据空调 开关的通断 来判断空 调 系统 是否工 作, 如 果工 作则 控制 器执 行第 S4 步, 如果不工作, 控制器就执行第 S5 步程序。
叙词: 发动机 风扇 控制系统 冷却能力
由于汽车高速行驶时的迎面风对散 热器的冷却作
用足以保持发动机的正常工作温度, 所 以用电动冷却 风扇取代传统的冷却风扇, 不但可以减少 5% ～12% 的发动机功率损失[ 1] , 还可以大量减少 发动机的传热 损失以及低温条件下的过度磨损, 其综 合节油指标达 到 10% , 成为车用发动机冷却风扇的更新换代产品, 但是由于增加了空调, 其冷凝器阻挡了 迎面风, 影响 了汽车散热器的冷却, 所以电动冷却风 扇的运转时间 加长。这不仅消耗了大量的电能, 而且 使风扇电机的 工作寿命缩短。因此对电动冷却风扇实行多级联 合控 制的控制系统进行了研究。
第 S14 步: 控制器判断发动机冷却液 的温度 t 是 否低于 100℃, 如果 t< 100℃, 就执行第 S15 步程序 使风扇电动机低速运转。如果 t≥100℃, 则控制器执 行第 S16 步程序, 使风扇电动机高速工作。
当车速 v ≥80 km/ h 时, 控制器就从第 S9 步转到执 行第 S17 步程序, 判断发动机冷却液的温度 t 是否低于 105℃。如果 t< 105℃, 控制器执行第 S18 步程序使风扇 电动机停止工作。如果 t≥105℃, 则控制器执行第 S 19 步程序使风扇电动机 M 1 和 M 2 高速运转。 3 结束语 采用该控制系统, 电动冷却风扇可根据汽车行驶
动机散热器散去它们的热量。车速传感器用来感知汽 车行驶速度 ( 车速与迎面风成正比) 。水温传感器用来 感知发动机的冷却液温度。空调开关用来感知空调系 统是否处于工作状态。空调制冷剂输出压力传感器用 来感知空调压缩机排出的制冷剂的压力。控制器与车 速、水温和空调制冷剂输出压力传感器, 空调开关相 连, 同时通过 2 个继电器控制风扇电动机的转速 ( 图 2) 。控制器可以根据 3 个传感器和空调开关送来的各 种不同信号来控制电动冷却风扇的转速。
空调系统的压缩机使制冷剂在制冷回路中循
环流动, 压缩机输出的制冷剂压力与车厢内的制
冷量成正比, 当制冷 量增大时, 制冷剂的输出压力
升高。当制冷量保持 很小时, 压缩机输出的制冷剂
Fra Baidu bibliotek
·13·
压力将减小到一个较低值, 控制器可以根据这个较低 的压力信号切断继电器 RY 1 使电动冷却风扇停转, 而 停止对 空调冷凝 器的冷却。这样 就达到了 在空调系统 工作时, 尽量减少电动冷却风扇运转时间的目的。
第 S11 步: 控制器判断空调开关是否接通, 如果 接通, 控制器就执行第 S12 步, 否则就执行第 S13 步 程序。
第 S12 步: 控制器通过分析制冷剂输出压力传感 器的信号来 判断制冷剂的输出压 力 p 是否低 于预定值 K , 如果 p < K , 就执行第 S13 步程序, 使风扇电动 机停止工作。如果 p > K , 控制器 执行第 S 14 步程序。
2T Z-F E 型 发动机装备的 丰田计算 机集中控制 系 统 ( T CCS) , 它包括电 子控制 燃油喷射 系统 ( EF I)
和电子点火提前系统 ( ESA ) , 并且具有自诊断系统。 而 EFI 系统又由进气 系统、 燃 料系统 和电子 控制系 统构成 ( 图 1) 。它可根据各种传感器和工况开关来感 知发动机的进气量、 曲轴转速、 进气温度、 水温和
·14·
第 S 9 步: 控制器 根据车速传 感器的信号 判断车 速 v 是否低于 80 km/ h, 若 v < 80 km/ h, 则执行第 S10 步程序。若 v ≥80 km/ h, 则控制器执行第 S 17 步程序。
第 S10 步: 控制器判断发动机冷却液 温度 t 是否 低于 95℃, 如果 t< 95℃, 则执行第 S11 步程序。如 果 t≥95℃, 则控制器执行 第 S14 步程序。
汽车发动机电动冷却风扇控制系统的研究
山东农业大学工程技术学院 郭新民 邢 娟 袁燕利 高 平
[ 摘要] 该发动机电动冷却风扇控制系统根据汽车的行驶速度、 发动机的冷却水温度和空调系统的工作状态 来综合调节汽车发动机电动冷却风扇的冷却能力, 冷却风扇的电能消耗可以减少 7% ～10% , 并可降低噪声和振动, 提高风扇电动机的使用寿命。
进气系统由空气滤清器、进气道和进气歧管等所 构成。在进气行程时, 活塞 28 下行的真空度使新鲜空 气直接进入进气门外侧。进气系统有 3 个主要传感器, 空气流量传感器 13, 进气温度传感器 16 和节气门开 度传感器 18。
速度、发动机冷却液温度和空调系统的 工作状态来综 合调节冷却能力; 在保证汽车发动机和 空调系统正常 工作的情况下, 电动冷却风扇的能量消耗可减少 7% ～10% ; 同时还可降低噪声和振动; 提 高风扇电动机 的使用寿命。因此, 该控制系统必将在 汽车上得到广 泛的应用。
曲轴 位 置 等 发 动 机 工 况。 由 发 动 机 电 子 控 制 器 ( ECU ) 向执行机构 喷油器、 点火电子组件等发 出指令, 用脉冲信号的宽度来改变供油延续时间, 从 而控制供油量的大小, 配制出不同工况下所需要的最 佳可燃混合气 ( 空燃比) , 并给出最佳点火提前角。这 种燃油喷射式发动机的主要优点是: 取消 了化油器, 充气效率高, 低速扭矩 大, 可以采用高压缩比; 能够 精确配剂混合气, 燃油经济性好, 燃烧充分, 减少排 气中的 CO 和 N Ox , 大大改善了发动机冷启动性能与 加速性能。
继电器 RY 1、RY 2, 使风扇电动机 M 1 和 M 2 高速运转。 当车速等 于或高于 20 km/ h 时, 控制器 从第 S1 步转 到执行第 S9 步程序 ( 图 4) 。
2 控制程序 该控制系统所执行的控制程序如图 3 所示。
图 4 控制程序图之二
图 3 控制程序图之一
第 S1 步: 控制器 根据车速 传感器的信 号判断车 速是否低于 20 km/ h , 如果车速低 于 20 km/ h, 控制 器执行第 S2 步, 如 果车速高于 20 km / h, 控制器 就 执行图 4 所示的第 S9 步程序。
图 2 系统控制原理图
R Y 1、RY 2
继电器 M 1、M 2
风扇电动机
1. 2 系统的工作原理
当车速高于 80km/ h, 发动机冷却液温度低 于 105℃, 且空调开关断开, 即空调系统不工作
时, 控制 器就切断继电器 R Y1 而关闭 电动冷却 风扇。当空调开关接通, 空调系统处于工作状态
时, 控制器可以根据空调制冷剂输出压力传感器 的信号, 通过继电器 R Y1 和 RY 2 的接通来控制 电动冷却风扇的转速。
第 S4 步: 控制器根据制冷剂输出压力传感器的信 号判断制冷剂的输出压力 p 是否低于预定值 K , 如果 p < K , 则控制器执行第 S5 步, 否则执行第 S6 步程序。
第 S5 步: 控制器断开继电器 R Y1, 使风扇电动 机 M 1 和 M 2 停止运转。
第 S6 步: 控制器 根据发动 机水温传感 器的信号 判 断发 动机冷 却液 温度 t 是 否低于 105℃, 如果 t< 105℃ , 控制器在第 S 7 步接通继电器 RY 1, 使风扇电 动机 M 1 和 M 2 低速运转。如果 t≥105℃, 控制器接通
汽车电器
·使用·维修·
丰田大霸王牌轻型客车的发动机控制电路 ( 上)
吉林林学院 徐宗炯
[ 摘要] 丰田汽车公司 90 年代生产的大霸王牌轻型客车在我国保有量较大, 它装备了 2TZ-FE 型 4 缸直列水 冷汽油机, 采用计算机集中控制系统 ( TCC S) 。它包括电子控制燃油喷射系统和电子点火提前系统, 并具有自诊断 系统。在阐述该发动机控制电路时, 详细介绍了各传感器参数、故障自诊断代码、故障解码器和汽车万用表的使用 方法。
[ Abstract] PR EV IA ligh t t ype b us produ ced in 1990′s b y TO Y O T A company is w idel y us ed in our cou nt ry. It is equipped w it h 2T Z-FE type f our-cylinder st raight wat er-cooled engi ne and TCC S, wh ich compri ses elect ronic cont rol fuel inject ion syst em, el ect ronic ign ition advance syst em and sel f -diagnos is syst em. Besid es discuss ing t hi s engine′s cont rol circuit , t hi s paper int roduces paramet ers of each sensor, codes of fault s el f-diagnos is, f ault decrypt ion unit an d us ing met hods of aut omobil e mul tim et er .
该车装备 2T Z-FE 型 4 缸直列水冷汽油机, 采用 计算机集中控制系统 ( T CCS) , 缸径 95 mm, 冲程 86 mm, 工 作容积2438 mL , 压缩 比9. 3, 最大功 率 99. 2 kW ( 5 000 r / min ) , 最大 扭 矩 206 N ·m ( 4 000 r / min) , 16 个顶 置式 气门 由双 顶置 凸轮 轴 驱 动。
1 概述 日本丰 田汽车公 司 90 年 代生产的大 霸王 ( PRE-
V IA ) 牌子弹头式轻型客车, 是目前世 界上流行的外 形类似子弹头的轻型客车中的一种。它比一般轻 型客
车舒适华丽, 售价又比豪华轿车低廉, 颇受用 户欢 迎。该车发动机卧式顺置, 后轮驱动。3 门, 7 座位, 手动 5 档变速器或自动变速器, 最高车速 177 km/ h, 0～80 km/ h 加速时间8. 8 s, 0～96 km/ h 加速时间 12. 9 s, 0～1000 m 的加速时间34. 7 s。通 过 183 m 弯道的车速为59. 3 km/ h, 横向加速性能为7. 4 m/ s2。车速为 60 km / h→0 时的制动距离为42. 3 m, 城 市百公里油耗 14 L , 公路百公里油耗 11 L 。
[ Abs tract] T his s yst em can regulat e t he coolin g abilit y of t he f an according to t he aut om obile run ning speed, coolin g w at er t emperatu re in engin e and w orking condit ion of air con dit ion er. Elect ricit y consu mpt ion can be reduced by 7% ～10% . N ois e and vibr at ion can b e redu ced and th us servise l ife of t he f an mot er be r ais ed.
1 电动冷却风扇的控制系统 1. 1 系统的组成
图 1 所示是电动冷却风扇控制系统中各个装 置之 间 的关系框图。其 中, 冷却 装置包 括电动 冷却风 扇 ( 电动机) 、 空调 冷凝器和发动机散热器。电动冷却风 扇在控制器的指令 下, 将冷空 气吹向空调冷凝器 和发
图 1 电动冷却风扇控制系统框图 1996 年第 5 期
第 S2 步: 控制器 根据发动 机水温传感 器的信号 判断发动机冷却液 温度是否低于 95℃, 如果 t< 95℃ 控制器执行第 S3 步, 否则执行第 S6 步程序。
第 S3 步: 控制器 根据空调 开关的通断 来判断空 调 系统 是否工 作, 如 果工 作则 控制 器执 行第 S4 步, 如果不工作, 控制器就执行第 S5 步程序。
叙词: 发动机 风扇 控制系统 冷却能力
由于汽车高速行驶时的迎面风对散 热器的冷却作
用足以保持发动机的正常工作温度, 所 以用电动冷却 风扇取代传统的冷却风扇, 不但可以减少 5% ～12% 的发动机功率损失[ 1] , 还可以大量减少 发动机的传热 损失以及低温条件下的过度磨损, 其综 合节油指标达 到 10% , 成为车用发动机冷却风扇的更新换代产品, 但是由于增加了空调, 其冷凝器阻挡了 迎面风, 影响 了汽车散热器的冷却, 所以电动冷却风 扇的运转时间 加长。这不仅消耗了大量的电能, 而且 使风扇电机的 工作寿命缩短。因此对电动冷却风扇实行多级联 合控 制的控制系统进行了研究。
第 S14 步: 控制器判断发动机冷却液 的温度 t 是 否低于 100℃, 如果 t< 100℃, 就执行第 S15 步程序 使风扇电动机低速运转。如果 t≥100℃, 则控制器执 行第 S16 步程序, 使风扇电动机高速工作。
当车速 v ≥80 km/ h 时, 控制器就从第 S9 步转到执 行第 S17 步程序, 判断发动机冷却液的温度 t 是否低于 105℃。如果 t< 105℃, 控制器执行第 S18 步程序使风扇 电动机停止工作。如果 t≥105℃, 则控制器执行第 S 19 步程序使风扇电动机 M 1 和 M 2 高速运转。 3 结束语 采用该控制系统, 电动冷却风扇可根据汽车行驶
动机散热器散去它们的热量。车速传感器用来感知汽 车行驶速度 ( 车速与迎面风成正比) 。水温传感器用来 感知发动机的冷却液温度。空调开关用来感知空调系 统是否处于工作状态。空调制冷剂输出压力传感器用 来感知空调压缩机排出的制冷剂的压力。控制器与车 速、水温和空调制冷剂输出压力传感器, 空调开关相 连, 同时通过 2 个继电器控制风扇电动机的转速 ( 图 2) 。控制器可以根据 3 个传感器和空调开关送来的各 种不同信号来控制电动冷却风扇的转速。
空调系统的压缩机使制冷剂在制冷回路中循
环流动, 压缩机输出的制冷剂压力与车厢内的制
冷量成正比, 当制冷 量增大时, 制冷剂的输出压力
升高。当制冷量保持 很小时, 压缩机输出的制冷剂
Fra Baidu bibliotek
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压力将减小到一个较低值, 控制器可以根据这个较低 的压力信号切断继电器 RY 1 使电动冷却风扇停转, 而 停止对 空调冷凝 器的冷却。这样 就达到了 在空调系统 工作时, 尽量减少电动冷却风扇运转时间的目的。
第 S11 步: 控制器判断空调开关是否接通, 如果 接通, 控制器就执行第 S12 步, 否则就执行第 S13 步 程序。
第 S12 步: 控制器通过分析制冷剂输出压力传感 器的信号来 判断制冷剂的输出压 力 p 是否低 于预定值 K , 如果 p < K , 就执行第 S13 步程序, 使风扇电动 机停止工作。如果 p > K , 控制器 执行第 S 14 步程序。
2T Z-F E 型 发动机装备的 丰田计算 机集中控制 系 统 ( T CCS) , 它包括电 子控制 燃油喷射 系统 ( EF I)
和电子点火提前系统 ( ESA ) , 并且具有自诊断系统。 而 EFI 系统又由进气 系统、 燃 料系统 和电子 控制系 统构成 ( 图 1) 。它可根据各种传感器和工况开关来感 知发动机的进气量、 曲轴转速、 进气温度、 水温和
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第 S 9 步: 控制器 根据车速传 感器的信号 判断车 速 v 是否低于 80 km/ h, 若 v < 80 km/ h, 则执行第 S10 步程序。若 v ≥80 km/ h, 则控制器执行第 S 17 步程序。
第 S10 步: 控制器判断发动机冷却液 温度 t 是否 低于 95℃, 如果 t< 95℃, 则执行第 S11 步程序。如 果 t≥95℃, 则控制器执行 第 S14 步程序。
汽车发动机电动冷却风扇控制系统的研究
山东农业大学工程技术学院 郭新民 邢 娟 袁燕利 高 平
[ 摘要] 该发动机电动冷却风扇控制系统根据汽车的行驶速度、 发动机的冷却水温度和空调系统的工作状态 来综合调节汽车发动机电动冷却风扇的冷却能力, 冷却风扇的电能消耗可以减少 7% ～10% , 并可降低噪声和振动, 提高风扇电动机的使用寿命。
进气系统由空气滤清器、进气道和进气歧管等所 构成。在进气行程时, 活塞 28 下行的真空度使新鲜空 气直接进入进气门外侧。进气系统有 3 个主要传感器, 空气流量传感器 13, 进气温度传感器 16 和节气门开 度传感器 18。
速度、发动机冷却液温度和空调系统的 工作状态来综 合调节冷却能力; 在保证汽车发动机和 空调系统正常 工作的情况下, 电动冷却风扇的能量消耗可减少 7% ～10% ; 同时还可降低噪声和振动; 提 高风扇电动机 的使用寿命。因此, 该控制系统必将在 汽车上得到广 泛的应用。
曲轴 位 置 等 发 动 机 工 况。 由 发 动 机 电 子 控 制 器 ( ECU ) 向执行机构 喷油器、 点火电子组件等发 出指令, 用脉冲信号的宽度来改变供油延续时间, 从 而控制供油量的大小, 配制出不同工况下所需要的最 佳可燃混合气 ( 空燃比) , 并给出最佳点火提前角。这 种燃油喷射式发动机的主要优点是: 取消 了化油器, 充气效率高, 低速扭矩 大, 可以采用高压缩比; 能够 精确配剂混合气, 燃油经济性好, 燃烧充分, 减少排 气中的 CO 和 N Ox , 大大改善了发动机冷启动性能与 加速性能。
继电器 RY 1、RY 2, 使风扇电动机 M 1 和 M 2 高速运转。 当车速等 于或高于 20 km/ h 时, 控制器 从第 S1 步转 到执行第 S9 步程序 ( 图 4) 。
2 控制程序 该控制系统所执行的控制程序如图 3 所示。
图 4 控制程序图之二
图 3 控制程序图之一
第 S1 步: 控制器 根据车速 传感器的信 号判断车 速是否低于 20 km/ h , 如果车速低 于 20 km/ h, 控制 器执行第 S2 步, 如 果车速高于 20 km / h, 控制器 就 执行图 4 所示的第 S9 步程序。
图 2 系统控制原理图
R Y 1、RY 2
继电器 M 1、M 2
风扇电动机
1. 2 系统的工作原理
当车速高于 80km/ h, 发动机冷却液温度低 于 105℃, 且空调开关断开, 即空调系统不工作
时, 控制 器就切断继电器 R Y1 而关闭 电动冷却 风扇。当空调开关接通, 空调系统处于工作状态
时, 控制器可以根据空调制冷剂输出压力传感器 的信号, 通过继电器 R Y1 和 RY 2 的接通来控制 电动冷却风扇的转速。
第 S4 步: 控制器根据制冷剂输出压力传感器的信 号判断制冷剂的输出压力 p 是否低于预定值 K , 如果 p < K , 则控制器执行第 S5 步, 否则执行第 S6 步程序。
第 S5 步: 控制器断开继电器 R Y1, 使风扇电动 机 M 1 和 M 2 停止运转。
第 S6 步: 控制器 根据发动 机水温传感 器的信号 判 断发 动机冷 却液 温度 t 是 否低于 105℃, 如果 t< 105℃ , 控制器在第 S 7 步接通继电器 RY 1, 使风扇电 动机 M 1 和 M 2 低速运转。如果 t≥105℃, 控制器接通
汽车电器
·使用·维修·
丰田大霸王牌轻型客车的发动机控制电路 ( 上)
吉林林学院 徐宗炯
[ 摘要] 丰田汽车公司 90 年代生产的大霸王牌轻型客车在我国保有量较大, 它装备了 2TZ-FE 型 4 缸直列水 冷汽油机, 采用计算机集中控制系统 ( TCC S) 。它包括电子控制燃油喷射系统和电子点火提前系统, 并具有自诊断 系统。在阐述该发动机控制电路时, 详细介绍了各传感器参数、故障自诊断代码、故障解码器和汽车万用表的使用 方法。
[ Abstract] PR EV IA ligh t t ype b us produ ced in 1990′s b y TO Y O T A company is w idel y us ed in our cou nt ry. It is equipped w it h 2T Z-FE type f our-cylinder st raight wat er-cooled engi ne and TCC S, wh ich compri ses elect ronic cont rol fuel inject ion syst em, el ect ronic ign ition advance syst em and sel f -diagnos is syst em. Besid es discuss ing t hi s engine′s cont rol circuit , t hi s paper int roduces paramet ers of each sensor, codes of fault s el f-diagnos is, f ault decrypt ion unit an d us ing met hods of aut omobil e mul tim et er .
该车装备 2T Z-FE 型 4 缸直列水冷汽油机, 采用 计算机集中控制系统 ( T CCS) , 缸径 95 mm, 冲程 86 mm, 工 作容积2438 mL , 压缩 比9. 3, 最大功 率 99. 2 kW ( 5 000 r / min ) , 最大 扭 矩 206 N ·m ( 4 000 r / min) , 16 个顶 置式 气门 由双 顶置 凸轮 轴 驱 动。