基于汽车发动机电动冷却风扇智能控制的研究
关于汽车发动机冷却系统的单片机控制分析
关于汽车发动机冷却系统的单片机控制分析作者：丰成林来源：《科技经济市场》2016年第04期摘要：近年来，单片机在汽车发动机冷却系统中的应用越来越广泛。
本文就以单片机为研究主体，对其控制系统的构成、工作原理、控制过程等进行了详细阐述。
关键词：汽车发动机；冷却系统；单片机控制系统汽车在发展过程中不仅存在有环境污染和交通事故等诸多问题，而且由于汽车购买率的逐年增多，对石油能源的需求量越来越大，进一步加快了能源枯竭的进程。
在这些问题的影响下，同时又结合在当前社会高速发展的背景下人们对汽车相关方面越来越高的要求，进行汽车改革与创新尤为重要。
由于当代电子信息技术得到了飞速发展，尤其表现在微型计算机技术方面。
因此，要想让汽车得到更好的发展，必须做到与时俱进，将电子技术与汽车技术相结合，由此汽车微控制器问世而生，而微控制器又称单片机，近年来广泛应用于汽车发动机的冷却系统中。
1汽车发动机冷却系统与单片机的基本内涵、联系1.1汽车发动机冷却系统作为发动机六大系统中的一项重要组成部分，基本构成为散热风扇、散热器、水泵与节温器等等，其中散热器主要用来对循环水进行冷却，起冷却作用的介质为冷却液。
然后整个冷却系统的作用是及时地将汽车受热零部件所吸收的一些热量散发掉，从而确保发动机能够在最适合的温度条件下正常工作。
1.2单片机单片机即单片式的微型计算机，简单地说，它是一个集合了计算机系统的芯片。
然后同计算机比较起来，它不具备那些外围设备。
具有重量轻、价格便宜、体积小的特点，便于开发、应用和携带。
同时，可以这么说，要想了解计算机的结构和基本原理，那么学会使用单片机就是最好的选择。
1.3两者联系现今汽车发动机的冷却系统在控制方面多用到单片机，因为它可以综合控制保温帘、散热风扇以及节温器等，非常高效节能。
同时单片机能够实时掌控发动机冷却液、大气环境的温度变化以及汽车的实际行车速度的变化情况，然后它会根据这些变化自动控制好汽车冷却系统的散热能力，确保汽车的发动机能够在恰当的温度范围内正常运行。
汽车发动机电动冷却风扇控制系统的研究
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
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。
汽车发动机冷却风扇智能控制系统的研究 毕业论文
汽车发动机冷却风扇智能控制系统的研究【摘要】在汽车电子快速发展的大背景下，为了保证发动机能够安全、自由灵活的运行，本文设计了一个自身具有故障检测功能的新型智能冷却风扇控制系统。
本系统采用PIC16F716单片机作为微处理器芯片，在采集发动机工作环境温度的同时，采集此时发动机送来的工作状态信号，由微处理器综合运算后，送出PWM输出信号，对冷却风扇进行调速，达到及时且非常可靠的控制效果。
另外，本系统还专门设计了检测风扇自身的各种常见故障的硬件电路及其运行程序，以保证冷却风扇能够安全且无故障的运行，并最终为发动机的安全运行提供保障。
关键词 PIC16F716 冷却风扇故障检测 PWM引言目前，汽车电子化控制已经成为不可逆转的潮流。
汽车的动力传动总成、底盘、车身系统和通讯都在向着智能化、可操作化的方向发展，汽车最终将成为集信息化、电子化和智能化为一体的载体，作为汽车重要组成之一的发动机冷却系统也急需改进。
传统的发动机冷却系统，不能根据发动机的不同工况自动调节。
但汽车的使用条件千变万化，那样肯定会使得发动机冷却不足或者冷却过度，对发动机造成损害。
还有，冷却风扇消耗发动机的有效功率约为10％，这其中仅有5％～10％是有意义的。
后来经电动控制改造，冷却系统在冷却方面，已经取得了良好的使用效果。
基于这一情况，本系统采用电子控制技术，通过NTC温度传感器采集发动机工作环境的温度值，经过微处理器将温度信号转化为电信号；同时，微处理器根据测量值，经过运算得出所需的风扇转速值，再通过微处理器输出的PWM信号控制直流电机的转速，从而达到调节发动机工作环境温度的目的。
另外，为了适应智能化的趋势，本系统还要设计风扇的自动故障检测以及恢复功能。
并把自身工作情况，通过数据总线传给上级模块，从而完成汽车电子所要求的智能一体化的要求。
一、系统组成和硬件设计本系统主要组成有，输入模块包括：温度信号采样电路、风扇电源电压采样电路、PWM信号采集电路、控制系统供电电源电路、时钟输入电路、两个风扇电机的负载采样电路（本系统采用两个风扇工作）；输出模块包括：两个风扇电机的PWM驱动电路和声光指示电路；另外，还包括一个通信电路。
汽车发动机电动冷却风扇智能控制系统设计
汽车发动机电动冷却风扇智能控制系统设计余海洋;曹志良;刘绍波【摘要】Aiming at the problem of fan cooling in automobile engine,based on the working principle of engine cool?ing system,the control requirement and strategy of the electric cooling fan is discussed. The intelligent control sys?tem of cooling fan and the hardware and software of the control unit of the electric fan are designed. AMEsim simula?tion model is established. The temperature change of engine coolant under different working conditions is simulated and analyzed. When at the motor speeds 2000 r/min,2500 r/min,2800 r/min,the cooling liquid temperatures of the engine outlet are 80°,82° and 85° respectively by the designed control system,test experiment is made under the input maximum temperature of 93.7°,the output maximum water temperature is 101.8℃. The test results show that the system can ensure the engine thermal balance,control system has a stable control effect.%针对汽车发动机风扇冷却存在的问题,基于发动机冷却系统的工作原理,探讨了电动冷却风扇的控制需求和策略,设计了冷却风扇智能控制系统.建立了AMEsim仿真模型,仿真分析了不同工况下发动机冷却液的温度变化,电动机转速在2000 r/min、2500 r/min、2800r/min时,发动机出口冷却液温度分别为80℃、82℃和85℃.设计了控制系统测试实验,在进水温度最高93.7℃条件下,出水最高温度101.8℃,测试结果显示该系统能够保证发动机热平衡,控制系统具有稳定的控制效果.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2016(039)006【总页数】4页(P1512-1515)【关键词】汽车发动机;电动冷却风扇;AMEsim仿真;智能控制系统【作者】余海洋;曹志良;刘绍波【作者单位】重庆工商职业学院汽车工程学院,重庆401520;重庆工商职业学院汽车工程学院,重庆401520;重庆工商职业学院汽车工程学院,重庆401520【正文语种】中文【中图分类】U464.138随着汽车行业的快速发展，人们对于汽车性能的要求也越来越高，而作为汽车核心结构的发动机部分，其性能好坏直接影响汽车的稳定性和动力性。
基于CAN总线的发动机智能冷却系统的设计
科 技论坛 ｌ ｌ ｌ
吴 敏捷 朱 维 杰
基于． Ｎ总线的发动机智能冷却系统的设计 Ｃ Ａ
Ｔ － 陕 １０６ （、 １ 武警 工 程 学 院研 究 生 大队 ， 西 西 安 ７ ０ ８ ２ 武 警 ＿程 学 院通 信 工 程 系， 西 西安 ７ ０８ ） 陕 １０ ６ 、
摘 要 ： 对 发 动机 冷 却 系统 和 Ｃ 在 ＡＮ 总 线技 术研 究 的基 础 上 ， 出 了一种 基 于 Ｃ Ｎ 总 线 的 汽 车 发 动机 智能 冷 却 系统 的设 计 方案 ， 论 述 了 提 Ａ 并 其软硬件实现方法。 系统以电动冷却风扇为基础， 采用温度传感 器获取 汽车发动机冷却液温度 信息， 并依托 ＣＡ 总线技术进行各节点间通信 ， Ｎ 分析
２２温度传感器 ． 冷却液温度传感器是检测发动机冷却 液温度用的传感器 ，发动机水温传感器一 般采用 负温度系数的热敏 电阻式传感器 。 Ｎ Ｃ 热 敏 电阻 具 有 很高 的负 温 度 系 数 ， Ｔ ， 适 宜 于 一 １０Ｃ～ ０ ℃之 闯 的温 度 测 量 ， ０￣ ３０ 广 泛 应 用 于点 温度 、表 面 温 度 和 温度 场 的测 量。 温度数值的变化反映为电阻值的变化 ， 再通过 电桥 变换 电路 转换 为 电压 信 号输 出 ，放大后再 由转换 电路转换为频率信号
控制领域得 到了广泛 的应用 ，促使各 器件 生 产 厂 商不 断推 出新 的 Ｃ Ｎ产 品 ， 逐 步 Ａ 并 形 成 系 列 。 虑到 本 系 统所 要 实 现 的 功能 考 和 系统 的经 济 性 能 ，选 用 了 目前 广 泛 使 用 的 Ｐ Ｉ Ｓ公司生产 的 ＳＡ１０ Ｈ ＨＰ Ｊ ０ ０独立控制 之一 目 。 器 和 Ｐ Ａ ２ ２０收 发 器 ，组 成 标 准 Ｃ Ｎ Ｃ ８Ｃ ５ Ａ ２ 系统设计的总体方案和硬件设计 总线通信接口。（ 见图 ２ ） ２１系统总体方案和硬件框图 ． ３ 系 统 的软 件设 计 本系统利用温度传 感器实现对 发动机冷 控 制 系统 软 件 的功 能 是 协 调好 单 片机 却液温度的采集ｆ 如图 １中 ｌ所示 ， 下同）然后 内部 资 源 和 外 接 电路 的工 作 ，软件 设 计 的 ， 把 温度 信 号 转 变为 电压 模拟 信 号 ，信 号通 过 运 主要任务是使单 片机及外围器件按程序设 算放大器 、 采样 保持器 和 Ａ Ｄ转换器将模拟量 计 的功 能动 作 ， 足 控 制 要求 。 件 部分 ／ 以满 软 图 ３ 系统程 序 框 图与 子 程 序 流程 图 变为数字量 ， 进行处理 。Ｅ Ｕ根据不 同的输入 主要包括 主程序 、 Ｃ 温度检测子程序 、 电路驱 信号分析处理 ， 驱动冷却风扇工作 ， 并将检测到 动子程序 、 显示子程序等及其它子程序 。 系 其 应 用『 ． 京 ： 工 业 出版 社 ， ０ ． Ｍ１ 北 电子 ２ ６ ０ 的水温通过数字显示电路显示出来 ，也可以在 统程 序 框 图 如 图 ３所示 。 【】 宽明．ＡＮ总线原理和应 用系统设计【 － ２邬 Ｃ Ｍ】 ｂ ｜ 结 束语 显示屏或仪表上显示报警信息。系统的硬件框 京 ： 京航 空航 天 大 学 出版 社．９ ６ 北 １９ ． 图如 图 １ 示 。 所 本 系统 以 目前 比较 成 熟 的 电 动冷 却 风 扇 为 ［１ ３崔胜 民． 现代 汽车 系统控 制技 术『 ． Ｍ】 北京： 北 发动机温度（ 冷却液温度） 的调节有两极温 基础 ，采用冷却液温度传感器来获得汽车发动 京 大 学 出版 社．０ ８ ２０． 度 限值 ，本 系统 以低 温 ９ ℃ 、高 温 １３ ０ ０ ℃为 限 机的冷却液温度 ， 并依托 Ｃ Ｎ总线技术实现各 ｆ１ Ａ ４朱惠莲 ， 陈振 华， 刘小娟等． 于单片机的发 基 值 ， 相 应 的温 度 限值 ， 却 风 扇 组进 行 低 速 节点间的数据通信，达到了冷却风扇随发动机 动机 冷却 水温 监测 系统 【．微 计 算机信 息， 根据 冷 Ｊ Ｊ 运转或高速运转 ，由发动机控制单元发 出指令 工作环境温度的变化而 自动调整转速的 目的， ２ ０ ． ｏ ７４． 进行控制（、 。发动机冷却控制过程中通过动 并 且可 以在 Ｃ ７８ ） ＡＮ总线上扩展传输其 他信息 ， 如 ［１ ５金双， 朱维杰．基于 Ｃ Ｎ总线的汽车防撞报 Ａ 力总成 Ｃ ＡＮ网络采集的数据包括发 动机温度 车速 、 发动机转速等。在工作性能上 ， 能够完全 警 系统设 计 『 ． 防 科技 ，０ ９ ． Ｊ安 １ ２ ０ ． ４ 报警和发动机温度ｆ ， ３ 动力总成 Ｃ ） ＡＮ网络将这 适应现代 汽车 可靠性 、 动力性 、 济性 、 全性 【１ 文 荣 ， 鹏 ．汽 车发 动 机 冷却 风 扇 智 能 控 经 安 ６杨 朱 两个信息传给整车控制单元（ 。 ６ ） 的要求［ ６ １ 。由于采用了 Ｃ ＡＮ总线技术作为信息 制 系统的 研 究 Ｉ１ 车 电子 ， ０ ．． Ｊ汽 ． ２ ９１ ０ 利用上述通过动力总成 Ｃ Ｎ网络接收到 传输方式 ， Ａ 使系统具备 了良好的可扩展性 ， 在汽 作者简介： 吴敏 捷 （９ ６ ） 男 ， 警工 程 学 １８ 一 ， 武 的信 息 ， 车 控制 单 元 采 用设 定 的 控 制策 略 ， 整 通 车 电子技术飞速发展 的大环境下 ，该系统是一 院研 究生管理大队 ． 硕士研究生。 过Ｃ ＡＮ网络发 出控制信息 给网络中的相应控 种很有应用前景的发动机冷却控制方案。 朱 维 杰 （ ９ １ ） 男 ， 警 工程 学 院通 信 工 ｔ７ ～ ， 武 制单元 ， 控制冷却风扇组 。 发动机冷却拧制过程 参考 文 献 程 系 电子技 术 基 础教 研 室 ， 副教 授 ． 士研 究 生 硕 中通过动力总成 Ｃ Ｎ网络发送 的控制 信息包 ｆ１ 尚丰 ， 晓钟 ， 津 ．Ａ 总 线 测 控 技 术及 导 师 。 Ａ １ 杜 曹 徐 ＣＮ
基于汽车发动机电动冷却风扇智能控制的研究
究了 电动 冷却 风扇系 统 ，我们 在发动机 热平 衡试验 台上进 行 了发动 机热 平衡试验 后 ，装
存 某车 上测试 了燃 油量和 噪音 …。汽 车的发
间相 对较 长 ，冷却 的效 果不 是很 明显。另 外
发动 机 中的冷却 系统不 只是 对汽车 发动机 进
根据情 况对 其风量 进行 的调节 ，风扇 的转速 直接决 定 风量 的多少 ，两者为 正 比的关系 ，
ｉ 置 时代汽车 Ｗ Ｗ Ｗ ｃ ｎ ａ ｕ ｔ ｏ ｔ ｉ ｍ ｅ ｃ ｏ ｍ
变量 的概率 密度 函数符 合高斯 分布 ，还 要根
据实 际情况 完成合 适对地 高度 变量均值 和方 差的选取 ， 从而进行 函数 的描述 。 如下式 （ ２） ，
车 内线束 的真 实情况 得到来自反 映。而通过 对线 束 对地高 度 的概 率密 度 函数进行 调整 ，则能 完成 真实 情况 的仿真 ，进而 对汽 车线束 动态 串扰进行 可 靠预 测。如下 图 ２ 所 示 ，为 不 同 线 束对地 高度在 低 阻抗负债 下线束 动态 串扰
ＡＵＴｏ Ｍ ｏ ＴＩ ＶＥ ＴＥＣＨ ＮｏＬｏＧ Ｙ ｌ 汽 车 技 术
ｒ 时代汽车 Ｗ Ｗ Ｗ ｃ ｎ ａ ｕ ｔ ｏ ｔ ｉ ｍ ｅ ， Ｃ Ｏ Ｉ ｌ ＂
董 国贵 ’ 尹爱 勇 。 铜 陵职 业 技 术 学 院 安徽 省铜 陵 市 ２ ４ ４ ０ ０ ０
摘
要： 目前 汽 车 为 我 们 的 出行提 供 了很 大 的 便 利 ，但 是 传 统 的 汽 车 发 动 机 冷 却 风 扇 存 在很 多的 不 足 ，严 重 的影 响 着
质 量 以及 其稳 定性能 。而发动 机 的温度太 高
或 者太低 的 时候 。即增 加油 量的耗 损 又缩 短 发动 机 的寿命 ，因此就 需要 发动机 的冷却 系 统对 其温 度进 行合理 的控制 。此文 主要研 究
基于PWM控制的发动机冷却风扇改进
基于PWM控制的发动机冷却风扇改进魏远飞;侯邦明【摘要】发动机冷却风扇是汽车发动机冷却系统的重要组成部分,基于PWM控制的发动机冷却风扇可以无级调速,从而在车辆运行中实现实时、动态、精准的风速控制.文章结合发动机冷却风扇失效的实际案例,分析研究了基于PWM控制的发动机冷却风扇失效的原因,并提出改进方案,通过效果验证,成功提供了发动机冷却风扇失效的解决方案.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2019(000)010【总页数】4页(P150-153)【关键词】PWM控制;冷却风扇;改进【作者】魏远飞;侯邦明【作者单位】上汽大众汽车有限公司,上海 201805;上汽大众汽车有限公司,上海201805【正文语种】中文【中图分类】U464汽车发动机在高温工作环境下必须得到适度冷却，以使其保持在适宜温度下工作，才能满足发动机良好的工作性能、耐久性和废气排放的要求。
随着动力技术的发展，各动力总成对工作环境的控制要求越来越精细，在汽车冷却风扇中，基于PWM控制的发动机冷却风扇由于具有实时、动态、精准的风速控制，在汽车冷却风扇中得到越来越广泛的应用。
本文结合实际失效案例，对基于PWM控制的发动机冷却风扇的失效进行了分析和研究，提出并验证了改进方案。
PWM为Pulse Width Modulation（脉冲宽度调制法）的简称，是利用半导体开关器件的导通和关断，把直流电压变成电压脉冲列，通过控制电压脉冲的宽度和脉冲列的周期，达到变压变频及控制和消除谐波的目的一种控制技术[1]。
简单的PWM控制器系统框图如图1所示。
基于PWM 控制的发动机冷却风扇通过调制控制器内部开关在一个周期内的导通时间来改变输出端（电机）的高频方波的占空比，其与电机两端的平均电压成正比：占空比越大，平均电压越高，电机转速越高，以此实现对冷却风扇的转速控制[2]。
如图2，为某车型基于PWM控制的发动机冷却风扇总成，其主风扇上直接带有一个基于PWM控制的冷却风扇控制器，分别对发动机冷却风扇的主冷却风扇和副冷却风扇进行无极调速控制。
自控电动冷却风扇在汽车发动机上的应用
自控电动冷却风扇在汽车发动机上的应用
孙成宁 青海交通职业技术学院，青海 西宁 810000
摘要：自控电动冷却风扇可以充分利用汽车行驶迎面风的冷却作用而大量减少发动机驱动冷却风扇的功率损失，缩知了顶热 时间，实现最佳温度控制，大量减少了发动机的传热损失，是当前降低汽车耗油最有效、最简捷的途径之一。因此在节能和 排放法规日趋严格的发达国家的轿车上得到广泛的应用。但在载重汽车上却没有应用这种冷却风扇，针对一这一问题，在国 产轻型载重汽车上进行了大量的试验研究。 关键词：自控电动冷却风扇； ；汽车发动机； ；冷却能力 中图分类号：U464 文献标识码： A 文章编号：1671-5780(2015)14-0035-02 导言 自控电动冷却风扇高效低耗，可充分利用汽车行驶时产 生的迎面风的冷却作用而大量节省汽车耗油，具有较大的经 济效益和社会效益。同时其可行性和可靠性都很强。在当前 世界性能源短缺、价格日益上涨的情况下，汽车自控电动冷 却风扇是一种值得迅速大规模推广的节能产品。 1 自控电动冷却风扇的发展 最早的汽车电动冷却风扇出现在 1981 年 3 月的美国专 利文件， （专利号 US4257554） ，该专利首次提出了用电动冷 却风扇取代发动机曲轴通过皮带驱动的冷却风扇，当汽车低 速大负荷行驶时，由于迎面风对散热器的冷却作用不强，所 以发动机水温上升，当发动机温度超过正常工作温度时，电 动冷却风扇运转， 消除了发动机的过热。 当汽车高速行驶时， 由于迎面风对散热器的冷却作用足可以保持发动机的正常 工作温度，所以电动冷却风扇停止工作。该专利利用汽车行 驶中迎面风这一自然能量对散热器的冷却作用而避免了发 动机驱动冷却风扇的功率损失，同时也缩短了发动机的预热 时间， 减少传热损失， 另外还减少了低温条件下的零件磨损。 这对提高发动机热效率，延长其工作寿命来说是有重要的进 步意义的。 但是，由于该电动冷却风扇没有护风罩，必然引起风机工作 便立即高速旋转迅速将发动机水温降至 95℃ 。此时，温度 控制器切断继电器的控制电流，继电器又将蓄电池与直流电 动机的电路切断，电动冷却风扇便立即停止工作。这样，发 动机的冷却水温度便自动的被控制在 95~100℃ 之间。 3 试验结果 将 8D662 大型载客汽车的散热器向前移动， 留出改装空 间，按图 1 所示安装了自控电 动冷却风扇，在春夏两季进行了 16 天共 3000k m 的道 路试验，试验结果见表 1 表1 自 控 电 动 冷 却 风 扇 在SD662 大 型载 客 汽 车 上 的 试 验 结果
新型汽车发动机冷却风扇智能控制系统的设计的开题报告
新型汽车发动机冷却风扇智能控制系统的设计的开题报告一、选题背景及意义随着汽车工业的不断发展，以及环保要求的提高，汽车发动机的设计和制造也逐渐从传统的机械式控制向电子化和智能化控制方向发展。
在汽车中，发动机是整个系统的核心，因此其性能和使用寿命非常重要。
其中，冷却系统是保证发动机正常工作的必不可少的一部分，而其中的冷却风扇控制是冷却系统的关键之一，而其智能化控制不仅可以提高发动机的使用寿命，降低故障率，还能减少车辆的燃油消耗以及对环境的影响，具有广泛的应用前景和重要的理论价值。
因此，设计一种新型汽车发动机冷却风扇智能控制系统具有非常重要的意义。
二、目前研究现状目前，国内外学者已经对汽车发动机冷却风扇的控制和优化进行了一定的研究，主要集中在以下方面：1. 确定冷却风扇的动力需求。
这是冷却风扇控制的基础，通过计算和测试得出发动机的热量产生量、风扇需要的动力和速度等参数。
2. 设计冷却风扇控制算法。
目前主要采用PID控制、模糊控制和神经网络等方法，通过实时信息的收集和处理，实现对风扇转速的控制。
3. 优化冷却风扇控制算法。
通过对控制算法的改进，使得风扇能够更加智能地调节转速，实现更加高效的冷却效果，同时降低能耗和减少噪音。
三、研究内容及方法本论文将通过对汽车发动机工作状况的分析和测试，确定冷却风扇控制的动力需求和控制参数等。
在此基础上，采用PID控制算法，实现对冷却风扇的控制，并通过改进算法的方式，达到更加高效的冷却效果，同时降低能耗和噪音。
研究方法主要包括以下几个方面：1. 确定冷却风扇控制算法。
根据分析和测试，确定采用PID控制算法，并进行算法的设计和仿真。
2. 设计高效的硬件系统。
根据控制算法的需求，设计并实现一个可以实时采集发动机温度等信息，并且能够根据算法控制风扇转速的硬件系统。
3. 测试与优化。
通过对系统的实际测试和数据的分析，优化控制算法和硬件系统，达到更好的冷却效果和能耗的降低。
四、研究的意义与预期结果本研究的意义主要体现在以下几个方面：1. 提高汽车发动机的使用寿命。
汽车发动机冷却风扇控制技术评析
技术评析：为综合型智能控制方式，兼有集中 式控制和ＰＷＭ技术的优点，控制电路对发动机及 其周围环境参数考虑的已极为全面。有紧急运行 模式、堵转、短路、过压、欠压、温度过高保护等等 功能。真正体现了智能化控制。同时与以往的控 制方式相比，能效更高，达到了节能降耗的目的。 如图７所示。
ＰＷＭ控制器的特点，也继承了集中控制方式的优 点，只是高速风扇Ｍ２依然是有级调速，必然有能 量的损耗，电磁骚扰问题也比较较突出。 ２．２．７ 新一代ＰＷＭ脉宽调制输出方式的控制电路
新一代ＰＷＭ脉宽调制输出方式的控制电路 是在改进版基础上演变而来的，只是双风扇输出 特性相同，实现了双风扇输出的无级调速。
点火
装霄
蓄电池
Ｋ
止
工
连接发动机 控制器
Ｔ４ ＢＩＤ １ＨＬ
ＭＫ ＬＳＩ
扩
ＬＳ２
电磁
ｇ含器
～『芒
噬耪蠖密 度关一Ｚ—ｍ
Ｍ
低速和高速型 冷却风扇
图４ Ｂｒｏｒａ Ａ４的冷却风扇控制外围电路
评析：综合型智能控制和自控电动控制的边 缘方式，采样信息多，智能化控制程度高；风扇软 启动方式，提高了风扇的工作寿命。安装在冷却 风扇附近，散热较好。但对水密封性和防尘都有 更高的要求，综合成本较高
动冷却风扇；后两者才体现了真正意义上的发动 机冷却风扇控制技术。
从冷却风扇驱动控制模块来看，冷却风扇的 控制技术可分为两大类，一是集中于发动机动力 系统控制模块控制的集中式控制；二是独立于发 动机外或与发动机有通讯联系的分体式控制。集 中式控制，即指冷却风扇的控制由兼有发动机的 喷油、点火、排放、空调、冷却风扇等多种控制功能 的发动机动力总成控制模块执行。由它统一协调 调度，来保障发动机良好的动力性、经济性、排放 性。分体式控制，即指脱离了发动机，由外部的电 子控制模块来完成驱动风扇，以达到冷却系统使 发动机适度冷却的目的。这个外部的电子控制模 块就是我们所谓发动机冷却风扇控制器。
车用发动机智能化冷却控制系统的研究
田光辉
车用发动机智能化冷却控制系统的研究
影响因素
控制系统
控制参数
３ 车用发动机智能化冷却控制系统的设计
３ ． １系统 组成及 硬件 设 计
系统组成和硬件设计如图 ３ ， 通过建立 、 分析发
发动机的负荷 行驶速度 环境温度 散热器结构形式 风扇的转速
冷却液循环流量 空气流量
目前， 由传统 的节温器、 百叶窗 （ 导风板） 、 冷却
风扇构成的发动机冷却系统属于被动 的冷却系统 ，
且三者各 自独立工作 ， 效率低、 能耗量大 ， 只能够有 限的调节发动机的热分布， 不能胜任发动机高效运
如图 １ 为车用发动机智能化冷却控制系统 ， 该 控制系统以电控风扇为基础 ， 突破传统冷却风扇不 能随发 动机工作环境温度 的变化而 自动调整转速 的瓶颈．采用模糊控制与传统 Ｐ Ｉ Ｄ 控制相结合 ， 通 过传感器采集 到发动机 的冷却液温度 Ｔ及其变 化
的流 量 ， 电控 水泵 、 电控 节 温 器 主 要 用 于 调节 流 入
定的直流 电源 电压调制成频率一定、 宽度可变的脉 冲 电压系列， 从而改变平均输 出电压的大小， 用以 调节水泵 电机转速 ， 从而控制水泵流量． 结合汽车 工作实际本系统设计为转速 、 电流双 闭环 Ｐ ｗ Ｍ 调速
变化率与其 它各 因素 间的关系很难用数学方程进 行准确描述． 本系统将模糊控制与传统 Ｐ Ｉ Ｄ 控制系 统相结合， 用模糊控制原理在线整定 Ｐ Ｉ Ｄ控制器的 比例、 积分、 微分系统．
图１ 车用发动机智能化冷却控制 系统
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４ － ０ １ — １ ９ 作者简介 ； 田光辉 （ １ ９ ６ ７ － ） ， 男， 四川大英人． 四川职业技术学院汽车系副教授． 研 究方面 ： 汽车 电子及 控制技术 ．
汽车发动机电动冷却风扇智能控制系统研制
汽车发动机电动冷却风扇智能控制系统研制彭菊生;潘法宝【摘要】探讨电动冷却风扇的控制需求和策略,通过采用分体式控制,开发出汽车发动机电动冷却风扇智能控制系统,并通过发动机热平衡测试、燃油经济性测试以及实际车内噪声测试,证明采用的方法和开发的系统是有效可行.【期刊名称】《汽车电器》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】3页(P67-69)【关键词】电动冷却风扇;智能控制;风扇控制器【作者】彭菊生;潘法宝【作者单位】湖州职业技术学院机电与汽车工程学院,浙江湖州 313000;湖州全程车品汽车销售有限公司,浙江湖州 313000【正文语种】中文【中图分类】U463.851发动机工作温度过高或者过低，不但会使燃料消耗量增加，也会导致发动机磨损增加，使用寿命受到影响，所以发动机只有在合适的温度范围工作才能发挥最大效能。
要让发动机运转在合适的温度范围，必须对冷却系统的风扇进行控制，而电动冷却风扇的控制最重要的是控制风扇电机。
如何生产出高效节能的汽车发动机电动冷却风扇，己成为汽车企业技术攻关的当务之急，而生产出高效节能的汽车发动机电动冷却风扇关键在冷却风扇控制系统上。
本文对汽车发动机电动冷却风扇智能控制技术进行研究分析。
以前汽车发动机冷却系统风扇由发动机直接驱动［1］，发动机转速决定了冷却强度，风扇转速不能根据冷却液温度进行自动调节，使得发动机温度无法控制在最佳温度范围内，对发动机的工作影响非常大，这种刚性连接的冷却风扇所需要的功率占发动机功率的3％～ 5％，小功率发动机甚至超过10％，导致燃油消耗非常惊人。
刚性连接的风扇直接受发动机转速的影响，通常设计散热能力以发动机最大热负荷为参照标准，但实际运行，发动机低速运转时，冷却系温度被强制散热，造成发动机温度过低，冬季发动机升温困难的现象。
在现代汽车上，发动机冷却系统普遍采用了电动冷却风扇，冷却风扇的转速能根据冷却液的温度自动调节，从而将冷却液温度控制在汽车发动机工作的最佳范围。
一种发动机冷却风扇的控制装置发明专利
一种发动机冷却风扇的控制装置技术领域本发明涉及汽车发动机冷却风扇的控制装置技术领域，具体涉及一种发动机冷却风扇的控制装置。
背景技术汽车发动机冷却风扇多式多样，作为散热的重要工具，发动机冷却风扇的运行至关重要。
已知中国公开专利公开号为CN103883545B的发动机冷却风扇的控制方法及装置中公开了一种发动机冷却风扇的控制装置，包括风扇开关、风扇控制器、温度开关及发动机控制器。
但是上述的发动机冷却风扇的控制装置在实际的使用上存在一定的问题，例如开关无法简单的显示开启或者关闭的状态，不利于使用者快速进行判断，并且在夜间行车的时候，就更加难以判断控制面板上那些开关的开启或者关闭的状态了。
发明内容针对现有技术的不足，本发明提供一种发动机冷却风扇的控制装置，具备方便使用者简单又快捷的分别开关的开启或关闭的状态，并且也方便夜间行车对开关位置的观测。
本发明的一种发动机冷却风扇的控制装置，包括风扇控制器和控制面板，控制面板上安装有风扇开关，所述控制面板上还安装有风扇开关指示灯，所述风扇开关指示灯位于风扇开关的正上方，且风扇开关指示灯并联于风扇开关的一侧，所述风扇开关指示灯的外表面套接有灯环，所述灯环的内环壁上贴合有LED灯条，所述LED灯条通过导线与蓄电池的输出端电连接，所述蓄电池安装于控制面板的正面；还包括靠近发动机本体外表面设置的冷却风扇，所述冷却风扇与所述风扇控制器连接。
优选地，所述风扇开关的外表面套接有除潮框架。
优选地，所述风扇开关指示灯为黄色LED灯。
优选地，所述LED灯条的外表面覆盖有一层滤光罩，所述灯环的内腔中部开设有与指示灯相适配的指示灯槽。
优选地，所述风扇开关为方形开关。
优选地，所述冷却风扇包括箱体，所述箱体上端开设有出风口，所述出风口靠近所述发动机本体底端，卸灰口设置于所述箱体下端，所述箱体内横向连接有过滤网，并通过所述过滤网将所述箱体内腔分隔成送风室和过滤室，所述送风室靠近所述卸灰口设置，所述过滤室靠近所述出风口设置，所述过滤室内壁上连接有制冷片组，所述过滤室内壁在靠近出风口位置连接有温度传感器，所述箱体侧端在靠近送风室位置设有送风机，所述送风室内设有除尘装置，所述除尘装置包括驱动电机、与所述驱动电机输出端连接的转动螺杆、套设于所述转动螺杆上的转动螺母、与所述转动螺杆平行设置并位于所述转动螺杆上端的第一连杆、竖直连接于所述转动螺母侧端的连接板和连接于所述连接板远离转动螺杆端并贴附于所述过滤网靠近送风室端的毛刷，所述驱动电机连接于所述箱体远离送风机端，所述转动螺杆远离驱动电机端通过轴承座连接于所述送风室内壁上，所述第一连杆穿设于所述连接板内，所述送风机、驱动电机以及制冷片组均与所述风扇控制器连接，所述控制面板上还安装有温度开关、温度指示灯、强制冷开关和强制冷指示灯，所述温度指示灯位于温度开关的正上方，且所述温度指示灯并联于温度开关的一侧，所述强制冷指示灯位于强制冷开关的正上方，且强制冷指示灯并联于强制冷开关的一侧，所述强制冷开关与所述制冷片组连接，所述温度开关的外表面套设有除潮框架，所述强制冷开关的外表面套接有大除潮框架。
基于PWM控制的发动机冷却风扇控制系统
Automatic Control •自动化控制Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 105【关键词】PWM 控制 冷却风扇控制系统 发动机发动机是汽车系统中的核心部件，其运作效果好坏对车辆动力性和油料排放性有直接影响，因此，有必要设计并运用功能性强的冷却风扇系统，从而在系统正常作用下，控制发动机工作环境温度较低。
实际设计冷却风扇系统时，需要考虑车速、气压等因素对工作条件的影响，加大PWM 控制技术在冷却系统中的应用，以节约能耗和合理调节发动机温度等目的为主，设计智能化冷却系统。
1 PWM介绍PWM 控制指的是借助半导体开关的关断和导通作用，促使直流电压转变为电压脉冲列，能在控制脉冲宽度及脉冲列周期的基础上，实现冷却风扇系统运行状态的有效控制，避免冷却系统运行过程中受到其他因素影响。
PWM控制系统包括控制器和控制对象。
冷却风扇控制系统实际运行时，首先设置既定的控制参数期望值，之后对比分析期望值和系统实测值，能进一步分析得出误差信号。
为了保证冷却风扇系统运行性能较好，需要将误差控制在规定范围内，将误差信号和三角波信号导入比较器中，当误差信号相较于三角波信号要大时，表明这时比较器将输出脉冲波。
因此，比较器输出的矩形波脉冲宽度受到误差信号影响，两者成线性关系。
当发动机工作环境温度较高时，则传感器实际测量值和期望值间有较大差异，误差信号随之增大，这时脉冲波脉冲宽度有所增加，并且线圈中电流加大，在大电流影响下，液压马达转动效率加大，能通过PWM 控制技术的使用，将发动机工作环境温度降低到设定范围内。
当温度低于设定值时，会出现误差信号，要想保证冷却系统功能的实现，需要冷却系统基于PWM 控制的发动机冷却风扇控制系统文/戴茜处于不工作状态。
在冷却系统控制系统中增加监测程序，可实现冷却水温度值和预期值的实时比较，能对系统运行状态进行控制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于汽车发动机电动冷却风扇智能控制的研究
作者：董国贵尹爱勇
来源：《时代汽车》 2017年第9期
董国贵1尹爱勇2
铜陵职业技术学院安徽省铜陵市244000
摘要：目前汽车为我们的出行提供了很大的便利，但是传统的汽车发动机冷却风扇存在很
多的不足，严重的影响着我们的生活（空气的污染）。
此文就汽车发动机电动冷却风扇智能控
制的特点以及其原理、传统的汽车发动机电动冷却风扇存在的问题进行简单的探讨研究。
关键词：汽车发动机；电动冷风扇；智能控制
汽车发动机性能直接决定这整个汽车的质量以及其稳定性能。
而发动机的温度太高或者太
低的时候，即增加油量的耗损又缩短发动机的寿命，因此就需要发动机的冷却系统对其温度进
行合理的控制。
此文主要研究发动机的冷却风扇智能控制系统。
1 传统的汽车发动机电动冷却风扇存在的问题
传统汽车发动机电动冷却风扇的预热时间相对较长，冷却的效果不是很明显。
另外发动机
中的冷却系统不只是对汽车发动机进行冷却，其还会对空调的冷却系统以及液压系统进行冷却，进而会对散热装置的位置进行限制的同时对于汽车发动机的冷却风扇的位置有所限制。
而且散
热装置的安装位置一定程度的防止了冷空气自由循环。
冷空气的流通受到阻碍，一定程度的降
低了冷空气和冷却液相互交换的速度，导致其效率低下，散热效果不明显。
2汽车发动机电动冷却风扇智能控制的有效措施
传统的汽车发动机冷却风扇直接由发动机控制，发动机冷却的程度取决于其转速，其转速
不能根据实际情况自己进行调节，发动机的温度没有办法很好的进行控制，很大程度上影响了
发动机的工作。
传统的冷却风扇转速是直接由发动机的来进行控制，其散热的能力的设计都是
以发动机最大的热负荷标准设计，在实际工作情况中，导致发动机的温度太低，尤其在冬天的
时候发动机的温度上升较慢。
目前，大多数的汽车电动冷却风扇实现智能化，风扇的转速可根据自身的实际情况进行自
行的控制，将温度控制在最佳的范围。
汽车发动机电动冷却风扇的连接方式较多，但主要利用
电PWM智能控制系统调速的方式。
对于发动机冷却风扇的控制主要的就是根据情况对其风量进行的调节，风扇的转速直接决
定风量的多少，两者为正比的关系，而且其风的速度又跟风量的多少成正比的关系。
在发动机
运行的过程中，风速、风量以及转速三者皆成正比关系，对其控制策略进行设计如下图：
我们可以根据实际情况对系统进行温度值设定，汽车发动机正常运行的过程中，其ntc温感器会自动检测设定值与目前实际的温度值之间的差距，并且及时地将其反馈到pid温控装置中，进过其精密的计算然后将两者间的温差值进行调整，促使目前温度值越来越接近设定值最终使其保持一致。
3对于汽车发动机电动冷却风扇的测试
为了对策略合理性进行有效的控制，研究了电动冷却风扇系统，我们在发动机热平衡试验台上进行了发动机热平衡试验后，装在某车上测试了燃油量和噪音。
汽车的发动机的温度太高或者太低的情况下，不仅会增加油量的损耗，还会一定程度的缩短发动机的寿命，因此，对于汽车发动机对油量的损耗情况的检验也是对于发动机冷却风扇的智能控制情况的检测。
3.1 对于发动机的热平衡的测试
本系统基于发动机热平衡试验台上对其进行的稳定工况热平衡的试验。
在发动机的冷却系统、润滑系统以及进气排气系统温度达到稳定的时候，对其各个系统的热量的分配情况进行测量。
我们主要是对此系统出水以及进水处的温度进行相应的测试，进水处的温度最高可以达到94℃，出水处的最高温度可以达到102℃，满足于设计指标要求。
3.2对于发动机油量损耗情况的测试
我们把此系统装在了某个车上对燃油情况进行了测试，在一般的道路上不装此系统的时候测试其油量的损耗是0.108L/KM，在该车上装了此装置一个月之后，同样在一般道路上对其进行油量损耗的测试，其结果是0.105L/KM。
综合的油量损耗比没装此系统的时候减少了
0.03L/KM。
3.3对于其噪音的测试
在某车上装置此系统后，在没有其他车辆的平直的公路上进行噪声的测试（测试仪器：数字声级计HS5633B），其最终的测试结果表示安装此系统后比没有安装此系统时车内的噪声值降低了大约02db-0.8db。
4结语
汽车发动机电动冷却风扇可以充分的利用汽车在行驶过程中迎面风的冷却作用而大量的减少发动机冷却风扇的损耗，大大的减短了预热的时间，对于温度的控制达到最优质的效果，大大减少了发动机的自身传热的损失，可以有效的减少汽车油量的损耗，有效的实现了耗油的经济性，也一定程度的保障了汽车自身以及发动机的寿命。
所以现在电动冷却风扇被越来越广泛的应用于汽车系统中，但是现在一般都用于轿车中，载重汽车上还没有全面的普及开来，因此我们要将该系统更大面积的普及，进而满足于我国汽车行业迅速发展的需求。
资助基金项目：安徽省教育厅高校自然科学研究重点项目( KJ2017A632)，安徽省教育厅高校省级质量工程项目( 2016jyxm1064)，安徽省教育厅高校省级质量工程项目( 2016zy128)，铜陵职业技术学院院级项目( JY20168005)。