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CN111608786A - 一种重型汽车电控硅油离合器风扇标定方法 - Google Patents

一种重型汽车电控硅油离合器风扇标定方法 Download PDF

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CN111608786A CN202010456309.7A CN202010456309A CN111608786A CN 111608786 A CN111608786 A CN 111608786A CN 202010456309 A CN202010456309 A CN 202010456309A CN 111608786 A CN111608786 A CN 111608786A
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Abstract

本发明公开了一种重型汽车电控硅油离合器风扇标定方法，1.测试发动机在极限负荷且风扇处于极限转速时，发动机出水温度是否超过发动机设计允许的最高出水温度，是则需要更换更高功率风扇；2.在发动机恒定转速，不同发动机输出功率下，记录发动机出水温度维持在最佳使用水温范围时，风扇对应的转速；3.车辆实际行驶时，当发动机在步骤二中的输出功率下，水温在最佳使用水温范围之间变化时，风扇在步骤二中测得的对应转速运转。在保证极限负荷工况发动机不过热的前提下，使整车常用工况发动机维持在最佳工作水温、气温和机油温度范围内，同时保证风扇的工作转速最低，以达到节油、降噪的目的。

Description

一种重型汽车电控硅油离合器风扇标定方法
技术领域
本发明属于汽车散热领域，涉及一种重型汽车电控硅油离合器风扇标定方法。
背景技术
电控硅油离合器风扇作为发动机冷却系统的重要能控部件，是汽车热管理技术发展的主要载体，电控硅油离合器风扇标定逻辑的优劣对整车性能，尤其是油耗、噪音有着巨大的影响。风扇标定的基本原则是保证车辆在不过热的前提下任何时候都能以最低的转速运转，以达到节油降噪的目的。
受整车冷却系统配置的影响，不同发动机匹配不同的冷却系统，整个车辆的生命周期对风扇的运转控制需求完全不同，同一配置车辆，不同时间，不同行驶路线，风扇的最低转速需求也不相同，合理的确定风扇的运转转速，既满足冷却要求又节油降噪显得非常重要，但是通常的风扇标定都是根据理论计算，给出大致的风扇转速，而车辆实际中受外界环境条件影响，与理论计算出入较大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种重型汽车电控硅油离合器风扇标定方法，在保证极限负荷工况发动机不过热的前提下，使整车常用工况发动机维持在最佳工作水温、气温和机油温度范围内，同时保证风扇的工作转速最低，以达到节油、降噪的目的。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种重型汽车电控硅油离合器风扇标定方法，包括以下步骤；
步骤一，测试发动机在极限负荷且风扇处于极限转速时，发动机出水温度是否超过发动机设计允许的最高出水温度，如果结果为是，则该风扇不足以对发动机极限负荷下的水温进行降温，需要更换更高功率风扇；如果结果为否，则进行步骤二；
步骤二，在发动机恒定转速，转速为1000-1400rpm，不同发动机输出功率下，记录发动机出水温度维持在最佳使用水温范围时，风扇对应的转速；最佳使用水温的起始水温为节温器全开后的发动机出水温度，终止水温为发动机最高许用水温前移6℃；
步骤三，车辆实际行驶时，当发动机在步骤二中的输出功率下，水温在最佳使用水温范围之间变化时，风扇在步骤二中测得的对应转速运转。
优选的，步骤一之前，先对风扇进行PID控制参数设置至满足使用要求。
优选的，步骤一之中，水温保持稳定至少30秒后，记录风扇转速。
优选的，步骤二中，发动机的输出功率分别为100kw、130kw、160kw、200kw和250kw。
进一步，发动机的输出功率为100kw时，记录发动机出水温度维持在93℃和94℃时的风扇转速；发动机的输出功率为130kw时，记录发动机出水温度维持在94℃、95℃、96℃、97℃和98℃时的风扇转速；发动机的输出功率为160kw时，记录发动机出水温度维持在95℃和96℃时的风扇转速；发动机的输出功率为200kw时，记录发动机出水温度维持在96℃和97℃时的风扇转速；发动机的输出功率为250kw时，记录发动机出水温度维持在97℃和98℃时的风扇转速。
优选的，步骤二中，发动机转速恒定为1150rpm。
优选的，进行步骤二时，环境温度为15±2℃或30±2℃，车辆前部风速为50-80km/h，关闭车辆空调。
优选的，车辆实际行驶时，水温驱动的风扇转速、进气歧管驱动的风扇转速和空调驱动的风扇转速，选转速最高值作为风扇当前的转速。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过先对风扇在极限负荷状态下，能否对水温进行有效降温进行检测，如果不达标，则需要更换更高功率风扇，如果达标，对发动机不同输出功率下，不同水温保持恒定时，记录此时的风扇转速，从而在车辆实际行驶时，将风扇调节至对应转速，能够在保证极限负荷工况发动机不过热的前提下，使整车常用工况发动机维持在最佳工作水温、气温和机油温度范围内，同时保证风扇的工作转速最低，以达到节油、降噪的目的。
进一步，水温稳定保持至少30秒，减少了偶然性对测试的影响，保证测试的准确性。
进一步，发动机转速恒定在车辆实际行驶时的常用转速，从而保证车辆风扇大部分时间处于最佳转速运转。
附图说明
图1为本发明的标定流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
风扇标定是指对配置有电控硅油离合器风扇的车辆通过整车转鼓热平衡试验确定发动机出水温度与风扇转速关系的过程。
如图1所示为电控离合器风扇标定的流程：风扇标定前应检查车辆风扇机械连接及电器线路连接是否正常，检查测试和标定用的所有信号是否正常，如正常再进行下一步的静态标定。
静态标定包括标定前馈表及标定PID参数。标定完成再进行静态测试，静态测试包括电控硅油离合器分离时间测试、全啮合时间测试、滑差测试、静态转速稳定性测试及一些保护功能的验证。这一过程是一个反复的过程，需要不断的调整标定参数，直到衡量指标满足设计要求，静态标定才能结束。然后开始进行整车极限工况转鼓热平衡测试，测试通过后方可进行下一步的风扇精确标定测试。
电控硅油离合器风扇精确标定以前必须做好技术准备工作，根据车辆细分市场及整车动力配置，识别出车辆常用车速、发动机常用转速，结合发动机最佳水温以及冷却系统理论匹配设计出如表1的风扇最低转速测试控制表，该控制表的起始水温为节温器全开后的发动机出水温度，终止水温与发动机最高许用水温有关，一般为最高水温前移6℃-7℃，以便水温升高时有缓冲区，不至于水温突然冲高而过热报警。输出功率段划分依据车辆运行需求进行划分，一般重型车辆为80kW—250kW。该标定方法在整车转鼓标定台上模拟实车运行工况，通过调整风扇转速将发动机出水温度控制为最合适的温度，记录此时的风扇转速，同时记录受风扇转速影响的其它相关参数，作为制定风扇标定逻辑的依据。一般与风扇转速相关的发动机热管理参数有：发动机出水温度、发动机进气歧管进气温度、发动机机油温度、空调中位压力、缓速器使用开关信号等。对于水冷式机油冷却器，一般发动机出水温度就表征了发动机的机油温度是否正常，因此机油温度不会驱动风扇转动。对于空调运转其中位压力是空调高压管路的冷媒压力，一般按1.77MPa控制，当空调高压管冷媒的压力超过其中位1.77MPa时，风扇接收到空调的驱动信号，将以逻辑给定的风扇转速进行运转。
下面结合本发明的实施例表1来说明转鼓精确标定的操作方法：
测试发动机在极限负荷且风扇处于极限转速时，发动机出水温度是否超过发动机设计允许的最高出水温度，比如105℃，如果结果为是，则该风扇不足以对发动机极限负荷下的水温进行降温，需要更换更高功率风扇；如果结果为否，则进行后续步骤。
控制转鼓标定室环境温度为A±2℃，风机为车辆前部提供B m/s的风速，关闭车辆空调。A根据大气环境温度分为两个等级，15℃及30℃，根据车辆使用地区大气环境温度选用相应的风扇标定逻辑；B为车辆常用车速，本实施例选用50-80km/h。
调整转鼓标定台阻力，控制发动机转速为C rpm，C为标定车型发动机常用转速，使发动机稳定输出功率为D1 kW，调整风扇转速，使发动机出水温度分别稳定在93℃和94℃不少于30秒，记录平衡温度为93℃时的风扇转速n1，记录平衡温度为94℃时的风扇转速n12；
调整转鼓标定台阻力，控制发动机转速为C rpm，使发动机稳定输出功率为D2 kW，调整风扇转速，使发动机出水温度分别稳定在94℃和95℃不少于30秒，记录平衡温度为94℃时的风扇转速n2，记录平衡温度为95℃时的风扇转速n22；如果车辆常用工况输出功率最接近D2 kW，为保证常用工况风扇控制更精确，可以再增加几组的发动机出水温度进行测试，调整风扇转速，使平衡温度分别稳定在96℃、97℃、98℃不少于30秒，记录平衡温度为96℃时的风扇转速n23，记录平衡温度为97℃时的风扇转速n24，记录平衡温度为98℃时的风扇转速n25；
调整转鼓标定台阻力，控制发动机转速为C rpm，使发动机稳定输出功率为D3 kW，调整风扇转速，使发动机出水温度分别稳定在95℃和96℃不少于30秒，记录平衡温度为95℃时的风扇转速n3，记录平衡温度为96℃时的风扇转速n32；
调整转鼓标定台阻力，控制发动机转速为C rpm，使发动机稳定输出功率为D4 kW，调整风扇转速，使发动机出水温度分别稳定在96℃和97℃不少于30秒，记录平衡温度为96℃时的风扇转速n4，记录平衡温度为97℃时的风扇转速n42；
调整转鼓标定台阻力，控制发动机转速为C rpm，使发动机稳定输出功率为D5 kW，调整风扇转速，使发动机出水温度分别稳定在97℃和98℃不少于30秒，记录平衡温度为97℃时的风扇转速n5，记录平衡温度为98℃时的风扇转速n52；
上述标定整理为如表1所示。
表1
Figure BDA0002509502850000061
本实施例所述为总重25吨的13升排量发动机的重型车辆，发动机功率分级D1-D5分别为100kw、130kw、160kw、200kw和250kw。C为1150。
对于常用输出功率为D2 kW的车辆来说，将n1、n2、n22、n23、n24、n25按表2形式记录，作为标定确定的该车辆的水温-风扇转速控制的基本逻辑，其余测量转速可作为备用逻辑，再将99℃及以上水温时的风扇转速控制为风扇最高转速，结合极限工况热平衡标定结果对基本逻辑进行修正后即可确定风扇转速与水温的控制逻辑。当水温不断升高时，风扇目标转速也在不断升高，最终控制水温在合理的范围内，又最大限度的满足节油要求。因为相同的发动机及冷却系统热管理配置会使用在不同类型的车辆中，其发动机常用输出功率会有不同，维持相同发动机出水温度的风扇转速会不相同，标定尽可能多的测量不同输出功率下维持设定水温的最低风扇转速，可为拓展车型的风扇标定逻辑确定提供依据。
表2
水温℃ 92 93 94 95 96 97 98 99 100
风扇转速rpm 0 n1 n2 n22 n23 n24 n25 nmax nmax
其中，风扇最高转速nmax＝发动机额定转速×风扇速比×风扇滑差；车辆常用工况输出功率为D2kW。
根据水温与风扇转速的逻辑关系，加上其他风扇控制逻辑，比如：进气歧管进气温度、机油温度、空调、缓速器等对风扇的控制信息，就形成了整车完整的一套风扇控制逻辑，根据风扇转速大小确定控制的优先级别。
发动机极限工况进气歧管进气温度一般比环境温度高约25-30℃，假如车辆的极限使用环境温度为41℃，发动机进气歧管进气最高温度为66℃—71℃。一般情况是当发动机出水温度比较高时，进气歧管进气温度也比较高，因此水温驱动的风扇转速可以满足进气歧管进气温度的需求，当进气歧管进气温度高于80℃时，会造成燃烧恶化，因此会设定当进气歧管进气温度为80℃时风扇转速达到其机械结构允许的最高转速n直，风扇直连转速n直＝发动机转速×风扇速比×风扇滑差。
当空调压力大于中位压力1.77MPa时，风扇以某一特定的转速运转，这由空调设计人员根据空调冷凝器性能进行确定，比如1500rpm。
对于带缓速器车型，因为缓速器为车辆下坡时使用，风扇转速大小与油耗没有关系，因此只要整车控制器检测到缓速器打开信号，风扇以直连转速n直运转，确保系统冷却能力达到最大。以充分发挥缓速器的制动能力。当整车控制器检测到缓速器关闭信号，风扇不受缓速器控制。
车辆实际运转过程中，风扇转速受各个影响因素综合驱动，通过比较风扇转速大小，以最大转速需求来驱动风扇运转，以保证车辆的安全运行。比如：某一运行工况下，水温驱动的风扇转速为n1，进气歧管驱动的风扇转速为n气，空调驱动的风扇转速n调。如果n1＞n气＞n调，则整车控制器会驱动风扇以n1转速进行运转，如果n1＞n直，则风扇会以机械结构决定的最大转速n直运转，直到车辆状态发生改变，整车控制器发送给风扇控制器的信号发生变化，这种变化是随时发生的，整车控制器也接受风扇当前转速信号，随时根据控制逻辑进行修正，达到风扇无极调速的闭环控制。
电控硅油离合器风扇标定的最后一步是标定验证与评价，根据水温的控制情况及油耗水平对标定逻辑可进一步修正，修正后的逻辑作为最终的风扇标定逻辑，风扇标定工作即算完成，将风扇标定参数输入到整车ECU中。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种重型汽车电控硅油离合器风扇标定方法，其特征在于，包括以下步骤；
步骤一，测试发动机在极限负荷且风扇处于极限转速时，发动机出水温度是否超过发动机设计允许的最高出水温度，如果结果为是，则该风扇不足以对发动机极限负荷下的水温进行降温，需要更换更高功率风扇；如果结果为否，则进行步骤二；
步骤二，在发动机恒定转速，转速为1000-1400rpm，不同发动机输出功率下，记录发动机出水温度维持在最佳使用水温范围时，风扇对应的转速；最佳使用水温的起始水温为节温器全开后的发动机出水温度，终止水温为发动机最高许用水温前移6℃；
步骤三，车辆实际行驶时，当发动机在步骤二中的输出功率下，水温在最佳使用水温范围之间变化时，风扇在步骤二中测得的对应转速运转。
2.根据权利要求1所述的重型汽车电控硅油离合器风扇标定方法，其特征在于，步骤一之前，先对风扇进行PID控制参数设置至满足使用要求。
3.根据权利要求1所述的重型汽车电控硅油离合器风扇标定方法，其特征在于，步骤一之中，水温保持稳定至少30秒后，记录风扇转速。
4.根据权利要求1所述的重型汽车电控硅油离合器风扇标定方法，其特征在于，步骤二中，发动机的输出功率分别为100kw、130kw、160kw、200kw和250kw。
5.根据权利要求4所述的重型汽车电控硅油离合器风扇标定方法，其特征在于，发动机的输出功率为100kw时，记录发动机出水温度维持在93℃和94℃时的风扇转速；发动机的输出功率为130kw时，记录发动机出水温度维持在94℃、95℃、96℃、97℃和98℃时的风扇转速；发动机的输出功率为160kw时，记录发动机出水温度维持在95℃和96℃时的风扇转速；发动机的输出功率为200kw时，记录发动机出水温度维持在96℃和97℃时的风扇转速；发动机的输出功率为250kw时，记录发动机出水温度维持在97℃和98℃时的风扇转速。
6.根据权利要求1所述的重型汽车电控硅油离合器风扇标定方法，其特征在于，步骤二中，发动机转速恒定为1150rpm。
7.根据权利要求1所述的重型汽车电控硅油离合器风扇标定方法，其特征在于，进行步骤二时，环境温度为15±2℃或30±2℃，车辆前部风速为50-80km/h，关闭车辆空调。
8.根据权利要求1所述的重型汽车电控硅油离合器风扇标定方法，其特征在于，车辆实际行驶时，水温驱动的风扇转速、进气歧管驱动的风扇转速和空调驱动的风扇转速，选转速最高值作为风扇当前的转速。
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