符方雄

（廣東省中山市公共交通運(yùn)輸集團(tuán)有限公司，廣東 中山 528436）

汽車電動(dòng)風(fēng)扇是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，電動(dòng)風(fēng)扇是目前冷卻設(shè)計(jì)中最為常用的方案之一，一般風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)通常由發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶輪直接驅(qū)動(dòng)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是一致的。電動(dòng)風(fēng)扇利用高速流動(dòng)的空氣直接吹過(guò)氣缸蓋和氣缸體外表面，把熱量散到大氣中去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的范圍內(nèi)工作。

1 電動(dòng)風(fēng)扇的控制需求和策略

設(shè)計(jì)汽車電控冷卻風(fēng)扇時(shí)，要求冷卻系統(tǒng)冷卻能力要強(qiáng)，能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)排除系統(tǒng)內(nèi)部空氣；設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)留有膨脹空間；冷卻系統(tǒng)初次加注量應(yīng)滿足要求；發(fā)動(dòng)機(jī)高怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，冷卻液加注蓋或散熱器打開(kāi)，水泵進(jìn)口處應(yīng)為正壓；冷卻系統(tǒng)缺水量應(yīng)滿足發(fā)動(dòng)機(jī)安裝推薦要求；冷卻系統(tǒng)設(shè)有冷卻液溫度報(bào)警裝置。

電動(dòng)冷卻風(fēng)扇總體控制策略，如圖1所示。溫度傳感器將發(fā)動(dòng)機(jī)水溫變化以電壓模擬信號(hào)的形式，并經(jīng)濾波校正后送入模數(shù)（A／D）轉(zhuǎn)換器。A／D轉(zhuǎn)換器將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后送入單片機(jī)（AT89C51），AT89C51進(jìn)行信號(hào)分析處理，通過(guò)控制節(jié)溫器、導(dǎo)風(fēng)板和電動(dòng)扇的工作，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)冷卻風(fēng)扇控制。

圖1 電動(dòng)風(fēng)扇控制關(guān)系

2 電動(dòng)風(fēng)扇的控制單元硬件設(shè)計(jì)

電動(dòng)風(fēng)扇控制單元包括電源路、信號(hào)處理電路、A／D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)和控制驅(qū)動(dòng)電路。選用的單片機(jī)為AT89C51，8位單片機(jī)，片內(nèi)含4Kbytes的反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）。

電源電路如圖2所示，＋12V直流電源經(jīng)CN7805轉(zhuǎn)換為＋5V的穩(wěn)定直流電壓，并與＋12 V直流電源構(gòu)成二級(jí)輸出電源。外接帶濾波功能的電容器和隔離功能的二極管，使輸入電壓穩(wěn)定，并使輸入信號(hào)不失真。

圖2 電源電路

信號(hào)處理電路如圖3所示，采用負(fù)溫度系數(shù)（NTC）的熱敏電阻，模擬電壓信號(hào)經(jīng)電容器濾波后送入A／D574的IN0通道。

圖3 信號(hào)處理電路

A／D轉(zhuǎn)換器采用十二進(jìn)制輸出，溫度信號(hào)通過(guò)通道IN0送入A／D轉(zhuǎn)換器，由A／D轉(zhuǎn)換器送入單片機(jī)。A／D574為12位逐次比較型轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置混合集成轉(zhuǎn)換顯片，外接元件少、精度高、功耗低，具有自動(dòng)校零功能。

驅(qū)動(dòng)電路如圖4所示，輸出信號(hào)送入由電阻和電容器構(gòu)成的延時(shí)電路處理后，送入驅(qū)動(dòng)三極管基極，由驅(qū)動(dòng)三極管控制執(zhí)行元件的繼電器，控制電動(dòng)風(fēng)扇工作。

3 電控冷卻風(fēng)扇的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

圖4 控制驅(qū)動(dòng)電路

電控冷卻風(fēng)扇的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)使用匯編語(yǔ)言編程，在電控風(fēng)扇系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，單片機(jī)由電源電路提供電能，信號(hào)采樣處理電路采集溫度信號(hào)，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)傳送至A／D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后將信號(hào)傳送入AT89C51。AT89C51根據(jù)A／D轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)，進(jìn)行分析處理后，發(fā)出信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)電路，控制電動(dòng)風(fēng)扇。主程序設(shè)計(jì)流程如圖5所示。

圖5 主程序控制流程

4 結(jié)束語(yǔ)

文中表述的電動(dòng)風(fēng)扇控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是通過(guò)對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控冷卻風(fēng)扇系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，來(lái)確定一套發(fā)動(dòng)機(jī)電控冷卻風(fēng)扇系統(tǒng)方案，設(shè)計(jì)以轎車為研究對(duì)象，進(jìn)行汽車電動(dòng)風(fēng)扇機(jī)械部分設(shè)計(jì)；進(jìn)行電動(dòng)風(fēng)扇控制策略研究；進(jìn)行電動(dòng)風(fēng)扇控制單元硬件設(shè)計(jì)；進(jìn)行電動(dòng)風(fēng)扇控制軟件設(shè)計(jì)，進(jìn)行單片機(jī)仿真；如條件允許進(jìn)行控制單元硬件研制。本設(shè)計(jì)分析了最新冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和工作特性，冷卻系統(tǒng)改進(jìn)的目標(biāo)是提高發(fā)動(dòng)機(jī)的保護(hù)能力、燃油效率及低排放性。

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