余小龍

摘要：采用PWM脈寬調(diào)制信號進行控制的冷卻風(fēng)扇，能夠?qū)崿F(xiàn)對于風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的無極調(diào)節(jié)，從而更加精準的控制發(fā)動機的工作溫度，本文主要分析了PWM脈寬調(diào)制冷卻風(fēng)扇的控制原理以及控制電路的檢修方法。

關(guān)鍵詞：PWM 控制;冷卻風(fēng)扇;檢修方法

0 ?引言

發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)時需要冷卻系統(tǒng)將多余的熱量散發(fā)出去，冷卻系統(tǒng)中最核心的一個部件是冷卻風(fēng)扇，冷卻風(fēng)扇工作的時候，能夠加速流過散熱器表面的空氣，從而帶走發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的多余熱量。發(fā)動機在不同的工況下運轉(zhuǎn)所需要的散熱需求是不同的，因此，我們需要對冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速進行控制，目前冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的控制，最常見的方法是采用串聯(lián)電阻分壓的方式來實現(xiàn)不同的擋位，如圖1所示，但是通過串聯(lián)電阻分壓的這種控制方式只能夠?qū)崿F(xiàn)有級的粗略調(diào)節(jié)，并不能對冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速進行精確的控制。隨著發(fā)動機技術(shù)的不斷進步，發(fā)動機電控系統(tǒng)對于冷卻液溫度的控制越來越精確，而基于PWM脈寬調(diào)制信號控制的冷卻風(fēng)扇，能夠?qū)崿F(xiàn)對于冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的無極調(diào)節(jié)，因此，這種控制方式在汽車上得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

1 ?基于PWM控制的冷卻風(fēng)扇調(diào)速原理

PWM信號是Pulse Width Modulation（脈沖寬度調(diào)制信號）的縮寫，是利用半導(dǎo)體開關(guān)元件的高頻率通斷，把直流電壓變成電壓脈沖列，通過控制電壓脈沖當(dāng)中高電平在一個周期內(nèi)所占的比例（占空比），就可以達到控制冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的目的[1]。PWM信號的占空比越大，冷卻風(fēng)扇所獲得的有效電壓就越高，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速就越快，反之PWM信號的占空比越小，冷卻風(fēng)扇所獲得的有效電壓就越低，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速就越慢。（圖2）

2 ?基于PWM控制的冷卻風(fēng)扇的控制策略

基于PWM控制的冷卻風(fēng)扇和普通的冷卻風(fēng)扇最大的區(qū)別是在于多了一個冷卻風(fēng)扇電機控制模塊，如圖2所示，冷卻風(fēng)扇電機控制模塊通過一根硬線和發(fā)動機控制模塊相連接，發(fā)動機控制模塊會根據(jù)冷卻液溫度信號、發(fā)動機機油溫度信號、空調(diào)制冷劑壓力信號，發(fā)送一個PWM控制信號給冷卻風(fēng)扇電機控制模塊，冷卻風(fēng)扇電機控制模塊接收到PWM信號過后，會輸出一個脈寬調(diào)制信號去改變冷卻風(fēng)扇電機的電壓降，從而使冷卻風(fēng)扇能夠在不同的轉(zhuǎn)速下工作。

為了避開某些特定轉(zhuǎn)速下引起的共振和噪音，冷卻風(fēng)扇電機并不會在所有轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，而是被標定成了固定的五個擋位，這五個擋位所對應(yīng)的占空比分別是：19.61%（一檔）、44.71%（二檔）、59.61%（三檔）、74.52%（四檔）、89.81%（五檔）[2]，當(dāng)發(fā)動機制模塊同時接收到多個冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速請求信號的時候，發(fā)動機控制模塊會指令冷卻風(fēng)扇電機以最高的請求轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。

鑰匙關(guān)閉后，如果檢測到冷卻液溫度超過預(yù)定值，或空調(diào)壓力超過了預(yù)定值，則發(fā)動機控制模塊會控制冷卻風(fēng)扇以最低擋位運行，如果冷卻液溫度或空調(diào)壓力降低到預(yù)定值之下，則停止風(fēng)扇的運轉(zhuǎn)，為了防止蓄電池過度放電，冷卻風(fēng)扇最多運行兩分鐘。

3 ?基于PWM控制的冷卻風(fēng)扇的檢修方法

基于PWM控制的冷卻風(fēng)扇的檢修和普通的冷卻風(fēng)扇的檢修有很大的不同，只有掌握了PWM控制冷卻風(fēng)扇的控制原理才能快速準確的判斷出故障點，圖3所示為2019款凱迪拉克CT6轎車的冷卻風(fēng)扇的控制電路。

從電路圖上可以看到G10冷卻風(fēng)扇電機控制模塊上面一共連接了三根線，其中1號線是通過一個代號為F2UB 80安的保險絲和蓄電池的正極直接連接在了一起，這根線是冷卻風(fēng)扇電機控制模塊的12伏電源供電線，我們可以使用萬用表的電壓檔去測量這根線和蓄電池負極之間的電壓，正常情況下電壓應(yīng)為12伏左右，如圖4所示，如果電壓不為12伏，則拔下冷卻風(fēng)扇控制模塊的插頭以及X50B發(fā)動機艙下輔助保險絲盒的X5號插頭，測量冷卻風(fēng)扇電機控制模塊的一號針腳和X50B發(fā)動機艙下輔助保險絲盒的X5號插頭A號針腳之間的端對端電阻是否小于2歐姆，如果大于2歐姆，則修理電路中的斷路，如果小于2歐姆，則檢查F2UB保險絲是否熔斷。

冷卻風(fēng)扇電機控制模塊的2號線是和一個代號為G107的搭鐵點連接在一起的，這根線是冷卻風(fēng)扇電機控制模塊的負極搭鐵線，我們可應(yīng)用萬用表的電阻檔去測量這根線和車身搭鐵之間的電阻，如圖5所示。

正常情況下冷卻風(fēng)扇2號線與車身搭鐵之間的電阻應(yīng)小于2歐姆，如果電阻大于2歐姆，則檢查G107搭鐵點是否牢固。

冷卻風(fēng)扇電機控制模塊的四號線是和K20發(fā)動機控制模塊連接在一起的，這根線是冷卻風(fēng)扇電機控制模塊的PWM信號控制線，發(fā)動機控制模塊會根據(jù)冷卻液溫度、發(fā)動機機油溫度、空調(diào)系統(tǒng)壓力等信號，發(fā)送PWM占空比信號給冷卻風(fēng)扇電機控制模塊，冷卻風(fēng)扇電機控制接收到發(fā)動機控制模塊的信號過后會控制冷卻風(fēng)扇電機的電壓降，從而控制冷卻風(fēng)扇電機的轉(zhuǎn)速。

我們可以使用示波器去測量冷卻風(fēng)扇電機4號線上面的波形，如圖6所示，當(dāng)冷卻風(fēng)扇電機旋轉(zhuǎn)的時候，4號線上面測量到的是一個PWM的方波信號，PWM信號的占空比表示的是冷卻風(fēng)扇電機的通電時間，PWM信號的占空比越大，則冷卻風(fēng)扇電機的轉(zhuǎn)速越快。

同時我們還可以使用X431解碼器的執(zhí)行器測試功能，如圖7所示，判斷冷卻風(fēng)扇電機控制模塊的好壞，在執(zhí)行器測試的頁面上一共有5個動作測試的按鈕，這5個按鈕分別對應(yīng)著冷卻風(fēng)扇電機的一檔、二擋、三擋、四檔以及五檔，當(dāng)我們操作其中的按鈕，解碼器會請求發(fā)動機控制模塊發(fā)送PWM信號給冷卻風(fēng)扇電機控制模塊，當(dāng)冷卻風(fēng)扇電機控制模塊接收到PWM脈寬調(diào)制信號過后，就會去控制冷卻風(fēng)扇電機以相應(yīng)的檔位旋轉(zhuǎn)。

4 ?結(jié)語

基于PWM脈寬調(diào)制信號控制的發(fā)動機冷卻風(fēng)扇，能夠通過調(diào)節(jié)PWM信號的占空比，實現(xiàn)對于冷卻風(fēng)扇電機轉(zhuǎn)速的無極調(diào)節(jié)，從而更加精確的控制發(fā)動機的工作溫度。本文主要分析了PWM信號的調(diào)速原理、冷卻風(fēng)扇電機的控制策略以及基于PWM信號控制的冷卻風(fēng)扇電機的檢修方法。

參考文獻：

[1]魏遠飛，侯邦明.基于PWM控制的發(fā)動機冷卻風(fēng)扇改進[J].汽車實用技術(shù)，2019（10）：150-153.

[2]商愛鵬.2015款上海通用昂科威新技術(shù)剖析（三）[J].汽車維修技師，2015（02）：14-17.

[3]凱迪拉克CT6維修手冊.