一种柴油发动机电控风扇控制器及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种柴油发动机冷却风扇，具体公开一种柴油发动机电控风扇控制器及其控制方法。
背景技术
目前电控柴油发动机已全面普及，但大部分柴油发动机上仍然使用固定叶片的冷却风扇，无法换向除尘。由于大量的柴油发动机用于工程与农用机械领域，这些发动机水箱容易被灰尘堵塞，造成发动机温度过高，严重时，造成发动机损坏；另外，这类风扇的风量只与发动机转速相关，不能根据柴油发动机实际温度进行风量调控，在气温较低或者启动阶段发动机温度较低时，仍大风量降温，冷却效果过剩，增加了不必要的燃油消耗，不利于节能环保。
近年来，为规避传统固定叶片风扇的缺点，国内已在逐步开发和使用换向风扇，即机械换向风扇或者液压换向风扇；这类换向风扇需要人工频繁手动切换除尘降温，存在除尘降温不及时，发动机温度过高的情况；同样不能根据柴油发动机实际温度情况自动进行风量调控，存在能耗大的缺陷。
现有技术的风扇控制方法存在以下缺陷：
（1）风扇控制方法单一：无论是机械换向风扇，还是液压换向风扇，只能通过人工切换，不能自动与发动机温度关联，存在除尘降温不及时，发动机温度过高的情况。
（2）风量控制单一、连续大风量降温：不能根据柴油发动机实际温度，及时调整风量，存在冷却效果过剩情况。没有充分利用电控发动机的优势。
（3）安装与操作不方便：现有换向风扇为人工控制方式，需要额外的机械控制装置，操作不方便，还存在体积过大，安装不方便的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于：为解决以上问题提供一种能够针对不同类型的柴油发动机，采用不同的风扇控制方案，自动除尘或精确控制风量，有效控制发动机温度，安全、节能环保，操作简单、安装方便的柴油发动机电控风扇控制器及其控制方法。
本发明采用的技术方案是这样的：
一种柴油发动机电控风扇控制器，包括风扇控制器和风扇，所述风扇控制器设置有若干个开关量输入端，不同开关量输入端分别对应风扇的不同运行档位；所述风扇的运行档位包括除尘档、空转档和若干不同强度的风冷档。
进一步地，所述风扇控制器设置有4个开关量输入端，分别对应风扇的除尘档、空转档、风冷档一和风冷档二。
上述一种柴油发动机电控风扇控制器的控制方法，包括如下步骤：
（1）风扇控制器上电，校正风扇叶片角度；
（2）所述风扇控制器检测是否有开关量输入；当检测到有开关量输入时，控制器进入开关量控制模式，控制器将驱动风扇切换到开关量对应档位运行，直至新的开关量输入或断电停止工作。
进一步地，步骤（2）中，当所述风扇控制器未检测到开关量输入时，且预先设置的模式参数对应自动控制模式（OXOC）时，控制器进入自动控制模式，即按预先设置的时间间隔控制器控制风扇自动从风冷档切换到除尘档，并最后回归到指定的风冷档，循环工作。
进一步地，步骤（2）中，当所述风扇控制器未检测到开关量输入时，且预先设置的模式参数对应ECU指令控制模式（OXOD）时，控制器进入ECU指令控制模式，风扇控制器提供CAN总线接口，接收ECU周期性下发的冷却液和机油温度，根据温控数据，周期性下发档位更新指令，风扇控制器驱动电控风扇切换到指定档位运行。
进一步地，步骤（2）中，当所述风扇控制器未检测到开关量输入时，且预先设置的模式参数对应温度控制模式（OXOE）时，控制器进入温控控制模式，风扇控制器提供CAN总线接口，接收ECU周期性下发的冷却液和机油温度数据，以事先设置的冷却液或机油的温度阈值为依据，自动驱动电控风扇各档位间切换。
进一步地，所述风扇控制器通过检测开关量输入端电平高低来判定是否有有开关量输入。
针对传统机械油泵柴油发动机，可选择开关量控制模式，通过开关量切换，驱动风扇除尘或风冷降温；也可以选择自动控制模式，周期性地循环除尘或风冷降温。
针对电控柴油发动机，可以选择温度控制模式，电控柴油发动机ECU都会通过CAN总线周期性地发送包含冷却液温度和机油温度的报文；风扇控制器周期性接收温度数据，以事先设置的温度阈值为依据，控制风扇除尘、冷却，并调节风量。也可以选择ECU指令控制模式，ECU根据冷却液或机油温度值，周期性下发指令，风扇控制器接收报文，并驱动风扇到指定目标档位运行，并周期性向ECU上报当前档位及告警信息。
综上所述，由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是：
能够针对不同类型的柴油发动机，采用不同的风扇控制方案，能够根据柴油发动机的温度，自动除尘或精确控制风量，该方法能有效控制发动机温度，安全、节能环保，操作简单、安装方便。
附图说明
图1是本发明控制方法的总体流程图；
图2是本发明控制方法的开关量控制模式流程图；
图3是本发明控制方法的自动控制模式流程图；
图4是本发明控制方法的ECU指令控制模式流程图；
图5是本发明控制方法的温度控制模式流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
一种柴油发动机电控风扇控制器，包括风扇控制器和风扇，所述风扇控制器设置有4个开关量输入端，分别对应风扇的除尘档、空转档、风冷档一和风冷档二；所述风扇控制器通过检测开关量的输入控制风扇档位的切换，实际是控制风扇叶片的角度改变；
表1为风扇的各档位名称、编号及对应的叶片角度；
档位编号
0x0C
0x0A
0x01
0x02
开关量编号
1
2
3
4
叶片角度
-30°
0°
22.5°
45°
档位功能
除尘
空转
风冷1
风冷2
如图1所示，本发明控制方法的总体流程图：风扇控制器首先检测是否存在开关量输入（电平为0），如果存在开关量输入，控制器将运行于开关量控制模式。如果未接入开关，不存在开关量输入，控制器将运行于预先设置的其它控制模式：包括自动控制模式、ECU指令控制模式、温度控制模式。
如图2所示，本发明控制方法的开关量控制模式流程图：当开关量1（0C档位）电平为0时，控制器将进入自动控制模式（OXOC），即按时间间隔自动从风冷档位切换到除尘档位，并最后回归到指定的风冷档位。风冷时间、除尘时间以及回归目标档位可以预先设置（默认：除尘时间10秒，风冷时间：5分钟，回归目标档位：风冷2）；
其它开关量输入端2/3/4电平为0时，控制器控制风扇切换到开关量对应档位运行，直至新的开关量输入。
如图3所示，本发明控制方法的自动控制模式流程图：当开关量1（除尘档位）电平为0时，或者无开关量输入且预先设置的控制模式为自动控制模式（OXOC）时，风扇控制器将进入自动控制模式运行。风扇控制器循环查询定时器溢出：风冷持续时间等于预先设置的风冷时间时，切换到除尘档位除尘；除尘持续时间等于预先设置的除尘时间时，风扇切换到风冷档位运行，风冷档位可预先设置为风冷1或风冷2档位。
如图4所示，本发明控制方法的ECU指令控制模式流程图：风扇控制器未检测到开关量输入（所有开关量电平为1），控制器将按照预先设定的ECU指令控制模式（OXOD）运行；控制器提供CAN总线接口，ECU按照CAN总线扩展帧报文格式与控制器通信。控制器接收ECU周期性下发的冷却液和机油温度，确定是否除尘或降温，周期性下发指令报文，风扇控制器解析报文目标档位，并切换到目标档位运行。风扇控制器周期性上报当前档位及告警信息报文。除尘时间表示风扇在除尘档位持续的最大时间；风冷时间表示风扇在相应冷却档位持续的最小时间。
ECU周期性(500ms-1000ms)下发指令报文格式：
报文ID
DLC数据长度
控制模式
目标档位
除尘时间（秒）
风冷时间（分）
18AAAE00
04
0D
0C/0B/0A/01/02
10
15
风扇控制器周期性（500ms-1000ms）上报报文格式：
报文ID
DLC数据长度
控制模式
当前档位
告警字
18AAAECA
03
0D
0C/0B/0A/01/02
00
如图5所示，本发明控制方法的温度控制模式流程图：风扇控制器未检测到开关量输入（所有开关量电平为1），控制器将按照预先设定的温度控制模式（OXOE）运行；控制器提供CAN总线接口，周期性接收ECU CAN总线下发的温度数据报文。风扇控制器解析冷却液和机油温度，冷却液温度大于80°C或者机油温度大于120°C，驱动电控风扇除尘，持续时间等于预先设置的除尘时间；然后返回到目标风冷档位。风冷档位持续时间不小于预先设置的风冷时间。
ECU周期性(500ms-1000ms)下发的温度报文格式：
报文ID
DLC数据长度
冷却液温度
NC
机油温度（低字节）
机油温度（高字节）
18FFFE00
XX
0D
NC
10
15
由上述可知，本发明的控制方法能够适用于多种柴油发动机，包括电控柴油发动机、传统机械油泵发动机等，覆盖面广、通用性好。
综上所述，本发明方法对电控风扇精确控制除尘和降温，精准控制发动机温度，节能环保。体积小，操作简单、安装方便。
