汽车发动机冷却的控制技术探究——科技论文

近年来，汽车电子信息化的普及将汽车工业的推上了一个全新发展阶段，汽车技术的安全性、可靠性、经济性、实用性以及环保性也得到了很大程度的提高，在这一背景下，汽车发动机冷却系统智能化控制技术应运而生。众所周知，汽车发动机在高温工作环境下必须得到适当冷却才能发挥自身良好工作性能，才能提高工作效率，延长使用寿命，降低排气污染，而冷却系统在这个过程中发挥着非常重要的作用。下面笔者就结合自身专业知识、技术和实践经验对汽车发动机冷却的控制技术进行探讨。

一、汽车发动机冷却系统的温度控制

汽车发动机冷却液温度受多种因素的影响，比如散热结构形式、冷却液循环流量、发动机负荷、汽车行驶速度、环境温度、风扇转速、空气流量等都会影响发动机冷却系统的温度，进而对冷却液温度造成影响。所以要实现对发动机冷却系统温度的控制，必须对上述参数信号进行及时、准确的采集，并对收集到的信号进行正确的处理。用一般数学方程是很难描述汽车发动机冷却液温度、温度变化速率与其他影响因素之间的关系的，为此笔者建议将适用于具有时变性、滞后性、不确定性的控制系统的模糊控制与传统PID控制器相结合，建立节温器、百叶窗、冷却风扇多元联合控制的智能控制系统，以实现水泵流量、风扇转速控制，进而实现温度控制，保证冷却系统在发动机全部工况范围内的最佳冷却性能。多元联合智能控制系统的基本控制原理见图1。

图1 汽车发动机智能化冷却控制系统基本原理

预热后启动发动机，此时冷却液温度在70℃以下，冷却风扇、导风板处于关闭状态，节温器处于小循环、水泵处于低速运转状态，冷却空气无法进入散热器，发动机冷却液温度会迅速升高，当分别升高至75℃、80℃、95℃时，控制系统分析并处理好采集到的温度参数信号后，向风扇、导风板、节温器、水泵等元件发出不同信号，使其各个元件做出不同动作，首先使节温器进入大循环状态，然后使导风板处于打开状态，最后使冷却风扇处于工作状态，水泵高速运转。此时发动机冷却能量最大，能快速实现降温，当冷却液温度降低到89℃时，控制系统再次分析并处理采集到的温度参数信号，并向各个执行元件发出控制信号，断开风扇电源，保持导风板、节温器仍处于工作状态，而当冷却液温度再次升高到95℃，再次接入风扇电源，如此循环，保证汽车发动机冷却系统始终能在最适温度条件下工作。

另外，考虑汽车运行的复杂性，比如可能会产生热辐射、电磁干扰、振动等，在多元联合智能控制系统硬件设计方面，必须使电路具有抗震性，并采取一定隔离防护措施，增强电路抗干扰性，确保智能控制系统的整体稳定性和可靠性。

二、汽车发动机冷却系统的关键控制技术

1.冷却风扇控制技术

根据冷却风扇的工作形式，其控制方式主要可分为3种，包括机械驱动、自控电动和综合型智能控制方式，后两者属于真正意义上的汽车发动机冷却风扇控制技术。从控制模式来看，包括集中式和分体式控制类型，集中式控制类型集中于发动机动力系统控制模块，可通过采样、处理环境温度、冷却液温度、进气温度及空调压缩机压力等实现对外部功率继电器的控制，进而控制风扇速度，但这种控制类型只能控制高速、低速这两个风速，PCM负荷工作量大，实效性差；分体式控制类型即发动机冷却风扇控制器，可独立与汽车发动机外或与发动机有通讯联系，通常兼控制冷却风扇、发动机喷油、空调等功能于一体，智能化程度较高，采集信息多样，通过统一调度可使发动机达到良好的经济性和排放性，但这种控制器对防尘、水密封性都有着很高要求。为此，应进一步改进PWM脉宽雕制输出的控制电路，使PWM控制器与ECU有关，由ECU综合对发动机冷却系统温度、压力等信号参数进行分析处理，生成PWM信号，传输给冷却风扇控制器，并由冷却风扇控制器输出PWM脉冲信号实现对冷却风扇的驱动，使风扇能够在一定范围内无极调速。改进后控制技术全面考虑了汽车发动机周围环境参数，相较于传统控制方式，冷却风扇控制器真正体现了智能化控制，性能、效率更高，且有利于实现节能目标。目前，雪铁龙、大众、标志等汽车发动机都采用了基于PWM脉宽调制输出方式的冷却风扇控制器，

2.车用传感器

第一章分析了汽车发动机冷却系统的温度控制过程，这个过程是由单片机实现的。为了进一步保持发动机的最佳工作状态，建议利用空气流量传感器（安装在空气滤清器和节气门体之间）和压力传感器测量冷却系统的空气流量及压力，确定射油量参数，同时温度传感器实时检测发动机燃油温度、冷却液温度、排气温度、进气温度等，根据温度传感器采集到温度数据，将冷却液动态流量计算出来，之后检测汽车发动机实时工作情况和气门开度，实现对冷却水大小的控制。

三、结语

总之，汽车发动机的冷却系统是保持发动机正常工作的关键部件，为降低冷却系统维修率，提高发动机整体工作性能，必须充分发挥汽车发动机的智能化控制作用。在智能化控制技术比如PWM控制技术、智能化控制系统、车用传感器等的支持下，汽车发动机冷却系统控制的实时性大大提高，较好地实现了对冷却液温度的调节和控制，使发动机始终能在最适温度条件下工作。当然，受到各种因素限制，当前汽车发动机冷却的控制技术仍有待提升，环保、节能减排、智能化以及高性能在未来相当长一段时间内仍是我们需努力和研究的方向，相信有先进的智能控制技术为支撑对汽车发动机的运行、监测进行控制，加上智能化、不拆修发动机的逐渐投入使用，绿色环保发动机的使用意义将会正真体现出来。

参考文献：

[1]张继合.汽车发动机冷却系统智能控制技术的若干思考[J].民营科技,2011,08:145.

[2]周正.发动机电液混合驱动冷却系统的研究[D].辽宁工业大学,2014.

[3]单超颖.基于嵌入式的发动机冷却系统智能控制器的研究[D].沈阳工业大学,2012.

本文来源：http://www.zzqklm.com/w/kj/3449.html  《科技创新与应用》