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关键词 :发动机冷却系统 ; 节温器 ; 电子节温器 ; 模糊控制系统中图分类号:TK413文献标识码:B 文章编号:1000-6494(2009 03-0015-03Intelligence Control of Thermostat inAutomotive Engine Cooling SystemYUAN Hui-bin, JIANG Kai-zheng, LIU Zhang-qi(AutomotiveEngineering Dept., Sichuan Vocational College, Suining 629000, ChinaAbstract:This paper analyzes the necessity of intelligent opening control of thermostat in automotive engine cooling system and expounds in detail its designs including control mode, fuzzy controller and structure of control system. Keywords:engine cooling system; thermostat; electronic thermostat; fuzzy controller1概述汽车发动机冷却系统节温器的作用是改变冷却液的循环路线和流量 , 根据冷却液温度自动调节冷却强度。
当发动机冷却液温度较低时 , 节温器阀关闭 , 将冷却液流向散热器的通道关闭 , 使从发动机缸盖流出来的冷却液经水泵入口直接流回发动机缸体水套 , 进行小循环。
这时由于冷却液未流经散热器 , 散热量少 , 以便使冷却液能迅速升温 , 提高发动机工作性能和减少磨损。
当冷却液温度升高到一定时 , 节温器阀开始打开 (并随冷却液温度升高 , 开度越大 , 控制部分冷却液进入散热器 , 并由散热器经水泵流回发动机。
这时由于冷却液流经散热器 , 散热面积大 , 散热量多 , 冷却强度较大。
当冷却液温度再升高到一定时 , 节温器阀全开 , 从发动机缸盖流出来的冷却液全部进入散热器 , 这时冷却强度达到最大 , 以防止发动机出现高温 , 保证发动机工作在正常的温度范围内。
目前汽车发动机冷却系统广泛采用蜡式节温器 , 它是利用固态石蜡受热熔化体积膨胀的原理来控制节温器阀门的开度的 , 进而控制冷却液流经散热的流量 , 实现冷却强度的调节。
从石蜡式节温器的工作原理可知 , 当发动机冷却液温度变化时 , 节温器的执行动作较缓慢 , 冷却强度的调节未能根据发动机工作温度的变化而适时变化 , 故存在响应速度慢 , 滞后时间长 , 误差大 , 控制精度不高 , 不能保证发动机始终在最佳的温度下工作 , 发动机在工作过程将出现高温和低温的情况 , 这将造成发动机传热损失和磨损较严重 , 燃油消耗率增高 , 排放污染增大等缺点。
针对这些缺点 , 从灵敏性、可靠性以及发动机动力性、经济性和环境保护出发 , 非常有必要将传统的节温器改为电子式节温器 , 并采用先进的控制方式进行控制 , 以实现节温器能根据发动机冷却液温度的变化适时对发动机冷却强度进行调节 , 保证发动机工作在最适宜的温度下 , 达到提高汽车动力性和经济性 , 减小汽车的排放污染 , 从而实现节约能源 , 保护环境和提高发动机寿命的目的。
2汽车发动机冷却系统节温器的控制模式设计2.1模糊控制方式的确定与设计汽车发动机冷却系统节温器的开度大小主要由发动机冷却液温度的高低决定 , 而发动机冷却液温度又受许多因素的影响 , 如发动机的负荷、汽车行驶速度、外界的气温、散热器结构形式、散热器的冷却液流量和风扇的转速等。
这些影响因素大多是不断变化的 , 且与发动机冷却液温度呈非线性关系。
因此作者简介 :袁慧彬 (1971-, 男 , 四川遂宁人 , 讲师 , 主要从事汽车发动机设计。
收稿日期 :2009-01-31内燃机Internal Combustion Engines第 3期 2009年 6月No. 3Jun. 2009内燃机 2009年 6月发动机冷却液温度与节温器的开度之间的关系很难用数学方程进行准确描述。
且发动机的水温的升高和降低是一个缓慢变化和大滞后过程。
因此对节温器的开度控制 , 采用常规的 PID 控制 , 系统模型难以建立 , 且控制效果也不好。
由于模糊控制是模仿人工控制活动中人脑的模糊概念和成功的控制策略 , 运用模糊逻辑推理 , 把人工控制策略用计算机实现 , 其具有不依赖系统的精确数学模型 , 对系统参数的变化不敏感的特点 , 因此节温器的开度控制采用模糊控制 , 将达到令人满意的效果 , 故发动机冷却系统节温器的开度控制采用模糊控制方式。
节温器开度的模糊控制设计见图 1。
为确保系统在不同工作条件下 , 始终处于最佳工作状态 , 并使系统的控制更加精细、更加稳定 , 系统采用温度偏差及其变化率作为输入参数 , 输出参数为节温器的开度 , 并实行闭环反馈控制。