汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能冷卻系統(tǒng)的研究

李琦

摘 要：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車動(dòng)力的核心，發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)也決定了汽車的運(yùn)行質(zhì)量。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能冷卻系統(tǒng)是其發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，對于發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度調(diào)節(jié)有著至關(guān)重要的作用，因此，必須要做出技術(shù)性的優(yōu)化和運(yùn)行質(zhì)量保障。關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動(dòng)機(jī);智能冷卻系統(tǒng);研究分析中圖分類號：U464 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）08-76-03

Abstract： Automobile engine is the core of automobile power. The running state of engine also determines the running quality of automobile. The intelligent cooling system of automobile engine is an important part of its engine， which plays an important role in the temperature regulation of the engine. Therefore， technical optimization and operation quality assurance must be made.Keywords： Automobile engine; Intelligent cooling system; Research and analysisCLC NO.： U464 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）08-76-03

前言

如今是高速發(fā)展的信息化時(shí)代，汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻能力的調(diào)節(jié)方式也逐漸實(shí)現(xiàn)了智能化的控制，傳統(tǒng)的節(jié)溫器也經(jīng)過不斷的研究和實(shí)踐被替換為利用電加熱引起記憶金屬和李金變形而實(shí)現(xiàn)自控的電控節(jié)溫器，同時(shí)對電動(dòng)導(dǎo)風(fēng)板也進(jìn)行了合理化的設(shè)計(jì)和調(diào)整，逐漸取代了傳統(tǒng)的保溫簾，將冷卻風(fēng)扇改為了電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，再利用單片機(jī)對節(jié)溫器、導(dǎo)風(fēng)板、冷卻風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行智能化連接和控制，以到達(dá)降低發(fā)動(dòng)機(jī)傳熱損失和機(jī)械損失的目的。

1 關(guān)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻控制系統(tǒng)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能冷卻系統(tǒng)對于發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及運(yùn)行穩(wěn)定性都有著不同程度上的影響，其冷卻技術(shù)作為傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的優(yōu)化升級后應(yīng)用的技術(shù)能夠進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)性能水平的提升和燃料消耗的有效降低，同時(shí)也能夠降低污染排放的總量和噪聲污染，這對于汽車來講，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性、成本節(jié)約、效益增益等方面優(yōu)勢的較好推動(dòng)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)主要是汽車運(yùn)行中通過冷卻系統(tǒng)將受熱了零件的熱量進(jìn)行吸收和發(fā)散排出，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)保持最佳的溫度狀態(tài)運(yùn)行，目前發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)分為風(fēng)冷和水冷，主要是冷卻介質(zhì)上的區(qū)別，風(fēng)冷系統(tǒng)主要是通過空氣作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)溫度調(diào)節(jié)，而水冷系統(tǒng)則是以液態(tài)的冷卻液為主要介質(zhì)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度調(diào)節(jié)的，其實(shí)汽車運(yùn)行穩(wěn)定性和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行溫度合理調(diào)節(jié)的重要裝置[1]。

2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻控制系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成以及智能控制概述

2.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻控制系統(tǒng)構(gòu)成

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車行駛過程中會(huì)由于燃料燃燒產(chǎn)生的氣體所具有的溫度而逐漸增加熱量，據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下所產(chǎn)生的氣體溫度不低于兩千攝氏度，而汽車發(fā)動(dòng)機(jī)直接接觸高溫氣體的部件部分會(huì)隨溫度的升高而受熱，進(jìn)而也會(huì)產(chǎn)生極大的熱量，而為了確保汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件不會(huì)受到溫度影響而發(fā)生損壞，需要利用冷卻控制系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)動(dòng)及溫度的有效控制，也就是冷卻系統(tǒng)，目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)主要分為風(fēng)冷和水冷，但現(xiàn)代汽車當(dāng)中主要應(yīng)用的水冷系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻控制系統(tǒng)的構(gòu)成主要是水泵、風(fēng)扇、散熱器和節(jié)溫器這幾個(gè)部分，另外還有水套、散熱窗、分水關(guān)等部件，其運(yùn)行狀態(tài)下水泵會(huì)吸入散熱器的水，并通過加壓之后經(jīng)過分水管流入氣缸水套當(dāng)中，冷卻氣缸之后所形成的冷卻水再進(jìn)入氣缸蓋水套當(dāng)中將氣缸蓋中的熱量吸收后返回散熱器。

2.2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能控制系統(tǒng)構(gòu)成

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能控制系統(tǒng)的核心部分是自動(dòng)溫濕控制裝置，這一部分的智能控制也是通過自動(dòng)溫濕控制裝置來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行效果的。自動(dòng)溫濕控制裝置的系統(tǒng)構(gòu)成包括了空調(diào)系統(tǒng)、傳感器、執(zhí)行器三部分共同組成，而空調(diào)系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)都要用到冷凝器和散熱器風(fēng)扇系統(tǒng)，所以，冷卻系統(tǒng)的智能化改進(jìn)主要的關(guān)鍵部分是進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的絕熱效果，但由于受到制造材料和生產(chǎn)技術(shù)的影響，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的絕熱效果還無法達(dá)到實(shí)際的應(yīng)用，因此，對汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的智能化控制只能夠先建立技術(shù)基礎(chǔ)，并逐漸擴(kuò)寬智能控制系統(tǒng)的研究領(lǐng)域和技術(shù)方向[2]。

3 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能冷卻系統(tǒng)中的關(guān)鍵性技術(shù)概述

3.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能冷卻系統(tǒng)中電子節(jié)溫器的模糊控制技術(shù)

模糊控制理論主要是指通過模糊集和模糊邏輯的構(gòu)建進(jìn)行隸屬函數(shù)間相互關(guān)系的建立，以達(dá)到對目標(biāo)對象控制的效果，這一理論在實(shí)際的應(yīng)用時(shí)需要注意對周期變化的計(jì)算和系統(tǒng)誤差變化率的控制，根據(jù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能冷卻系統(tǒng)工作流程進(jìn)行規(guī)則的建立，實(shí)現(xiàn)精確控制量的獲取[3]。

3.2 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能冷卻系統(tǒng)中電子風(fēng)扇與電子水泵聯(lián)合的模糊控制

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)處于暖機(jī)或正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電子風(fēng)扇和電子水泵也會(huì)進(jìn)入工作狀態(tài)，并執(zhí)行模糊控制，按照電子風(fēng)扇和電子水泵與汽車動(dòng)態(tài)最有匹配來達(dá)到模糊控制策略的輸入和調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)對象的控制。

4 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能冷卻控制系統(tǒng)的控制原理

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能冷卻控制系統(tǒng)的控制原理主要是在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下首先由溫度傳感器進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)水溫的感知，并將溫度信號轉(zhuǎn)化為電壓模擬信號，進(jìn)過濾波校正后送入轉(zhuǎn)換器，由轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬電壓信號轉(zhuǎn)換數(shù)字信號并讀入單片機(jī)，單片機(jī)會(huì)依據(jù)不同輸入信號進(jìn)行分析處理，在通過系統(tǒng)變化控制節(jié)溫器、導(dǎo)風(fēng)板和冷卻風(fēng)扇運(yùn)行實(shí)現(xiàn)智能控制的功能[4]。

5 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能冷卻系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

目前，我國的汽車制造業(yè)正處于高速發(fā)展的時(shí)期，其技術(shù)的先進(jìn)性已經(jīng)逐漸拉近了與國外發(fā)達(dá)國家的距離，國產(chǎn)品牌的汽車制造在質(zhì)量和性能上不斷得到優(yōu)化。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能冷卻系統(tǒng)是近些年來才實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的成熟和廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中節(jié)溫器、保溫簾以及冷卻風(fēng)扇在國產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)當(dāng)中仍有部分汽車制造廠商在使用。傳統(tǒng)節(jié)溫器控制冷卻液大小循環(huán)路線、其節(jié)流損失概率較大，整體運(yùn)行狀態(tài)并不穩(wěn)定，并且其運(yùn)行效率也較低，在實(shí)際的運(yùn)行過程中，無法將發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量進(jìn)行有效的吸收和散發(fā)，而保溫簾是屬于人為控制散熱器通風(fēng)量的部件，冷卻風(fēng)扇則是由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸進(jìn)行帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從而起到散熱的效果，風(fēng)扇的冷卻效果相對來講只能夠隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而發(fā)生調(diào)整，散熱效果并不高。總結(jié)來講，傳統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)存在著諸多弊端，從運(yùn)行靈活性、穩(wěn)定性方面來講并不能夠有效發(fā)揮出散熱的作用，需要針對節(jié)溫器、保溫簾和冷卻風(fēng)險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)多元聯(lián)合控制，也就是智能化控制才能夠改善冷卻效果，其能夠根據(jù)行車的速度、大氣環(huán)境的溫度以及發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度的變化來進(jìn)行冷卻系統(tǒng)的冷水平自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)快速預(yù)熱，降低發(fā)的動(dòng)機(jī)傳熱損失和功率損失，現(xiàn)代汽車制造技術(shù)也會(huì)逐漸將傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)開始進(jìn)行優(yōu)化和部件的取代[5]。

6 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能冷卻控制系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)分析

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能控制系統(tǒng)所涉及到的技術(shù)和功能設(shè)計(jì)以及抗干擾設(shè)計(jì)與防震設(shè)計(jì)內(nèi)容當(dāng)中，控制技術(shù)所對應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)仿真數(shù)據(jù)和軟件真是數(shù)據(jù)之間的統(tǒng)一，其功能設(shè)計(jì)所對應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)主要是為實(shí)現(xiàn)汽車人發(fā)動(dòng)機(jī)的總線控制，而抗干擾和防震設(shè)計(jì)所對應(yīng)的是滿足汽車運(yùn)行環(huán)境的需要。在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)控制當(dāng)中，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的水溫、轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)是具有動(dòng)態(tài)變化的變量因素，需要通過仿真模擬來進(jìn)行最佳控制參數(shù)的計(jì)算，利用參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)熱源能耗最佳狀態(tài)的控制設(shè)定。其技術(shù)特點(diǎn)主要包括了控制技術(shù)和數(shù)字仿真技術(shù)以及數(shù)據(jù)編制開發(fā)專用軟件，主要的目的是對發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測，利用仿真計(jì)算達(dá)到裝置積水量和風(fēng)量實(shí)時(shí)控制的目的，而采用抗干擾和防震技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)幫助汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)達(dá)到抗高頻輻射和車體實(shí)際運(yùn)行設(shè)計(jì)要求的目的[6]。

6.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能冷卻控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液溫度主要是受到汽車行駛速度、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷以及裝置質(zhì)量、外界氣溫的因素的影響，這些因素又無法通過數(shù)學(xué)方程去進(jìn)行準(zhǔn)確的描述，冷卻系統(tǒng)控制過程當(dāng)中實(shí)際上市一個(gè)具有純滯后、大慣性和非線性特點(diǎn)的物理反應(yīng)過程，通過實(shí)踐過程的分析，部分軟件的控制效果無法實(shí)現(xiàn)合理的模型建立，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般會(huì)通過模糊控制區(qū)進(jìn)行。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻智能化控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要是通過水溫、速度、扭矩等幾種傳感器的模糊控制實(shí)現(xiàn)對水泵和風(fēng)險(xiǎn)電路的控制[7]。

6.2 關(guān)于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻控制系統(tǒng)的新技術(shù)應(yīng)用分析

隨著時(shí)代的發(fā)展和信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，汽車電子部件也在不斷的增多，尤其是在汽車車載電子模塊的使用方面實(shí)現(xiàn)了汽車部分系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化控制，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻智能控制系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用也在時(shí)代科技發(fā)展下得到了研發(fā)和不斷完善，冷卻控制系統(tǒng)的智能化實(shí)現(xiàn)也必須要重視新技術(shù)的應(yīng)用分析，同時(shí)不斷嘗試新技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，從根本上提高系統(tǒng)的智能化控制程度和實(shí)際效果，冷卻系統(tǒng)新技術(shù)也要對汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度、轉(zhuǎn)速、扭矩等內(nèi)部參數(shù)以及行車路況、電參數(shù)、工作電源控制等外部參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)檢測，確保冷卻控制系統(tǒng)智能化水平滿足相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[8]。

7 結(jié)束語

結(jié)合上述文章內(nèi)容所述，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的智能化冷卻控制

系統(tǒng)的核心組成部分是其自動(dòng)溫濕控制裝置，冷卻控制系統(tǒng)的智能化系統(tǒng)功能運(yùn)行時(shí)也是通過對自動(dòng)溫濕控制裝置得以實(shí)現(xiàn)的，但自動(dòng)溫濕控制裝置較為容易收到多方因素的影響而降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能化冷卻控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和功能作用的發(fā)揮，需要相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行不斷的科學(xué)分析與技術(shù)研究，以達(dá)到性能提升的目的，優(yōu)化和改善汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能化冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，發(fā)揮其系統(tǒng)的強(qiáng)大應(yīng)用價(jià)值。

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