汽车发动机冷却系统节温器的智能控制概要
发动机冷却系统智能控制一体化设计
0 引言发动机冷却系统是发动机长时间稳定工作的保证,按冷却类型可分为水冷和风冷两大类 ,除一些小型机车外,比如摩托车,助力机车,市场上大部分发动机为水冷发动机,本文针对水冷发动机,设计一种发动机冷却系统智能控制一体化，将冷却系统三大部件节温器,散热器和冷却风扇通过电子控制,以汽车ECU 为控制核心，结合在一起，以保证该该发动机稳定运行。
本文详细地介绍了该系统的结构和工作原理以及系统的软件设计。
1 系统结构及工作原理1.1 系统结构发动机冷却系统智能控制一体化主要由水温传感器、滤波放大电路、AD 转换模块、汽车ECU、电机驱动模块、执行器（电控节温器、电控导风板、冷却风扇）。
其系统结构示意图如图1所示。
图1 系统控制原理图1.1.1 汽车ECU 汽车ECU （Electronic Control Unit）电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。
从用途上讲则是汽车专用微机控制器。
它和普通的电脑一样,由微处理器发动机冷却系统智能控制一体化设计郄挺婷 张营丹 伊同强 刘松慧 山东理工大学交通与车辆工程学院 山东淄博 255049（CPU）、存储器（ROM、、RAM）、输入/输出接口（I/O）、模数转换器（A/D）以及整形和利用定时器产生精确的PWM 脉冲。
1.1.2 水温传感器温度传感器是发动机冷却系统智能控制一体化的信息反馈部件，供电电压为+5V，该传感器安装在发动机出水管内，当发动机缸套流出来的冷却液经过该处时，水温传感器时刻检测冷却液温度，并将检测信息传给汽车ECU。
1.1.3 滤波放大电路由于汽车ECU 只能处理数字信号，因此在处理信号前需要利用 AD 模块将模拟信号转换成数字信号，而在转换之前需要将温度传感器采集的微弱信号进行滤波放大，这样AD 模块才能正常工作。
1.1.4 BTS7960B 电机驱动模块由于汽车ECU 的IO 口输出电流为20mA 左右，难以直接驱动直流电机，所以要加驱动电路，该系统选用BTS7960B驱动模块作为直流电机的驱动电路，BTS7960B 驱动模块只需要汽车ECU 的一个IO 口为其提供PWM 脉冲，电路简单，功耗较低，运行稳定。
汽车发动机的冷却系统维护与保养
汽车发动机的冷却系统维护与保养在汽车的运行过程中，发动机就如同人的心脏一样，起着至关重要的作用。
而发动机的冷却系统，则是保证这颗“心脏”能够正常、稳定工作的关键因素之一。
如果冷却系统出现问题，发动机就可能会过热，从而导致性能下降、磨损加剧，甚至出现严重的故障。
因此，了解并做好汽车发动机冷却系统的维护与保养工作，对于每一位车主来说都是非常重要的。
一、冷却系统的工作原理要想有效地维护和保养冷却系统，首先我们需要了解它的工作原理。
汽车发动机的冷却系统主要由水泵、散热器、冷却风扇、节温器、水温传感器和冷却液等组成。
当发动机运转时，水泵会推动冷却液在发动机内部的水道中循环流动。
冷却液吸收了发动机产生的热量后，会流向散热器。
散热器就像是一个大型的热交换器，它通过与外界空气的接触，将冷却液中的热量散发出去，使冷却液的温度降低。
冷却风扇则会加速空气的流动，提高散热器的散热效率。
节温器在冷却系统中扮演着“智能管家”的角色。
在发动机冷启动时，节温器会关闭，使冷却液只在发动机内部循环，以便快速升温。
当发动机达到正常工作温度后，节温器会打开，让冷却液经过散热器进行散热，以保持发动机在合适的温度范围内工作。
水温传感器则负责监测冷却液的温度，并将温度信号传递给车辆的电子控制单元（ECU）。
ECU 根据水温传感器的信号来控制冷却风扇的转速、水泵的工作强度等，以实现对发动机温度的精确控制。
二、冷却系统的常见故障1、冷却液泄漏冷却液泄漏是冷却系统常见的问题之一。
可能的泄漏部位包括散热器、水泵、水管接头、水箱等。
泄漏会导致冷却液不足，从而影响冷却效果。
2、水泵故障水泵是冷却液循环的动力源，如果水泵出现故障，冷却液就无法正常循环，发动机容易过热。
3、散热器堵塞散热器长期使用后，可能会被灰尘、杂物等堵塞，影响散热效果。
4、节温器故障节温器如果不能正常打开或关闭，会导致发动机温度过高或过低。
5、冷却风扇故障冷却风扇损坏或控制电路出现问题，会导致散热不良。
浅谈汽车发动机冷却系统
浅谈汽车发动机冷却系统摘要：纵观周围的修理厂、快修店或者是4S店，车辆进店维修保养中，冷却系统的维修和养护的占比很高。
随着车辆里程数的增加，若冷却系统没有得到很好的维护，其工作效率会随之下降,对发动机的整体工作能力产生较大影响,冷却系统的重要性是让发动机在不同的工况下都能保持正常的工作。
目前，汽车发动机冷却系统不仅能够保护发动机，而且还具有改善燃油经济性和降低排放的作用。
关键词：冷却系统的检修,汽车维护与保养，冷却系统智能控制一、冷却系统的作用汽车发动机冷却系统的主要工作是将热量散发到空气中以防止发动机过热，但冷却系统还有其他重要作用。
汽车中的发动机在适当的高温状态下运行状况最好。
如果发动机过冷，就会加快组件的磨损，从而使发动机效率降低并且排放出更多污染物。
因此，冷却系统的另一重要作用是使发动机尽快升温，并使其保持恒温。
目前，无论是常规的燃油车还是电动车，以至于后面的氢能源汽车，都离不开冷却系统。
二、冷却系统的组成汽车冷却系统分为两种类型：水冷和风冷。
水冷汽车的冷却系统通过发动机中的管道和通路进行液体的循环。
当液体流经高温发动机时会吸收热量，从而降低发动机的温度。
液体流过发动机后，转而流向热交换器(或散热器)，液体中的热量通过热交换器散发到空气中。
水冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、水道、风扇等组成。
散热器负责循环水的冷却，它的水管和散热片多用铝材制成，铝制水管做成扁平形状，散热片带波纹状，注重散热性能，安装方向垂直于空气流动的方向，尽量做到风阻要小，冷却效率要高。
散热器又分为横流式和垂直流动两种，空调冷凝器通常与其装在一起。
发动机的冷却是由冷却液的循环来实现的，强制冷却液循环的动力源泉部件是水泵，它由曲轴皮带带动，推动冷却液在整个系统内循环。
目前最先进的水泵是宝马新一代直六发动机上采用的电动水泵，它能精确的控制水泵的转速，并有效的减少了对输出功率的损耗。
这些冷却液对发动机的冷却，要根据发动机的工作情况而随时调节。
汽车节温器的工作原理
汽车节温器的工作原理
汽车节温器是一种常用的发动机温度控制装置，其工作原理是通过控制发动机冷却液的流量，使发动机能够保持在一个适宜的温度范围内运行。
汽车节温器通常由一个可调节的温度控制阀和一个热敏感元件组成。
热敏感元件通常是一种膨胀式元件，它会随着温度的变化而膨胀或收缩，从而控制温度控制阀的开合程度。
当发动机开始运转时，冷却液会被泵送到节温器中。
此时，节温器的温度控制阀处于关闭状态，使冷却液被迫绕过发动机，而通过节温器中的冷却液通道流回水箱。
这种情况下，发动机的冷却液温度会逐渐升高，直到热敏感元件感知到了发动机的高温状态。
一旦热敏感元件感知到发动机的高温状态，它就会膨胀，从而使温度控制阀逐渐打开。
这样一来，冷却液就会开始流经发动机冷却系统，从而有效地降低了发动机的温度。
当发动机温度降至适宜的范围内时，热敏感元件会收缩，从而使温度控制阀重新关闭，继续迫使冷却液绕过发动机，直至下一次发动机温度升高。
总之，汽车节温器的工作原理是通过控制冷却液的流量，使发动机能够保持在一个适宜的温度范围内运行，从而有效地延长发动机的使用寿命。
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发动机节温器工作原理
发动机节温器工作原理发动机节温器是一种用于控制发动机冷却系统温度的装置，它能够根据发动机的工作状态自动调节冷却液的温度，以确保发动机在适宜的温度范围内工作。
它的工作原理是根据冷却液的温度变化来控制冷却液的流动，从而达到控制发动机温度的目的。
发动机节温器通常由外壳、弹簧、活塞和蜡芯等组成。
外壳是节温器的外部保护结构，起到固定和密封的作用。
弹簧是节温器的核心部件，它通过调节弹簧的张力来控制冷却液的流动。
活塞则是弹簧的推动部件，它的运动能够改变冷却液的通路。
而蜡芯则是发动机节温器的灵敏元件，它可以根据温度的变化来控制活塞的运动。
当发动机冷却液温度较低时，蜡芯处于收缩状态，这时弹簧的张力较小，活塞向上运动，使冷却液绕过发动机，循环流动。
这样可以快速将冷却液加热至适宜的温度，以提高发动机的燃烧效率和动力输出。
当发动机冷却液温度升高时，蜡芯开始膨胀，与之连接的活塞也随之下降。
此时，活塞会阻止冷却液绕过发动机，而使冷却液通过散热器进行散热。
这样可以有效地降低发动机的温度，保持在适宜的工作范围内。
通过这种工作原理，发动机节温器能够根据发动机的工作状态自动调节冷却液的温度，确保发动机始终处于最佳的工作温度范围内。
这样不仅可以提高发动机的燃烧效率和动力输出，还可以延长发动机的使用寿命。
除了控制冷却液的温度，发动机节温器还可以在发动机启动时提供快速升温功能，以减少发动机的磨损和燃料消耗。
此外，它还能够在发动机过热时及时发出警报信号，提醒驾驶员采取相应的措施，保护发动机不受损坏。
发动机节温器是一种重要的发动机冷却系统控制装置，它能够根据发动机的工作状态自动调节冷却液的温度，以保证发动机在适宜的温度范围内工作。
它的工作原理是通过蜡芯的膨胀和收缩来控制活塞的运动，从而控制冷却液的流动。
通过发动机节温器的调节，可以提高发动机的燃烧效率和动力输出，延长发动机的使用寿命，同时还可以提供快速升温和过热保护功能。
现代汽车冷却系统控制原理概述(二)
V技术公报l现代汽车lB U L L ET l N S 冷却系统控制原理概述(二)@北京／李强另外一个重要方面是：被冷却件的温度尽可能不随工况和周围环境的变化。
这方面的一个实例是：节温器控制的用冷却液冷却的变速器润滑油可保持温度不变。
发动机暖机时变速器润滑油变热，这时要利用强功率冷却，防止变速器润滑油过热，从而减小变速器摩擦损失，提高变速器寿命和延长变速器润滑油换油周期。
最后，一体化的冷却系统和空调可实现“热量的集成”，即一个系统中的热流可以被另外的系统利用或带走，而不需要为此多消耗辅助能量。
如利用废气冷却的余热供车内采暖。
在发动机冷却方面的热管理措施为：变速器润滑油恒温化特性线(M A P图)的节温器电控V I SCO离合器电控冷却液泵冷却空气控制，如百叶窗的控制废气冷却用冷却液冷却增压空气采用所有措施后轿车可节省燃油5％。
另外还有上面提到的为达到优化目的而实现的一系列优点。
为挖掘潜力，通过发动机管理实现冷却系统的闭环控制具有重大意义。
发动机冷却系统慨述冷却系统的主要功用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证车辆机件在最适宜的温度状态下工作。
发动机在燃烧过程中放出大量的热，汽缸内气体温度可高达1700～270()℃。
而燃烧放出的热量只有一少部分转变成了有用功，其余的热量一部分随废气排出，另一部分传给了发动机的零件，零件吸收了这些直体及热寿变不能正常工作。
另外，高温还会使机油变质甚至炭化，造成润滑不良，磨损加剧。
因此，必须对发动机受热零件进行冷却，使发动机保持正常的工作温度。
如果发动机冷却过度，又会造成一些不良后果。
若冷却过度，势必使发动机的热量损失增大，造成有效功率下降。
同时，发动机的温度低不利于可燃混合气的形成和燃烧，机油黏度变大，阻力增大，摩擦损失增加，同样会使发动机的功率下降。
实践证明，发动机温度过高或过低对发动机的工作都是不利的。
因此，冷却系统的任务就是使工作中的发动机得到适度的冷却，从而保持在最适宜的温度范围内工作。
详细描述节温器的结构和工作原理
详细描述节温器的结构和工作原理
节温器是一种液体内流动的热能控制装置，主要用于控制发动机冷却
系统，发动机室内的温度，以及大多数汽车系统的循环流动。
节温器主要
由温度控制开关、发动机冷却系统的循环流动的活门、特殊的密封结构和
一个塑料管组成。
节温器的工作原理主要是通过温度控制开关，控制发动机冷却系统的
循环流动活门，使温度控制开关与温度传感器之间的电位发生变化，从而
控制发动机冷却系统的水流量。
当温度控制开关检测到冷却系统温度超出
指定范围时，活门就会自动打开，从而使水流量减少。
同时，活门启动空
气抽出装置，抽出多余的热量，以保持发动机冷却系统的温度在可控范围内。
当温度控制开关检测到低于或等于指定温度范围时，活门就会自动关闭，从而使水流量增加，保持发动机冷却系统的温度在可控范围内。
节温器的结构包括活门室、传感器室、温度控制开关室和其它附件。
活门室的作用是控制流体的流量，传感器室用于检测温度，温度控制开关
室则用于根据检测到的温度来控制活门的开启情况，从而调节流量。
此外，还有一些附件，如密封圈、密封垫片、连接螺栓等，以保证节温器的安全、可靠运行。
汽车发动机冷却控制系统浅究
汽车发动机冷却控制系统浅究1 概述1.1 课题研究的背景近些年来随着我国经济实力的壮大，人民生活水平的不断提升，人们对于汽车需求不断增加。
但是相比掌握汽车制造业高技术和实际行业标准的发达国家，我国的制造水平还很低，这表现在基础制造和新颖设计两个方面。
因此，本项目研制成功，将加强我国自主创新的研发能力，提升发动机的工作效率，改善发动机的动力，减少不必要的能源消耗，从而提升我国汽车产业的市场竞争力和在国际市场的竞争能力。
1.2 国内发展现状汽车电动式冷却风扇的提出要追溯到20世纪80年代初，由美国专利文件提出，它将皮带驱动的冷却风扇改造成电动冷却风扇，这种发明可以使发动机根据工作温度变化来控制风扇的转速。
最近几年，以单片机为核心对不同的输入信号进行分析，分别对大循环和小循环状态进行不同处理，发动机冷却智能控制系统中，采用多级联合智能控制系统将节温器、保温帘和冷却风扇进行联结。
2 PID与模糊控制理论基础2.1 数字PID控制算法现今PID控制器成为当前工业控制的主流，它以调整方便、简单、工作可靠、稳定性好受到广泛应用。
为了达到发动机冷却系统对温度控制的要求，我们需要找到一个合适的控制算法。
传统的PID控制器结构和参数设定简单方便，被大规模运用到工业控制中。
PID控制中实际应用一个为PI，另一个为PD控制，其次為PID控制，PID控制系统的误差，控制量是利用比例、积分、微分计算进行控制的。
PID模块的温度控制精度主要受P、I、D这三个参数影响，其中P代表比例、I代表积分、D代表微分。
2.2 模糊控制的基本理论模糊控制是建立在人工经验基础之上的。
设计者将熟练的操作人员的丰富实践经验收集起来，通过这些熟练经验采取合理精确的策略控制一个复杂系统。
如果将这些熟练操作员的实践经验用计算机语言表达出来，总结出一种定性的、不精确的控制规则。
如果用模糊数学将这种定性的，不精确的控制规则定量化就转化为模糊控制算法，形成模糊控制理论。
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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。