陈国珍 李奕霖

摘 要：现代的汽车发动机冷却系统的发展极其的迅速，而发展方向也逐渐趋向于智能化，精确化。但是就目前我国的汽车发动机冷却系统的现状来看，我国的汽车发动机冷却系统的发展还有很长的路要走，特别是结合现代高端科技这一领域。而就目前我国的经济来看，只要我们可以选对方向，就可以促进汽车产业的发展。基于此，本文对汽车发动机冷却系统智能控制技术进行了简要的分析，希望可以为相关人员提供一定的参考。

关键词：汽车发动机；冷却系统；智能控制；技术探讨

引言

汽车发动机的冷却系统作为维持汽车正常行驶的重要系统，能有效调节发动机运转过程中产生的热量，保证发动机的性能。而加强智能化控制技术研究具有重要的意义。

1汽车发动机冷却系统概述

现代汽车的发动机冷却方式包括水冷却式和风冷却式，且多采用封闭式强制循环水冷方式。发动机水冷式冷却系统主要由水泵、散热器、冷却风扇、补偿水箱、节温器、发动机机体、气缸水套等部分组成。主要通过水泵使环绕在气缸水套中的冷却液加快流动，通过行驶中的自然风和电动风扇，使冷却液在散热器中进行冷却，冷却后的冷却液再次引入到水套中，周而复始，实现对发动机的冷却。同时水冷系统的冷却液会随发动机的温度而改变路线和循环方式。当冷却液不经过散热器而只在发动机水道内循环时，可实现发动机在短时间内温度迅速升高，这种方式被称为小循环。当发现冷却液的温度超过80℃时，节温器会关闭小循环的通路，使冷却液进入散热器中，经过散热，再由水泵进行吸抽，再次回到缸体水套中，这种在散热器和发动机中循环散热的方式叫做大循环。发动机风冷式冷却系统又可分为自然风冷式和强制风冷式两种冷却方式。自然风冷式是通过汽车在行驶过程中所受到的外界气流来冷却整个发动机，采用风冷式的发动机气缸体和缸盖需要铸成一体，并应用传热性能良好的材料制成，目前多为铝合金等材料。同时要在其表面安装大量的散热片，有利于散热面积的增大，进而增强冷却效果。强制风冷式是发动机自身为风扇提供动力，加快散热片周围气流的流量和速度，再经过风扇的分配，最终实现对缸体、缸套和缸盖温度的降低。

2汽车发动机冷却系统智能控制系统

2.1冷却系统工作温度

燃油在发动机里燃烧所产生的温度可高达2000℃，这个高温对于发动机的工作是有害的，所以必须将该温度冷却到“工作温度”。合适的发动机工作温度不但能够提高发动机功率、减少燃油消耗，也能降低发动机尾气的排放。发动机的工作能力取决于冷却系统是否正常工作。对于传统节温器调节的冷却系统来说，其工作温度要求如图2所示，部分负荷时，冷却液温度较高，冷却液温度为95℃～110℃，这有助于降低油耗和废气中的有害物质。全负荷时，冷却液温度较低，冷却液温度为85℃～95℃，吸入的空气被加热到的温度低一些，这有助于提高功率。但是传统的冷却方式仅仅依靠蜡式节温器的被动调节，无法满足冷却液温度与实时的发动机工作温度相匹配的要求。智能冷却系统的研究目的，就是要能按负荷状态将发动机的工作温度调节到某个规定值，在发动机的各个功率和负荷状态下，冷却状态均能符合实际需要。当发动机在冷起动条件和部分负荷工况下，发动机需要进行快速的预热，此时节温器的位置只允许直接通往水泵的路径是开通的，不经过散热器，冷却液进行小循环，当发动机冷却液的温度一旦达到110℃左右时，散热器就参与到循环中来，此时冷却液进行大循环。在整个过程中，电控节温器的工作状态根据负荷情况由模糊控制策略来决定，为了增强行车或者怠速时的冷却效果，电动风扇会根据需要开启相应的工作状态。

2.2系统组成

该系统由电子控制冷却风扇、电子控制恒温器、电控空气偏转器和微控制机构组成。电控冷却风扇由电机驱动，电控恒温器用电加热使双金属变形，双金属变形使恒温阀旋转改变尺寸周期，电控空气偏转。或者通过双向电机将传动机构接通或断开，微控制机构是由89C51开发的单片机控制系统。

2.3单片机工作原理

温度传感器感测发动机水温的变化，同时将温度信号转换成与其成反比的电压模拟信号。这些信号在A/D转换器（ADC0809）中被处理（电容器低通滤波、校正和电压跟随器耦合）到IN0信号路径中。所采集的模拟电压信号由A/D转换器转换为数字信号，并读入单片机89C51。单片机89C51根据不同的输入信号对驱动电路进行分析和处理，实现对恒温继电器、空气偏转继电器和风扇继电器的控制。从而实现了发动机冷却能力的智能控制。

2.4单片机智能控制的电路系统

单片机智能控制的电路系统主要包括单片机、电源电路、信号采样处理电路、A/D转换器、自动复位电路和控制驱动电路。微控制器采用公司生产的MCS-51系列单片机AT89C51，单片机+5V电源，40针封装，32条I/O线，HMOSI制造工艺和布尔运算处理功能，可对信号进行分析和处理，计算和控制输出。它是系统直流电源+12V的核心电源电路，通过芯片CN7805转换，得到+5V稳定的直流电压，并且直流电源+12V构成二次输出功率。此外，滤波器电容器和隔离二极管外部连接以稳定输入电压和输入信号。

2.5电子节温器的模糊控制

所谓模糊控制理论指的是通过构建模糊集及模糊逻辑，建立隶属函数间的相互关系，实现对目标对象的控制。

详细包含以下几个方面：1）根据部件输入参数确定目标值，通过A/D转换器将采集的信号进行转换，将目标值与转换后的值相减，从而得出系统误差e；2）根据实际的汽车发动机智能冷却系统工作流程建立相关规则，通过行为模拟的方式完成目标对象的控制；3）对模糊量E和△E所属区间进行判断，根据2）所定义的模糊规则进行模糊推理，得出控制量U；4）对模糊控制量U完成去模糊操作，得出精确的控制量u。以冷却剂温度差和发动机缸盖出口预测温度作为电子恒温模糊控制器的输入，以根據上述步骤计算出的电子恒温器的开度增量U作为输出到冷却系统的循环流动。

在控制过程中，电子节温器需遵循如下规则：1）若冷却液实际温度超高（远大于目标值），并且上升速率较高（处于暖机状态），则较大幅度增加电子节温器的开度；2）若冷却液实际温度稍高（距离目标值不大），并且上升速率较低（处于正常行驶状态），则保持电子节温器的开度基本不变；3）若冷却液实际温度较低（远小于目标值），并且下降速率较高（处于后冷却控制状态），则较小幅度减小电子节温器的开度。

结束语

由于冷却系统在发动机热管理系统里面占有重要比例，因此基于模糊控制策略的智能冷却系统的研究为解决上述问题提供了一个方向，从这方面来讲，本文所采用的模糊策略能够为今后相关研究提供一定的参考借鉴意义。

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