发动机冷却系统智能控制一体化设计

电子科技ElectronicsTechnology004电子制作【文章摘要】该发动机冷却系统智能控制一体化设计以汽车ECU为控制核心，通过温度传感器实时检测冷却系统中冷却液温度，并将该信号经过滤波放大处理后输送到ECU中，ECU经过相应的计算，将处理结果发送到控制电路，最后控制电控节温器，电控导风板和冷却风扇的工作。该系统各模块组成闭环控制，能够合理的调节整个系统的工作，使发动机运行更加稳定，同时降低了发动机的燃油消耗率，提高了发动机的动力性能和经济性能。【关键词】内燃机；冷却系统；智能控制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（ElectronicControlUnit）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。1.1.4BTS7960B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。1.1.5　执行器该发动机冷却系统智能控制一体化的执行器由电控节温器、电控导风板和冷却风扇组成，电控节温器和电控导风板均由步进电机驱动，冷却风扇则由之前的硅油离合器改为直流电机驱动，直流电动机由驱动模块驱动，额定转速1000±10%RPM。能够满足基本的散热要求。1.2系统工作原理当发动机工作时,水温传感器时刻检测发动机冷却系统循环中冷却液温度,同时将信号进行滤波放大后传送给汽车ECU,ECU接收到信号后利用AD转换功能，将模拟信号转换为数字信号进行处理。汽车ECU根据相应指令产生具有一定占空比的PWM脉冲，控制电机驱动模块，进而达到对执行器控制的目的。发动机冷却液温度在70℃～95℃最佳，该系统设计时，根据冷却液温度的改变，控制不同的执行器按不同的工作强度工作，以使发动机达到该工况下的最佳性能。（1）水温低于70℃时，冷却风扇关闭，导风板关闭，节温器打开。（2）水温在70℃～80℃时，冷却风扇关闭，导风板关闭，节温器关闭。（3）水温在80℃～95℃时，冷却风扇关闭，导风板打开,节温器关闭。（4）水温高于95℃时，冷却风扇打开，导风板打开，节温器关闭。2系统软件设计该系统的软件设计主要是在ECU软件开发环境中进行，该开发平台能完成程序的编辑，编译，调试等一系列开发程序操作。由于软件程序设计的程序比较多，下面仅给出了程序设计的流程图，图2是系统流程图。图2系统工作流程图3结论本文详细介绍了发动机冷却系统智能控制一体化设计。阐明了各个模块的功能及其结构，并对系统工作原理做了详细的介绍，该设计可以根据发动机的不同工作状况，打开或关闭部分执行器，使发动机冷却液处于该工况下最佳温度，从而提升发动机性能。最后提出了相关软件部分的设计思路和流程。测试结果表明，该发动机冷却系统智能控制一体化能够保证发动机稳定运行，其应用前景广阔。【参考文献】[1]巩敦卫,孙晓燕.智能控制技术简明教程[M].北京:国防工业出版社，2010，8.[2]袁兆成.内燃机设计第2版[M].北京:机械工业出版社，2012，5.【作者简介】郄挺婷.1992.8，女，山西原平市，本科，热能与动力工程专业，研究方向：内燃机方向发动机冷却系统智能控制一体化设计作者：郄挺婷，张营丹，伊同强，刘松慧作者单位：山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255049刊名：电子制作英文刊名：PracticalElectronics年，卷(期)：2014(4)本文链接：