乘用车智能冷却系统控制策略研究

摘要

随着汽车及发动机技术的迅猛发展，汽车的能耗问题和排放问题愈发受到重视。冷却系统是发动机重要的子系统之一，发动机缸内燃烧接近三分之一的热量是由冷却系统带走的。由于发动机升功率的不断提高，传统的冷却系统已经很难在满足散热需求的同时兼顾效率。研究表明，传统冷却系统只有3-5％工况下散热能力是与散热需求相匹配的。针对上述问题，需要对传统的冷却系统进行改进。智能化和电控化是满足发动机对冷却系统各种功能需求的核心技术。
　　本文的研究目的在于通过将数值仿真与试验研究相结合，开展智能冷却系统控制策略的研究。首先，在GT-COOL软件中建立了某发动机冷却系统的数值仿真模型，分析了相关参数与冷却液温度的关系，优化计算了风扇与水泵工作的最优组合。在此基础上开展控制策略的研究，制定了包含起动暖机工况下的同步辅助加热控制策略和电子节温器模糊控制策略，行驶工况下电子风扇和电子水泵联合的MAP+模糊控制策略，以及后冷却控制策略等全工况控制策略。然后，在NI CompactRIO硬件平台和LabView软件平台上进行控制器的开发，并搭建了智能冷却系统车载试验平台。最后，在车载试验平台上开展相应控制策略的试验研究。定量分析了智能冷却系统在执行部件“按需调节”、冷却液温度精确控制、降低功耗等方面的提升效果：在冷却液温度稳定性控制方面，振荡幅度从7.2℃降低至2.1℃；在发动机低速、小负荷工况下，冷却系统的节能比例为30.59%~47.95%，折算成节油率为0.24%~0.98%。

目录

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致谢

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容和技术路线

2 发动机冷却系统的建模与仿真

2.1 流体动力学理论基础

2.2 发动机冷却系统一维仿真模型的建立

2.3 仿真条件及结果

2.4 本章小结

3 智能冷却系统控制策略研究

3.1 智能冷却系统的结构设计

3.2 智能冷却系统的总体控制策略

3.3 电子节温器的模糊控制

3.4 风扇和水泵联合的MAP+模糊控制

3.5 本章小结

4 智能冷却系统车载试验平台的搭建

4.1 车载试验平台的硬件系统

4.2 车载试验平台的软件系统

4.3 本章小结

5 智能冷却系统的车载试验研究

5.1 起动暖机过程的对比试验研究

5.2 后冷却控制策略的试验研究

5.3 智能冷却系统控制策略验证试验

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 工作内容及主要结论

6.2 展望

参考文献

作者简介