[發明專利]柴油機變流量冷卻系統變海拔控制策略

有效

• 申請號: 201810499558.7
• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號: CN110529227B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 劉瑞林;楊春浩;周廣猛;張眾杰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍軍事交通學院
• 主分類號: F01P7/04
• 分類號: F01P7/04;F01P7/16
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 董一寧

一種柴油機變流量冷卻系統變海拔控制策略，根據冷卻系統中數據采集模塊采集到的0m～5500m海拔范圍內大氣壓力、大氣溫度、柴油機轉速、柴油機負荷，變論域模糊控制器將冷卻液溫度偏差及其變化率信號轉換為模擬信號至電動執行器，從而控制電動執行器實時控制柴油機冷卻液總流量、大小循環流量和冷卻空氣流量，降低冷卻系統寄生損失。該控制策略采用基于變論域模糊控制策略的變海拔變流量冷卻系統集成控制，面對不同海拔不同工況，實現冷卻水泵、節溫器、冷卻風扇的協同控制，合理控制柴油機冷卻液總流量、大小循環流量和冷卻空氣流量。

技術領域

本發明涉及柴油機技術領域，特別是涉及一種柴油機變流量冷卻系統變海拔控制策略。

背景技術

車輛、工程機械等動力裝備在高原運行時，由于散熱性能變差以及柴油機熱負荷增大等導致柴油機出現冷卻水易開鍋、冷卻系統冷卻能力下降、機體易過熱等問題，并將最終導致柴油機在高原地區持續作業能力和作業強度均存在不同程度的下降。這些問題可以歸結為柴油機冷卻系統與柴油機工作過程匹配性變差、高海拔冷卻系統控制策略不成熟。

冷卻系統部件包括節溫器、冷卻水泵、冷卻風扇，柴油機機械式冷卻系統冷卻能力按照柴油機最大熱負荷工況設計，由曲軸通過帶傳動直接驅動冷卻系統部件(水泵、風扇)，該驅動方式使得水泵、風扇轉速與柴油機轉速耦合，面對不同海拔、不同工況的復雜工作環境，柴油機的散熱需求不能得到滿足。目前柴油機中應用較多的節溫器為石蠟節溫器，其具有響應延時和“滯回”的特性，且石蠟節溫器的開度與冷卻液溫度之間并不是一一對應的關系，不能實現對冷卻液大、小循環流量分配的精確控制。

隨著內燃機強化程度的不斷提高，其零部件的熱負荷也隨之增加，僅通過冷卻水帶走熱量占燃料放熱總量的20～30％，從內燃機循環熱效率的角度出發，希望通過冷卻系統的散熱量要盡可能的少，但同時考慮到零部件熱負荷與可靠性的限制，冷卻系統的散熱量又不能過少，這就要求盡可能優化內燃機冷卻系統，減少傳熱損失，提高發動機熱效率。

目前，針對柴油機冷卻系統的改進主要圍繞在冷卻系統部件(如水泵、風扇、節溫器)的單一控制方面，控制策略大都采用PID控制，但在高原特殊環境下，單一部件的優化控制不足以滿足柴油機變海拔的散熱需求，且控制精度得不到滿足。

發明內容

針對高海拔工況下現有柴油機冷卻系統存在的技術缺陷，本發明提供一種柴油機變流量冷卻系統變海拔控制策略，該控制策略采用基于變論域模糊控制策略的變海拔變流量冷卻系統集成控制，面對不同海拔不同工況，實現冷卻水泵、節溫器、冷卻風扇的協同控制，合理控制柴油機冷卻液總流量、大小循環流量和冷卻空氣流量。

如上構思，本發明的技術方案是：一種柴油機變流量冷卻系統變海拔控制策略，其特征在于：根據冷卻系統中數據采集模塊采集到的0m～5500m海拔范圍內大氣壓力、大氣溫度、柴油機轉速、柴油機負荷，變論域模糊控制器將冷卻液溫度偏差及其變化率信號轉換為模擬信號至電動執行器，從而控制電動執行器實時控制柴油機冷卻液總流量、大小循環流量和冷卻空氣流量，降低冷卻系統寄生損失。

上述變論域模糊控制器采用柴油機冷卻液溫度偏差e＝T_e-T_ed及其變化率作為輸入，采用冷卻風扇比例溢流閥開度增量、節溫器開度增量以及冷卻水泵轉速增量u作為輸出，偏差和偏差變化率論域變換的公式為E＝k_ee+0.5、EC＝k_ecec+0.5，其中“”表示向下取整運算，在基本論域規則不變的前提下，在基本論域中加入伸縮因子α(x)，即初始論域[-E,E]通過加入伸縮因子α(x)變化為[-α(x)E,α(x)E]，使論域隨偏差變小而收縮，隨偏差增大而擴張，從而提高控制精度，其中α(x)是偏差變量e的連續函數，在[0,E]上嚴格單調。