CN113107660B - 一种中冷器冷却系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中冷器冷却系统的控制方法，获取中冷器后气温、中冷器后气温设定值和上循环中冷器后气温；计算温度差,温度差为中冷器后气温与中冷器后气温设定值之差的绝对值；PID控制器根据温度差，生成电磁阀对应的开合度；根据开合度，控制电磁阀，调整进入中冷器的冷却水流量，形成中冷器后气温闭环控制；再计算后气温变化值，后气温变化值为中冷器后气温与上循环中冷器后气温之差的绝对值；判断后气温变化值是否大于等于预设定后气温变化阈值；如果是输出中冷器故障对应的报警信号。可见，本发明利用中冷器后气温的温度差来闭环控制电磁阀开度，使中冷器后气温稳定，并利用后气温变化值监视中冷器，发生故障及时报警。

Description

一种中冷器冷却系统的控制方法

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种中冷器冷却系统的控制方法。

背景技术

柴油机在使用时，空气通过涡轮增压机进入通气管道，发动机排出的废气在驱动涡轮增压机工作的同时也会将热传到空气进气侧的涡轮增压机，从而通过对流传热将热传到空气，再者是随着空气不断进入，空气密度越来越高，导致空气温度越来越高。中冷器负责冷却增压空气温度，增压空气温度过高会引起爆震，增压空气温度过低会导致爆压偏高，因此为发动机运行保证合适增压空气温度，提高机器运行效率，降低机体损坏的风险。

中冷器连接增压器与进气歧管之间的热交换器，主要是冷却经增压器压缩后进入气缸的气体，目的是让压缩气体的密度改变，以增加进入气缸的空气量，提高燃油的燃烧效率。

现有使用单片机控制电磁阀开关控制的方法，通常使水温在一定目标温度附近震荡变化，控制不精确，需要额外添加单片机模块。现在使用ECU自身数据处理功能进行电磁阀开关控制。

发明内容

针对上述不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种中冷器冷却系统的控制方法，利用中冷器后气温的温度差来闭环控制电磁阀开度，以调节进入中冷器的冷却水的流量，使中冷器后气温保持在一定范围内，同时通过后气温变化值，来监视中冷器是否发生故障，并及时发出报警信号，来保护中冷器。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种中冷器冷却系统的控制方法，所述中冷器冷却系统包括中冷器及外循环管路，所述外循环管路上设置有电磁阀，包括以下步骤：

S1、获取中冷器后气温T1、中冷器后气温设定值Ts和上循环中冷器后气温T2；

S2、计算温度差ΔT1,温度差ΔT1为中冷器后气温T1与中冷器后气温设定值Ts之差的绝对值；

S3、PID控制器根据温度差ΔT1，生成电磁阀对应的开合度；

S4、根据开合度，控制电磁阀，以调整进入中的冷器冷却水流量，形成中冷器后气温闭环控制；

S5、计算后气温变化值ΔT2，后气温变化值ΔT2为中冷器后气温T1与上循环中冷器后气温T2之差的绝对值；

S6、判断后气温变化值ΔT2是否大于等于预设定后气温变化阈值；

S7、如果是，输出中冷器故障对应的报警信号。

优选方式为，所述S7，包括：

如果是，获取发动机出水温度T3和上循环发动机出水温度T4；

计算出水温度变化值ΔT3，出水温度变化值ΔT3为发动机出水温度T3与上循环发动机出水温度T4之差的绝对值；

判断出水温度变化值ΔT3是否大于等于预设定出水温度变化阈值；

如果是，输出中冷器故障和发动机出水温度高对应的报警信号。

优选方式为，所述S7，包括：

如果是，获取外循环管路出水压力P1和上循环外循环管路出水压力P2；

计算外循环水压变化值ΔP2，外循环水压变化值ΔP2为外循环管路出水压力P1与上循环外循环管路出水压力P2之差的绝对值；

判断外循环水压变化值ΔP2是否大于等于预设定外循环水压变化阈值；

如果是，则输出外循环冷却水流量不足引起中冷器故障对应的报警信号。

优选方式为，所述S7，包括：

如果是，获取中冷器出水压力P3和上循环中冷器出水压力P4；

计算中冷出水变化值ΔP3，中冷出水变化值ΔP3为中冷器出水压力P3与上循环中冷器出水压力P4之差的绝对值；

判断中冷出水变化值ΔP3是否大于等于预设定中冷出水变化阈值；

如果是，则输出中冷器进出水口堵塞引起中冷器故障对应的报警信号。

优选方式为，所述S7，包括：

如果是，获取外循环管路进水温度T5、外循环管路出水温度T6、外循环进水压力P5和外循环出水压力P6；

判断外循环管路出水温度T6是否大于外循环管路进水温度T5；

判断外循环出水压力P6是否小于外循环进水压力P5；

如果均是，则输出中冷器进出水口堵塞引起中冷器故障对应的报警信号。

优选方式为，所述S7，包括：

如果是，获取外循环管路出水压力P7；

判断获取外循环管路出水压力P7是否小于等于预设定外循环出水压力变化最小值；

如果是，则输出中冷器进出水口堵塞引起中冷器故障对应的报警信号。

优选方式为，所述中冷器后气温设定值Ts根据发动机当前工况，查找标定表获得。

优选方式为，所述发动机当前工况包括循环油量和转速。

优选方式为，所述S4包括：

根据开合度，查找预设定电流表，得到对应的电流值；

根据电流值，控制电磁阀的开度。

优选方式为，所述根据电流值，控制电磁阀的开度之后，还包括以下步骤：

获取电磁阀实时开度；

判断电磁阀实时开度是否与根据电流值所控制的电磁阀开度相匹配；

如果否，再根据电流值，控制电磁阀的开度；

如果是，执行所述S1。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：

由于本发明的中冷器冷却系统的控制方法，先获取中冷器后气温T1、中冷器后气温设定值Ts和上循环中冷器后气温T2；然后计算温度差ΔT1,温度差ΔT1为中冷器后气温T1与中冷器后气温设定值Ts之差的绝对值；接着PID控制器根据温度差ΔT1，生成电磁阀对应的开合度；再然后根据开合度，控制电磁阀，以调整进入中冷器的冷却水流量，形成中冷器后气温闭环控制；最后计算后气温变化值ΔT2，后气温变化值ΔT2为中冷器后气温T1与上循环中冷器后气温T2之差的绝对值；判断后气温变化值ΔT2是否大于等于预设定后气温变化阈值；如果是，输出中冷器故障对应的报警信号。可见，本发明通过PID控制器，利用中冷器后气温的温度差来闭环控制电磁阀开度，以调节进入中冷器的冷却水的流量，使中冷器后气温保持在一定范围内，同时通过后气温变化值，来监视中冷器是否发生故障，并及时发出报警信号，来保护中冷器。

附图说明

图1是本发明中冷器冷却系统的控制方法的流程示意图；

图2是本发明中电磁阀的闭环控制示意图；

图3是本发明中冷器后气温是否异常比较逻辑图；

图4是本发明中发动机出水温度是否异常比较逻辑图；

图5是本发明中外循环管路出水压力是否异常比较逻辑图；

图6是本发明中冷器出水压力是否异常比较逻辑图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，一种中冷器冷却系统的控制方法，中冷器冷却系统包括中冷器及外循环管路，外循环管路上设置有电磁阀，包括以下步骤：

步骤S1、获取中冷器后气温T1、中冷器后气温设定值Ts和上循环中冷器后气温T2，其中上循环中冷器后气温T2可由控制单元是获取并存储的上循环中冷器后气温。本例中：中冷器后气温设定值Ts根据发动机当前工况，查找标定表获得，其中发动机当前工况包括循环油量和转速；当然中冷器后气温设定值Ts还可根据经验预设定。

步骤S2、计算温度差ΔT1,温度差ΔT1为中冷器后气温T1与中冷器后气温设定值Ts之差的绝对值X1；

步骤S3、PID控制器根据温度差ΔT1，生成电磁阀对应的开合度；

步骤S4、根据开合度，控制电磁阀，以调整进入中冷器的冷却水流量，形成中冷器后气温闭环控制；

本实施例步骤S4包括：

根据开合度，查找预设定电流表，得到对应的电流值I；

根据电流值I，控制电磁阀的开度；

获取电磁阀实时开度；

判断电磁阀实时开度是否与根据电流值I，所控制的电磁阀开度相匹配；

如果否(不匹配)，再根据电流值I，控制电磁阀的开度；此步骤形成电磁阀开度的闭环控制，使电磁阀开度达到电流值对应的开度，以确保稳定流量的冷却水进入中冷器，间接保证了中冷器后气温的稳定性；如果是(匹配)，执行步骤S1。

步骤S5、计算后气温变化值ΔT2，后气温变化值ΔT2为中冷器后气温T1与上循环中冷器后气温T2之差的绝对值X2，如图3所示；

步骤S6、判断后气温变化值ΔT2是否大于等于预设定后气温变化阈值，后气温变化阈值为后气温变化最大值；

步骤S7、如果是(后气温变化值ΔT2≥后气温变化阈值)，输出中冷器故障对应的报警信号。

本发明根据中冷器后气温T1与中冷器后气温设定值Ts之间的温度差ΔT1，调节PID控制器的数值，来控制电磁阀的开度，以调节外循环管路的冷却水经过中冷器的流量，从而控制中冷后气温，同时中冷器后气温设定值Ts是根据循环供油量以及发动机转速形成的标定表进行查表获得的，该标定表需要通过不断的试验获得不同工况运行的最佳中冷后气温，通过PID调节方法调节外循环水阀门开度控制外循环水通过中冷器水流量进而控制中冷后气温。

同时，本发明在运行过程中，根据中冷器后气温T1与上循环中冷器后气温T2之差的绝对值，即后气温变化值ΔT2来监视中冷器是否发生故障；当后气温变化值ΔT2大于等于后气温变化最大值后，表明中冷器出现故障，输出对应的报警信号，通知用户进行及时处理，保护发动机、中冷器等，提高运行的可靠性。

如图4所示，本例中步骤S7，包括：

如果是(后气温变化值ΔT2≥后气温变化最大值)，再获取发动机出水温度T3和上循环发动机出水温度T4；

计算出水温度变化值ΔT3，出水温度变化值ΔT3为发动机出水温度T3与上循环发动机出水温度T4之差的绝对值X3；

判断出水温度变化值ΔT3是否大于等于预设定出水温度变化阈值，出水温度变化阈值为出水温度变化最大值；

如果是(出水温度变化值ΔT3≥出水温度变化最大值)，表明发动机出水温度出现异常，则输出中冷器故障和发动机出水温度高对应的报警信号，以输出准确的故障信号。

如图5所示，本例中步骤S7，包括：

如果是(后气温变化值ΔT2≥后气温变化最大值)，获取外循环管路出水压力P1和上循环外循环管路出水压力P2；

计算外循环水压变化值ΔP2，外循环水压变化值ΔP2为外循环管路出水压力P1与上循环外循环管路出水压力P2之差的绝对值X4；

判断外循环水压变化值ΔP2是否大于等于预设定外循环水压变化阈值，外循环水压变化最大值；

如果是(外循环水压变化值ΔP2≥外循环水压变化最大值)，则输出外循环冷却水流量不足引起中冷器故障对应的报警信号，以通知用户引起中冷器后气温异常的故障所在，以便及时处理。

如图6所示，本例中步骤S7，包括：

如果是(后气温变化值ΔT2≥后气温变化最大值)，获取中冷器出水压力P3和上循环中冷器出水压力P4；

计算中冷出水变化值ΔP3，中冷出水变化值ΔP3为中冷器出水压力P3与上循环中冷器出水压力P4之差的绝对值X5；

判断中冷出水变化值ΔP3是否大于等于预设定中冷出水变化阈值，中冷出水变化阈值为中冷出水变化最大值；

如果是(中冷出水变化值ΔP3≥中冷出水变化最大值)，则输出中冷器进出水口堵塞引起中冷器故障对应的报警信号，以通知用户停机维修，防止故障扩大化。

本例中步骤S7，包括：

如果是(后气温变化值ΔT2≥后气温变化最大值)，获取外循环管路进水温度T5、外循环管路出水温度T6、外循环进水压力P5和外循环出水压力P6；

判断外循环管路出水温度T6是否大于外循环管路进水温度T5；

判断外循环出水压力P6是否小于外循环进水压力P5；

如果均是(外循环管路出水温度T6>外循环管路进水温度T5,且外循环出水压力P6<外循环进水压力P5)，则输出中冷器进出水口堵塞引起中冷器故障对应的报警信号。

本例中步骤S7，包括：

如果是(后气温变化值ΔT2≥后气温变化最大值)，获取外循环管路出水压力P7；

判断获取外循环管路出水压力P7是否小于等于预设定外循环出水压力变化最小值；

如果是(外循环管路出水压力P7≤外循环出水压力变化最小值)，则输出中冷器进出水口堵塞引起中冷器故障对应的报警信号。

综上所述，本发明在发现中冷器后气温出现异常后，通过检测发动机出水温度、外循环管路出水压力、中冷器出水压力、外循环管路进水温度、外循环管路出水温度、外循环进水压力和外循环出水压力，来判断引起中冷器后气温出现异常的原因，以便输出对应的报警信号，通知用户进行维修处理；故，本发明解决了中冷后气温变化大引起发动机出现爆震或者油耗高等现象，可以通过控制电磁阀开合度控制中冷后进气温度值，使得发动机进气温度始终在最合适当前工况，进而能够保护发动机并提高发动机效率；通过监控中冷后气温以及外循环水出水温度压力值判断中冷器是否出现堵塞现象，实现提醒客户检修中冷器的目的，做到保护机器。

以上所述本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同一种中冷器冷却系统的控制方法的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种中冷器冷却系统的控制方法，所述中冷器冷却系统包括中冷器及外循环管路，所述外循环管路上设置有电磁阀，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取中冷器后气温T1、中冷器后气温设定值Ts和上循环中冷器后气温T2；

S2、计算温度差ΔT1,温度差ΔT1为中冷器后气温T1与中冷器后气温设定值Ts之差的绝对值；

S3、PID控制器根据温度差ΔT1，生成电磁阀对应的开合度；

S4、根据开合度，控制电磁阀，以调整进入中冷器的冷却水流量，形成中冷器后气温闭环控制；

S5、计算后气温变化值ΔT2，后气温变化值ΔT2为中冷器后气温T1与上循环中冷器后气温T2之差的绝对值；

S6、判断后气温变化值ΔT2是否大于等于预设定后气温变化阈值；

S7、如果是，输出中冷器故障对应的报警信号；

所述S4包括：

根据开合度，查找预设定电流表，得到对应的电流值；

根据电流值，控制电磁阀的开度；

获取电磁阀实时开度；

判断电磁阀实时开度是否与根据电流值所控制的电磁阀开度相匹配；

如果否，再根据电流值，控制电磁阀的开度；

如果是，执行所述S1；

所述S7，包括：

如果是，获取发动机出水温度T3和上循环发动机出水温度T4；

计算出水温度变化值ΔT3，出水温度变化值ΔT3为发动机出水温度T3与上循环发动机出水温度T4之差的绝对值；

判断出水温度变化值ΔT3是否大于等于预设定出水温度变化阈值；

如果是，输出中冷器故障和发动机出水温度高对应的报警信号；

所述S7，包括：

如果是，获取外循环管路出水压力P1和上循环外循环管路出水压力P2；

计算外循环水压变化值ΔP2，外循环水压变化值ΔP2为外循环管路出水压力P1与上循环外循环管路出水压力P2之差的绝对值；

判断外循环水压变化值ΔP2是否大于等于预设定外循环水压变化阈值；

如果是，则输出外循环冷却水流量不足引起中冷器故障对应的报警信号；

所述S7，包括：

如果是，获取中冷器出水压力P3和上循环中冷器出水压力P4；

计算中冷出水变化值ΔP3，中冷出水变化值ΔP3为中冷器出水压力P3与上循环中冷器出水压力P4之差的绝对值；

判断中冷出水变化值ΔP3是否大于等于预设定中冷出水变化阈值；

如果是，则输出中冷器进出水口堵塞引起中冷器故障对应的报警信号。

2.根据权利要求1所述的中冷器冷却系统的控制方法，其特征在于，所述中冷器后气温设定值Ts根据发动机当前工况，查找标定表获得。

3.根据权利要求2所述的中冷器冷却系统的控制方法，其特征在于，所述发动机当前工况包括循环油量和转速。

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