CN115494891A - 一种利用开关电磁阀恒温控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体涉及一种利用开关电磁阀恒温控制装置及方法。所述控制装置包括控制器和恒温控制装置，恒温控制装置包括：进水系统、热交换器、回水系统和开关电磁阀系统，冷却介质自冷冻水系统进入恒温控制装置中，首先流经进水系统，然后通过热交换器与外部交换介质进行换热，换热后流经回水系统，所述回水系统检测当前冷却介质的温度并反馈给控制器，控制器结合目标温度与当前冷却介质的温度控制开关电磁阀系统中开关电磁阀的工作状态和进水系统中加热器的工作状态。针对所述控制装置，运用PID控制算法，结合各级温度差进行不同的开关电磁阀工作控制。针对以往恒温类设备的控制精度差、速度慢及故障率高等问题进行改进。

Description

一种利用开关电磁阀恒温控制装置及方法

技术领域

本发明涉及汽车整车试验装备技术领域，具体涉及一种利用开关电磁阀恒温控制装置及方法。

背景技术

在汽车整车进行各类技术性试验时，需要保证燃油、冷却液等液体温度恒温控制，进而保证其他数据的精准测量及标定。这就需要通过控制恒温设备的水温来控制燃油、冷却液等液体温度。

传统的方法为通过比例三通调节阀或者蝶阀配合板换进行温度控制调节，但比例三通调节阀及蝶阀结构较大，占用空间较大，控制精度低，响应速度慢，故障率高，易损坏，后期维护成本高，不满足标定试验需求，影响试验进程。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种利用开关电磁阀恒温控制装置及方法，针对以往恒温类设备的控制精度差、速度慢及故障率高等问题进行改进。

本发明提供一种利用开关电磁阀恒温控制装置，包括控制器和恒温控制装置，所述控制器运用PID控制算法控制恒温控制装置的工作状态；所述恒温控制装置包括：进水系统1、热交换器2、回水系统3和开关电磁阀系统4，冷却介质自冷冻水系统进入恒温控制装置中，首先流经进水系统1，然后通过热交换器2与外部交换介质进行换热，换热后流经回水系统3，所述回水系统3检测当前冷却介质的温度并反馈给控制器，控制器结合目标温度与当前冷却介质的温度控制开关电磁阀系统4中开关电磁阀的工作状态和进水系统1中加热器14的工作状态。

进一步，所述冷却介质自冷冻水系统进入恒温控制装置中时，冷却介质温度为7-10℃。

进一步，所述进水系统1包括进水滤芯11，循环水泵12，水流量开关13，加热器14，进水温度传感器15；冷却介质流入后，经过进水滤芯11过滤，经过循环水泵12进行内部循环，经过水流量开关13检测当前回路设置的水流量，经过加热器14对冷却介质进行加热，经过进水温度传感器15检测当前冷却介质的温度。

进一步，所述当前回路设置的水流量控制在9-12L/min。

进一步，所述回水系统3包括回水温度传感器31，压力表32，回水滤芯33，水压调节器34和排气安全阀35；冷却介质流过热交换器2后，经过回水温度传感器31检测当前冷却介质的温度，经过压力表32监测当前冷却循环的压力，经过回水滤芯33过滤，经过水压调节器34调节目标水压，若水压超限，则排气安全阀35工作对水路进行保护。

进一步，所述经过水压调节器34调节目标水压时，目标水压为0.6-0.8bar。

进一步，所述开关电磁阀系统4包括4个开关电磁阀，分别为1号开关电磁阀41、2号开关电磁阀42、3号开关电磁阀43和4号开关电磁阀44；四个开关电磁阀并联，控制器分别控制每个开关电磁阀的开关，从开关电磁阀系统4流出的冷却介质再进入冷冻水系统中，实现冷却介质的循环。

一种如前述利用开关电磁阀恒温控制装置的控制方法，所述控制方法的步骤为：

S1.设定目标温度；

S2.检测当前温度，计算目标温度与当前温度差值；

S3.根据温度差的范围，控制器通过PID控制算法控制四个开关电磁阀的工作方式及加热器14的开启状态，使当前温度达到目标温度。

进一步，所述步骤S1中，所述目标温度在控制器中人为输入设定。

进一步，所述步骤S2中，当前温度为回水温度传感器31反馈的温度。

本发明的有益效果为：本发明利用温度传感器检测当前燃油、冷却液等液体输出温度并传输至控制器，控制器根据当前设定目标温度控制4个温控开关电磁阀的开关个数和频率以及控制加热器的工作状态，实现水温精准控制，进而达到燃油、冷却液等温度快速、精准控制且工作稳定，最终实现汽车燃油消耗量、尾气排放物等技术性实验的数据精准测量。

附图说明

图1为控制装置结构图。

具体实施方式

本发明提供一种利用开关电磁阀恒温控制装置及方法，针对以往恒温类设备的控制精度差、速度慢及故障率高等问题进行改进。

本发明提供一种利用开关电磁阀恒温控制装置，包括控制器和恒温控制装置，所述控制器运用PID控制算法控制恒温控制装置的工作状态；所述恒温控制装置包括：进水系统1、热交换器2、回水系统3和开关电磁阀系统4，冷却介质自冷冻水系统进入恒温控制装置中，首先流经进水系统1，然后通过热交换器2与外部交换介质进行换热，换热后流经回水系统3，所述回水系统3检测当前冷却介质的温度并反馈给控制器，控制器结合目标温度与当前冷却介质的温度控制开关电磁阀系统4中开关电磁阀的工作状态和进水系统1中加热器14的工作状态。

所述冷却介质自冷冻水系统进入恒温控制装置中时，冷却介质温度为7-10℃，压差为0.5bar≤△P≤2bar。

所述进水系统1包括进水滤芯11，循环水泵12，水流量开关13，加热器14，进水温度传感器15；冷却介质流入后，经过进水滤芯11过滤，经过循环水泵12进行内部循环，经过水流量开关13检测当前回路设置的水流量，经过加热器14对冷却介质进行加热，经过进水温度传感器15检测当前冷却介质的温度。

所述当前回路设置的水流量控制在9-12L/min。

所述回水系统3包括回水温度传感器31，压力表32，回水滤芯33，水压调节器34和排气安全阀35；冷却介质流过热交换器2后，经过回水温度传感器31检测当前冷却介质的温度，经过压力表32监测当前冷却循环的压力，经过回水滤芯33过滤，经过水压调节器34调节目标水压，若水压超限，则排气安全阀35工作对水路进行保护。

所述经过水压调节器34调节目标水压时，目标水压为0.6-0.8bar。

所述开关电磁阀系统4包括4个开关电磁阀，分别为1号开关电磁阀41、2号开关电磁阀42、3号开关电磁阀43和4号开关电磁阀44；四个开关电磁阀并联，控制器分别控制每个开关电磁阀的开关，从开关电磁阀系统4流出的冷却介质再进入冷冻水系统中，实现冷却介质的循环。

本发明还提供一种如前述利用开关电磁阀恒温控制装置的控制方法，所述控制方法的步骤为：

S1.设定目标温度；

S2.检测当前温度，计算目标温度与当前温度差值；

S3.根据温度差的范围，控制器通过PID控制算法控制四个开关电磁阀的工作方式及加热器14的开启状态，使当前温度达到目标温度。

所述步骤S1中，所述目标温度在控制器中人为输入设定。

所述步骤S2中，当前温度为回水温度传感器31反馈的温度。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1.

如图1所示，本实施例使用MCU中央处理器作为核心的控制器，采用4个温度控制电磁阀作为核心控制部件。

设计当恒温控制装置启动时，根据当前目标温度设定，设计系统温控范围是10～50℃。冷却介质自冷冻水系统进入恒温控制装置中，需求冷冻水系统温度为7～10℃，压差为0.5bar≤△P≤2bar。

经过进水滤芯11过滤，经过循环水泵12进行内部循环，经过水流量开关13检测当前回路设置的水流量，该系统水流量控制为9-12L/min，经过加热器4对冷却介质进行加热，经过进水温度传感器5检测当前冷却循环的入口温度。

经过热交换器2与外部交换介质(燃油、冷却液等液体)进行换热。

经过回水温度传感器31检测当前冷却循环的出口温度，经过压力表32监测当前冷却循环的压力，经过滤芯33过滤，经过水压调节器34调节目标水压至0.6～0.8bar，若水压超限，则排气安全阀35工作对水路进行保护，控制过程中根据当前回水温度传感器31的反馈信号，系统计算当前温度差，反馈至MCU中央控制器，配合运用PID控制算法，通过调节PID的比例、积分、微分的值，进而MCU中央控制器传输信号控制1号开关电磁阀41、2号开关电磁阀42、3号开关电磁阀43、4号开关电磁阀44的工作状态，进而达到目标温度设定。

最后冷却介质经过冷冻水系统回水，最终保证燃油、冷却液等液体温度控制。

实施例2.

本实施例是对实施例1的进一步说明，针对如前述利用开关电磁阀恒温控制装置的控制方法进行介绍。

当目标温度为10℃≤目标温度≤20℃时，系统检测目标温度与实际温度差，通过PID控制算法，结合各级温度差进行不同的开关电磁阀工作控制。

(1)当温度差≥5℃时，MCU中央控制器传输信号控制1号开关电磁阀41、2号开关电磁阀42、3号开关电磁阀43、4号开关电磁阀44全部开启。

(2)当0.5℃＜温度差≤3℃时，MCU中央控制器传输信号控制1号开关电磁阀41、2号开关电磁阀42、3号开关电磁阀43开启。

(3)当3℃＜温度差≤5℃时，MCU中央控制器传输信号控制1号开关电磁阀41、2号开关电磁阀42开启。

(4)温度差≤0.5℃时，MCU中央控制器传输信号按顺序开启4个电磁阀。开启顺序为：1号开关电磁阀41开、1号开关电磁阀41关；2号开关电磁阀42开、2号开关电磁阀42关；3号开关电磁阀43开、3号开关电磁阀43关；4号开关电磁阀44开、4号开关电磁阀44关，循环往复，直至温度达到目标值。

实施例3.

本实施例是对实施例1的进一步说明，针对如前述利用开关电磁阀恒温控制装置的控制方法进行介绍。

当目标温度为20℃＜目标温度≤50℃时，系统检测目标温度与实际温度差，通过PID控制算法及对加热器14的控制，结合各级温度差进行不同的开关电磁阀工作控制。

(1)温度差≥2℃时，系统启动加热器持续进行加热。

(2)当0.1℃≤温度差＜2℃时，加热器启动，直至温度达到目标值以上，加热器关闭，4个电磁阀按实施例2所述方式执行。

以上恒温控制装置及方法避免了由于在进行汽车整车在进行标定试验时由于燃油、冷却液等液体温度控制不精确，调温范围宽，进而导致标定试验数据的不准确。

Claims (10)

1.一种利用开关电磁阀恒温控制装置，其特征在于，包括控制器和恒温控制装置，所述控制器运用PID控制算法控制恒温控制装置的工作状态；所述恒温控制装置包括：进水系统(1)、热交换器(2)、回水系统(3)和开关电磁阀系统(4)，冷却介质自冷冻水系统进入恒温控制装置中，首先流经进水系统(1)，然后通过热交换器(2)与外部交换介质进行换热，换热后流经回水系统(3)，所述回水系统(3)检测当前冷却介质的温度并反馈给控制器，控制器结合目标温度与当前冷却介质的温度控制开关电磁阀系统(4)中开关电磁阀的工作状态和进水系统(1)中加热器(14)的工作状态。

2.根据权利要求1所述的利用开关电磁阀恒温控制装置，其特征在于，所述冷却介质自冷冻水系统进入恒温控制装置中时，冷却介质温度为7-10℃。

3.根据权利要求2所述的利用开关电磁阀恒温控制装置，其特征在于，所述进水系统(1)包括进水滤芯(11)，循环水泵(12)，水流量开关(13)，加热器(14)，进水温度传感器(15)；冷却介质流入后，经过进水滤芯(11)过滤，经过循环水泵(12)进行内部循环，经过水流量开关(13)检测当前回路设置的水流量，经过加热器(14)对冷却介质进行加热，经过进水温度传感器(15)检测当前冷却介质的温度。

4.根据权利要求3所述的利用开关电磁阀恒温控制装置，其特征在于，所述当前回路设置的水流量控制在9～12L/min。

5.根据权利要求4所述的利用开关电磁阀恒温控制装置，其特征在于，所述回水系统(3)包括回水温度传感器(31)，压力表(32)，回水滤芯(33)，水压调节器(34)和排气安全阀(35)；冷却介质流过热交换器(2)后，经过回水温度传感器(31)检测当前冷却介质的温度，经过压力表(32)监测当前冷却循环的压力，经过回水滤芯(33)过滤，经过水压调节器(34)调节目标水压，若水压超限，则排气安全阀(35)工作对水路进行保护。

6.根据权利要求5所述的利用开关电磁阀恒温控制装置，其特征在于，所述经过水压调节器(34)调节目标水压时，目标水压为0.6～0.8bar。

7.根据权利要求6所述的利用开关电磁阀恒温控制装置，其特征在于，所述开关电磁阀系统(4)包括4个开关电磁阀，分别为1号开关电磁阀(41)、2号开关电磁阀(42)、3号开关电磁阀(43)和4号开关电磁阀(44)；四个开关电磁阀并联，控制器分别控制每个开关电磁阀的开关，从开关电磁阀系统(4)流出的冷却介质再进入冷冻水系统中，实现冷却介质的循环。

8.一种如权利要求7所述利用开关电磁阀恒温控制装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法的步骤为：

S1.设定目标温度；

S2.检测当前温度，计算目标温度与当前温度差值；

S3.根据温度差的范围，控制器通过PID控制算法控制四个开关电磁阀的工作方式及加热器(14)的开启状态，使当前温度达到目标温度。

9.根据权利要求8所述的利用开关电磁阀恒温控制装置的控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述目标温度在控制器中人为输入设定。

10.根据权利要求9所述的利用开关电磁阀恒温控制装置的控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，当前温度为回水温度传感器(31)反馈的温度。

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