【摘 要】
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现代发动机采用更加紧凑和更大功率密度的设计,因此发动机的热负荷越来越大。同时,市场对于发动机的经济性和排放性的要求逐渐严苛,这也对冷却系统的温度控制与功耗优化提出更高的要求。传统的冷却系统存在诸多局限性,电控部件与电控技术在汽车领域的应用为冷却系统进一步发展提供了方向,使冷却系统从被动地控制温度转变为主动地管理能量,进而为提高冷却效果和整机效率提供了潜在的更好解决方案。先进智能冷却系统不仅能保证发
【基金项目】
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国家重点研究计划“超级节能型重型载货汽车混合动力系统开发研究”（课题编号 2017YFB0103500）项目；
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现代发动机采用更加紧凑和更大功率密度的设计,因此发动机的热负荷越来越大。同时,市场对于发动机的经济性和排放性的要求逐渐严苛,这也对冷却系统的温度控制与功耗优化提出更高的要求。传统的冷却系统存在诸多局限性,电控部件与电控技术在汽车领域的应用为冷却系统进一步发展提供了方向,使冷却系统从被动地控制温度转变为主动地管理能量,进而为提高冷却效果和整机效率提供了潜在的更好解决方案。先进智能冷却系统不仅能保证发动机冷却液温度的精确控制,而且能最大限度地降低冷却系统部件的寄生功率消耗,其中控制策略是智能冷却系统的核心,因此,开展发动机智能冷却系统的控制策略的研究对优化冷却系统,提高内燃机热效率具有重要的工程意义。本文以玉柴的YCK08发动机为研究对象,开展发动机冷却系统的控制策略研究。首先,通过发动机台架试验研究探索冷却水温对发动机经济性的影响,从而确定冷却系统的控制依据。接着,采用GT-SUITE软件建立发动机冷却系统的一维仿真模型,并完成流动特性与传热特性的标定,为控制策略的开发提供正确的模型基础。然后,利用GT-SUITE的试验设计（DOE）功能计算出冷却系统水泵、风扇的扩展工况,在MATLAB/Simulink中以冷却系统部件最小功耗及冷却液温度控制精度为目标,分别设计了MAP前馈与模糊控制、变论域模糊控制、变论域模糊控制加水泵PID控制3种控制策略,并在全球统一瞬态试验循环WHTC工况下进行发动机台架工况与整车车辆运行工况的仿真计算对比。研究结果表明:相比模糊控制,反馈采用变论域模糊控制能使发动机出口冷却液温度振幅减少37.6%,温度处于±0.5℃区间内的时间增加39.98%,且部件总能耗降低8.58%,冷却性能得到明显改善;额外采用水泵PID控制能使发动机出口冷却液温度振幅进一步减少16.1%,温度处于±0.5℃区间内的时间增加15.26%,但部件总能耗相比提高10.3%,提高温控精度但牺牲了部件的功耗。基于以上研究,提出了MAP前馈与变论域模糊控制协同控制策略,实现了温控精度与功耗优化方面整体最优,整车运行环境下温控精度相比模糊控制提高49.28%,同时功耗降低8.68%。
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