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很多人還是很想了解節(jié)溫器是怎么從石蠟發(fā)展到電子的，現(xiàn)在就來給大家簡單講述一下國內(nèi)外的節(jié)溫器的發(fā)展。
節(jié)溫器作為內(nèi)燃機冷卻系統(tǒng)的部件，在保證內(nèi)燃機正常工作的同時，對內(nèi)燃機的燃油經(jīng)濟性、排放等性能有重要影響。其發(fā)展受到汽車行業(yè)的高度重視。
作為傳統(tǒng)機械式節(jié)溫器的主題—石蠟節(jié)溫器存在響應(yīng)延遲和加熱、冷卻過程的“滯回”特性，其對內(nèi)燃機性能的制約主要表現(xiàn)在：（1）節(jié)溫器開啟行程需要時間較常，大小循環(huán)并行，冷卻液溫升緩慢，暖機時間長。（2）石蠟節(jié)溫器的響應(yīng)延時和“滯回”特性，導(dǎo)致節(jié)溫器無法根據(jù)內(nèi)燃機水溫變化做出實時的、準確的響應(yīng)。因此電子風(fēng)扇與節(jié)溫器間很難做到精確匹配。（3）石蠟節(jié)溫器的開度與冷卻液溫度之間并不是一一對應(yīng)的關(guān)系，無法實現(xiàn)冷卻液大、小循環(huán)流量分配的精確控制。 因此，各國工程技術(shù)人員在機械式節(jié)溫器研究方面開展了大量工作，以克服石蠟節(jié)溫器產(chǎn)生的上述問題。
電子節(jié)溫器根據(jù)發(fā)動機的工作狀態(tài)及環(huán)境溫度，通過與水泵、電子風(fēng)扇的匹配可以精確控制內(nèi)燃機的進出水溫度，提高內(nèi)燃機的功率及燃油經(jīng)濟性，并降低排放。 在國外，美國伊頓公司于利用電動蝶閥對冷卻液的循環(huán)流量進行控制，并提出了電子節(jié)溫器系統(tǒng)的概念。1996年，英國巴斯大學(xué)建立了內(nèi)燃機冷卻系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型并利用計算機仿真技術(shù)對節(jié)溫器的PID控制策略進行了研究。1997年，美國Oakland大學(xué)引入帶遲滯的延時差分方程來描述節(jié)溫器在發(fā)動機冷卻系統(tǒng)工作過程中的動態(tài)特性，并且給出了該模型數(shù)值解的算法。他們的理論研究對分析節(jié)溫器對內(nèi)燃機冷卻系統(tǒng)動態(tài)性能的影響起到了指導(dǎo)作用。2002年至2006年，美國Clemson大學(xué)采用伺服電機驅(qū)動齒輪和螺桿，將螺桿的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成活塞（閥芯）的伸縮運動，從而實現(xiàn)對冷卻液大小循環(huán)通道的切換，開展了智能節(jié)溫器的研究。2009年，T.Mitchen等人采用石蠟節(jié)溫器、電動兩通閥、電動三通閥和不安裝節(jié)溫器四種情況下分別進行了發(fā)動機暖機實驗。他們的研究認為用電動三通閥這種形式，在發(fā)動機暖機時間和燃油經(jīng)濟性方面的性能比較好。 在國內(nèi)，電子節(jié)溫器的研究剛處于起步階段。2004年，清華大學(xué)對傳統(tǒng)節(jié)溫器存在的響應(yīng)延遲和“滯回”特性對發(fā)動機冷卻系統(tǒng)動態(tài)性能的影響進行了研究。他們在對節(jié)溫器和散熱器等發(fā)動機部件集總參數(shù)的研究基礎(chǔ)上，利用質(zhì)量守恒、能量守恒和動量守恒等控制方程建立了描述熱系統(tǒng)復(fù)雜動力學(xué)過程的數(shù)學(xué)模型，對節(jié)溫器在冷卻過程中的熱系統(tǒng)動態(tài)特性進行了仿真計算。為節(jié)溫器的智能電控化奠定了一定的理論基礎(chǔ)。2009年，長安汽車研究總院對電子節(jié)溫器的節(jié)油潛力和熱負荷進行了研究評估。他們對一臺使用電子節(jié)溫器的增壓汽油機進行了穩(wěn)態(tài)試驗，并進行了初步的CAE分析。結(jié)果表明，在中低負荷、發(fā)動機的BMEP在小于300000 MPa時，當發(fā)動機出口冷卻液溫度從85 ℃提高到105 ℃，油耗降低2%左右。2010年，山東柳日光設(shè)計了一款閥片式電子節(jié)溫器，該電子節(jié)溫器的結(jié)構(gòu)特點是含有：殼體、閥片、轉(zhuǎn)動軸、電機、ECU、溫度傳感器，殼體上有三個接口分別是大小循環(huán)冷卻液出口和冷卻進入口。殼體內(nèi)安裝閥片，利用水溫傳感器將發(fā)動機水溫信號傳給ECU，ECU控制電機來確定閥片的開啟角度，控制小循環(huán)時間及大循環(huán)冷卻液的流量。2011年，浙江大學(xué)的王帥、俞小麗等人在冷卻系統(tǒng)中將電動三通比例閥代替了傳統(tǒng)的機械式節(jié)溫器，實現(xiàn)了節(jié)溫器的智能電控化。他們采用電動三通比例閥作為電子節(jié)溫器的執(zhí)行機構(gòu)，并基于模糊控制原理，開發(fā)了以內(nèi)燃機冷卻液出口溫度與目標溫度的誤差和誤差變化率為輸入、比例閥的開啟角度為輸出的雙輸入單輸出的模糊控制策略，并將控制策略在STC12C5A6OS2單片機上運行，實現(xiàn)了對電動三通比例閥開啟角度的實時控制。從而實現(xiàn)了對大小循環(huán)的精確控制。2012年，武漢理工大學(xué)、華中科技大學(xué)和東風(fēng)汽車商用車技術(shù)中心共同研究了一種節(jié)溫器、風(fēng)扇和水泵同時電控化的新型冷卻系統(tǒng)?；诜答伨€性化和模糊控制理論分別設(shè)計了非線性控制器、基本模糊控制器和變論域模糊控制器，并進行了試驗和仿真研究。實現(xiàn)了節(jié)溫器、風(fēng)扇和水泵聯(lián)合智能電控參數(shù)共享和互補，提高了冷卻系統(tǒng)的整體性能。 總之，國外節(jié)溫器的研究普遍采用電動執(zhí)行機構(gòu)和嵌入式控制單元，并從系統(tǒng)角度開展節(jié)溫器、風(fēng)扇、水泵等執(zhí)行器的智能化控制，且在控制策略的設(shè)計過程中較多應(yīng)用了計算機仿真技術(shù)。而國內(nèi)相關(guān)研究還處于比較初級的階段，主要著眼于通過機械的方法來改善節(jié)溫器性能。
近些年來汽車行業(yè)發(fā)展的比較大的特征是電子技術(shù)的成功引入，其精度高、反應(yīng)快、可靠性強的重要特點使汽車的性能與技術(shù)有了新的起點。而內(nèi)燃機是汽車的部件，傳統(tǒng)的節(jié)溫器存在的“響應(yīng)延遲”和“滯回”特性的問題隨著內(nèi)燃機整體性能的提升變得越來越突出，電子節(jié)溫器的需求越來越大。因此從結(jié)構(gòu)優(yōu)化、冷卻液回流路徑分流方式和控制策略上對節(jié)溫器進行研究對于減少內(nèi)燃機工作損傷、降低冷卻系統(tǒng)功耗、減少燃油消耗，提高內(nèi)燃機功率具有重要的意義。 總之，只有對冷卻系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)進行深入地研究，多方面尋求提高冷卻性能的有效途徑，合理利用和發(fā)揮各個方法的潛在優(yōu)勢，才能實現(xiàn)冷卻系統(tǒng)的高效化和低耗化，進而從整體上提高內(nèi)燃機的性能。
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