《汽车新结构新技术》电控节温器技术

1、1电控节温器技术本章教学内容本章介绍电控节温器技术的发展过程及应用情况。宝马、大众等公司电控节温器的结构及工作原理。本章教学目标了解电控节温器技术的发展过程及应用情况。以大众为例掌握电控节温器的结构与工作原理等内容。23第一节概述第二节电控节温器技术的发展及应用4 第一节 概 述目前，汽车发动机冷却系统广泛采用传统蜡式节温器控制冷却液流经散热器的流量，实现冷却强度的调节。当发动机冷却液温度变化时，传统节温器执行动作较缓慢，冷却强度的调节未能根据发动机工作温度的变化而适时变化，故响应速度慢，滞后时间长。控制精度不高，误差大，不能保证发动机始终在最佳的温度下工作，发动机在工作过程将出现高温和低温的

2、情况。使发动机传热损失和磨损较严重，燃油消耗率增高，排放污染增大等。5电控节温器技术，根据存储在ECU内的特性曲线，使发动机在各种功率和负荷状态下，冷却状态均能符合实际需要。如图8-1所示，与传统节温器冷却系统相比，其变化是：结构改动较小，冷却液分配器壳体和节温器合成一体，电控节温器取代了发动机缸体上的传统节温器，ECU内存储有电控节温器系统用的特性曲线。67 第二节电控节温器技术的发展及应用一.宝马的电子节温器宝马N62、M3发动机装有电子节温器，又称带特性曲线式节温器。冷却液泵与节温器壳组合在一起并用螺栓固定在下正时链箱盖上。冷却液温度是根据发动机负荷信号和车速通过电子节温器进行调节的。可

3、以有针对性地提高部分负荷范围内的冷却液温度。电子节温器由DME（数字发动机管理系统）根据特性曲线进行调节。节温器特性曲线由下列因素决定：发动机负荷、发动机转速、车速、进气温度、冷却液温度。通过提高部分负荷区域(即发动机节温器调节区域)内的冷却液温度和部件温度可以显著降低耗油量和尾气排放(温度每提高10，耗油量降低约1%)。89电子节温器的功能和基本机械结构与传统节温器相同。电子节温器在膨胀元件(蜡制元件)内集成有一个加热元件，并与节温器盖构成一个单元。电子节温器的节温器盖采用压铸铝合金制成，节温器盖内还集成一个用于电子节温器膨胀元件与加热元件连接的电气接口。10电子节温器已经过调整，即在不受集

4、成式加热装置干扰的情况下，节温器处的冷却液温度达到103时打开。因为节温器安装在发动机进口处，所以这个温度就是冷却液进入发动机时的温度。11DME进行调节干预时系统将接通节温器内集成的加热膨胀元件，加热膨胀元件根据温度决定节温器的开启程度。与传统节温器相比，通过加热膨胀元件可以使节温器在冷却液温度较低时打开(节温器调节范围80-103)。因此，在进行调节干预时，电子节温器的膨胀元件加热后的温度高于当前流过的冷却液的温度。12如果发动机出口处冷却液温度超过113，那么无论其他参数多大，DME都会启用电子节温器的加热装置。特性曲线控制功能失灵时(例如导线断路)，发动机在上部温度范围内运行。在这种运

5、行状态下通过DME的其他调节功能(例如爆燃控制、辅助风扇控制)来防止发动机损坏。13二、大众电控节温器技术1.概述根据负荷状况来确定温度规定值，对冷却液进行节温控制和风扇的接通控制是这种新型冷却系统的特点。将冷却液温度与当前的工作状态相匹配，其优点是在部分负荷时燃油消耗降低了，减少了未处理就排放掉的废气中CO和HC的含量。14如图8-9所示，对于电控节温器调节的冷却系统来说，部分负荷状态时，冷却液温度为95-110；全负荷时冷却液温度为85-95。15部分负荷时冷却液温度较高，有助于降低燃油消耗和废气中的有害物质；全负荷时冷却液温度较低，吸入的空气被加热到的温度低一些，有助于提高功率。电控节温

6、器技术的开发目的，就是要能按负荷状态将发动机的工作温度调节到某个规定值。16冷却液控制单元2加热电阻升程销膨胀元件小循环阀（副阀门）压力弹簧连接插头大循环阀（主阀门）温度调节单元-F265壳体石蜡2.结构与工作原理(1)电控节温器a部件组成 电控节温器由充蜡膨胀式节温器、充蜡元件内的电阻加热器、压缩弹簧(用于机械封闭冷却液通道)、一个大阀盘和一个小阀盘组成。膨胀式节温器的蜡质元件中嵌入了一个加热电阻。加热电阻加热石蜡使其受热膨胀，于是行程销就产生一个行程x对节温器进行了机械调整。行程调整不只是取决于冷却液温度，而是按照ECU内存储的特性曲线来进行。石蜡加热电阻升程销b功能 冷却液分配器壳体内的

7、膨胀式节温器浸在冷却液中，充蜡元件在不加热的情况下调节温度，这与传统节温器一样，但是它是按不同温度范围设计的。由于冷却液温度的作用，蜡熔化成液体并膨胀，这个膨胀作用使得行程销产生一个行程。在不通电的正常情况下，这个膨胀过程按照发动机出水口处110冷却液温度来设计的。19节温器加热元件并不加热冷却液，它只按规定来加热节温器，以便打开冷却液大循环。20传统节温器与电控节温器冷却方式状态(频次)对比。21ECU内的特性曲线上存储有预控占空系数，根据发动机转速来对比实际温度和规定温度获得预控占空系数值，从而控制电控节温器以达到规定的温度值。根据发动机负荷，可以将温度设定成85-110之间的恒定值。22

8、实际的冷却液温度值是在两个不同点处获取的，并作为电压信号传给ECU。冷却液实际温度值1（G62)直接在发动机上的冷却液分配器上的出口处获取。冷却液实际温度值2(G83)在散热器上的冷却液出口前获取。(2)冷却液温度传感器23将特性曲线上存储的规定温度值与实际温度值1进行对比，可得出电控节温器内加热电阻通电的占空比。将冷却液实际温度值1和2进行对比，用于ECU控制散热器风扇。24如果冷却液温度传感器G62损坏，那么就用固定的替代值95来继续进行冷却液温度调节，且散热器风扇总以1挡来工作。如果冷却液温度传感器G83损坏，温度调节会继续保持有效，且散热器风扇总以1挡来工作。当超过一定的温度极限值时，

9、散热器风扇就开始以2挡来工作了。如果这两个传感器都损坏了，那么电控节温器加热电阻上作用的将是最大电压，且散热器风扇总以2挡来工作。25(3)散热器风扇低温(全负荷模式)主要取决于当前的冷却能力。为了提高冷却能力，ECU也可以接通散热器风扇电动机的两个挡位。风扇(1挡和2挡)的工作情况取决于发动机出口和散热器出口的冷却液温度差。风扇的接通和关闭条件存储在ECU内的两条特性曲线中。26图8-23所示为其中的一条特性曲线。这两条特性曲线按发动机转速和空气流量(负荷)来工作。27当车速高于100km/h后，风扇就不会再接通了。因为高于这个车速，风扇就不能提供额外的冷却能力了。如果因故无法接通风扇1挡，

10、那么可以接通风扇2挡来替代1挡工作。如果因故无法接通风扇2挡，那么电控节温器就被通上最大电流(安全模式)。关闭发动机后，散热器风扇续动按时间和温度来进行。28(4)温度选择旋钮电位计G267和微开关当车辆在部分负荷和全负荷之间行驶时，冷却液温度在110-85之间波动。如果温差达到25，那么在接通暖风时就会感到车内不舒服，驾驶人就会不断地进行调整。如图8-24、图8-25所示，冷却系统的电子装置通过电位计G67就可识别驾驶人所需要的暖风量并调节冷却液的温度，比如，旋钮在70%以上位置时冷却液温度为95。2930（5）冷却液分配器壳体如图8-10所示，冷却液分配器壳体(取代了连接管)直接安装在缸盖

11、上。应从两个平面来考虑：各个部件都是从上平面获得冷却液供应的（但给冷却液泵供液除外）。冷却液分配器壳体下平面连接的是各个部件的冷却液回流管。上平面和下平面之间是通过一个直立的通道相连的。节温器通过一个小阀盘来打开或关闭这个垂直通道。冷却液分配器壳体实际就是冷却液大循环和小循环分配站。3132冷却液分配单元4上平面下平面缸体出水孔上平面-进水孔热交换器水泵热交换器散热器散热器和机油冷却器变速器冷却器机油冷却器和变速器冷却器下平面冷却液分配单元33a冷却液小循环发动机在冷起动和部分负荷工况时，为了快速预热发动机，冷却液进行小循环。如图8-11所示，此时ECU未向电控节温器供电，冷却液分配器壳体内的

12、电控节温器不工作，打开通向冷却液泵的较短的通路，阻止了来自散热器的冷却液回流，即散热器不参与此时的冷却液循环。在小循环中，用于部分负荷下限和上限的冷却液温度范围为95-110。3435当发动机起动并运行时，冷却液泵使冷却液开始循环起来，冷却液从缸盖(在分配壳体的上平面中)经一条通道流入下平面中。电控节温器的位置只允许直接通往冷却液泵的路径是开通的，冷却液就能被迅速加热。暖风热交换器和机油冷却器是连接在小循环管路上的。如果暖风调节钮处于“关闭”位置的话，热交换器关闭阀就会切断通向热交换器的供液，就不会对车内进行加热了。36冷却液温度：95 110 小循环 控制原理1-1散热器回流口关闭冷却液不流

13、动区来自散热器来自发动机的供液（冷却液分配单元的上平面）来自暖风热交换器来自机油冷却器去往冷却液泵37b冷却液大循环当冷却液达到110时由ECU控制打开电控节温器，或者ECU根据负荷情况提供特性曲线电压打开电控节温器，如图8-13所示，此时进入冷却液大循环，即散热器参与此时的冷却液循环。为了增强冷却效果，电动风扇会根据需要接通。全负荷时，大循环中冷却液温度为85-95。3839发动机在全负荷工作时需要很大的冷却能力来配合，于是冷却液分配器壳体内的电控节温器通电，散热器的回流管被打开。与此同时，通向冷却液泵的小循环管路就被小阀盖关闭了，冷却液泵将从缸盖流出的冷却液直接经上平面输送到散热器，从散热

14、器出来的已冷却的冷却液流回到下平面，再由冷却液泵来抽取。当然也可能出现中间情况，这时一部分冷却液进行大循环，一部分冷却液进行小循环。40冷却液控制单元6冷却液温度： 85 95 大循环 节温器大阀盖小阀盖散热器回流管去往水泵41(6)发动机管理系统simos3.3ECU内集成了专门用于电控节温器的功能。相关特性曲线有：冷却液规定温度1(取决于发动机转速和负荷)、冷却液规定温度2(取决于车速和进气温度)、预控制占空比(取决于规定温度和发动机转速)、散热器风扇1挡温差(取决于空气流量、发动机负荷和转速)、风扇2挡温差(取决于空气流量、发动机负荷和转速)。该ECU上有用于电控节温器系统传感器和执行元件的接口。特性曲线温度功能每秒钟计算一次，根据这个计算结果来进行系统调节：激活电控节温器内的加热电阻(通电)，打开冷却液大循环(调节冷却液温度)。起动散热器风扇，使得冷却液温度快速下降。电控节温器系统的自诊断功能集成在ECU中。4243组成图3-2发动机转速传感器-G28带进气温度传感器-G42的空气流量计-G70冷却液温度传感