一种可全程调发动机水温的电子调温器的控制系统的制作方法

1.本实用新型是一种可全程调发动机水温的电子调温器及其控制系统，属于发动机技术领域。


背景技术：

2.电子节温器是在原始蜡式节温器的基础上，在蜡包中加入了电加热电阻丝，这样调节后，蜡包的加热速度可以加快，但是节温器的开启温度仍然不变，还是受蜡包本身物理特性的控制，这就导致了电子节温器存在可以快速控制主动打开，但是不能主动快速关闭，最终反映到发动机冷却水的控制上，可以控制电子节温器达到发动机大循环水路快速开启，发动机散热能力快速提升，但是电子节温器开启后关闭时需要发动机冷却水慢慢冷却节温器蜡包，这个过程比较慢，不能满足发动机工况突变过程中的需求，对发动机散热能力调控速度太慢。
3.而在发动机控制中，发动机水温是随着发动机功率实时变化的，在发动机冷却水温度过热时，需要节温器快速开启，增加通过散热器的水流量，达到快速降温的目的，而更多数工况，发动机存在过度冷却的情况，比如发动机运行在高速或者在冬季外界气温低的情况下，发动机需要减少通过散热器冷却水流量，而传统的电子节温器实现不了这个功能，此时传统的电子节温器就失去了调控水温的功能功能。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种可全程调节发动机水温的电子调温器及其控制系统，当发动机水温过热时，节温器可快速开启，增加冷却水流量，当发动机冷却水温度过低时，可减小节温器加热的pwm占空比，减小节温器开度，并且将节温器的开度调整到需求的开度上，从而控制发动机冷却液的流量，达到调控发动机水温的目的。
5.为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种可全程调发动机水温的电子调温器的控制系统，所述电子调温器，包括推杆、蜡包和阀体，推杆的一端伸入到蜡包内，推杆的另一端伸入到阀体内，蜡包内还设有电加热元件，阀体外套有复位弹簧；
7.所述控制系统应用于电子调温器中，包括电源模块、mcu模块、can模块和电流监测模块，mcu模块连接can模块和电流监测模块，电源模块为各模块提供电源；
8.所述mcu模块包括芯片u2，芯片u2的型号为fs32k116lit0vfmt。
9.进一步的，所述电源模块包括芯片u1，芯片u1的型号为max17501btevkit。
10.进一步的，所述芯片u1的2脚连接有电阻r1一端、电容c5一端、电容c4一端和电感l1一端，并接 24v，电容c5另一端和电容c4另一端接地，电感l1另一端连接有二极管d2一端、电容c2一端和二极管d1一端，二极管d2另一端和电容c2另一端接地，二极管d1另一端连接有焊接点p1。
11.进一步的，所述芯片u1的3脚连接有电阻r1另一端和电阻r2一端，电阻r2另一端接地，芯片u1的4脚连接有电容c8一端，电容c8另一端接地，芯片u1的6脚连接有电容c8一端，电容c8另一端接地。
12.进一步的，所述芯片u1的10脚连接有电感l2一端，电感l2另一端连接有芯片u1的5脚、电容c7一端，电容c1一端、电容c6一端和电容c3一端，并接 5v电源，电容c7另一端，电容c1另一端、电容c6另一端和电容c3另一端接地。
13.进一步的，所述can模块包括芯片u3，芯片u3的型号为tja1042tk/3。
14.进一步的，所述芯片u3的1脚连接有芯片u2的1脚，芯片u3的3脚连接有电容c11一端，并接 5v，电容c11另一端接地，芯片u3的4脚连接有芯片u2的2脚，芯片u3的5脚连接有电容c10一端，并接 5v，电容c10另一端接地，芯片u3的6脚连接有电阻r3一端、tvs二极管uf1的2脚和焊接点p3，芯片u3的7脚连接有电阻r3另一端、tvs二极管uf1的1脚和焊接点p4，tvs二极管uf1的3脚接地。
15.进一步的，所述电流监测模块包括芯片u5，芯片u5的型号为ina193aidbvr。
16.进一步的，所述芯片u5的1脚连接有电阻r10一端，电阻r10另一端连接有电容c18一端和芯片u2的16脚，电容c18另一端接地，芯片u5的3脚连接有电阻r11一端、电容c17一端和mos管qc15的s极，mos管qc15的g极连接有电阻rc38一端和电阻rc37一端，电阻rc38另一端接地，电阻rc37另一端连接有芯片u2的8脚，mos管qc15的d极连接有焊接点p8和二极管d3一端。
17.进一步的，所述二极管d3另一端连接有焊接点p7和mos管q1的d极，mos管q1的s极接vin电源，mos管q1的g极连接有三极管q4的集电极和电阻r5一端，电阻r5另一端接 5v，三极管q4的发射极接地，三极管q4的基极连接有电阻r7一端和电阻r8一端，电阻r8另一端接地，电阻r7另一端连接有芯片u2的7脚。
18.本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
19.当发动机水温过热时，发动机电控单元加大电子节温器的发热量，让节温器快速开启，增加冷却水流量；当发动机冷却水温度过低时，可减小节温器加热的pwm占空比，减小节温器开度，并且将节温器的开度调整到需求的开度上，从而控制发动机冷却液的流量，达到调控发动机水温的目的。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
21.图1为本实用新型中电子调温器的结构示意图；
22.图2至图5为本实用新型中控制系统的电路原理图。
具体实施方式
23.实施例1，如图1所示，一种可全程调发动机水温的电子调温器，包括推杆1、蜡包3和阀体5，推杆1的一端伸入到蜡包3内，推杆1的另一端伸入到阀体5内，蜡包3内还设有电加
热元件4，阀体5外套有复位弹簧2。
24.一种可全程调发动机水温的电子调温器的控制系统包括电源模块、mcu模块、can模块和电流监测模块，mcu模块连接can模块和电流监测模块，电源模块为各模块提供电源。
25.如图2所示，所述电源模块包括芯片u1，芯片u1的型号为max17501btevkit，芯片u1的2脚连接有电阻r1一端、电容c5一端、电容c4一端和电感l1一端，并接 24v，电容c5另一端和电容c4另一端接地，电感l1另一端连接有二极管d2一端、电容c2一端和二极管d1一端，二极管d2另一端和电容c2另一端接地，二极管d1另一端连接有焊接点p1，芯片u1的3脚连接有电阻r1另一端和电阻r2一端，电阻r2另一端接地，芯片u1的4脚连接有电容c8一端，电容c8另一端接地，芯片u1的6脚连接有电容c8一端，电容c8另一端接地。
26.所述芯片u1的10脚连接有电感l2一端，电感l2另一端连接有芯片u1的5脚、电容c7一端，电容c1一端、电容c6一端和电容c3一端，并接 5v电源，电容c7另一端，电容c1另一端、电容c6另一端和电容c3另一端接地。
27.所述芯片u1为dcdc电源降压芯片，将外部输入的24vdc或12vdc转换为5vdc，给mcu及外设供电。
28.如图3所示，所述mcu模块包括芯片u2，芯片u2的型号为fs32k116lit0vfmt。
29.如图4所示，所述can模块包括芯片u3，芯片u3的型号为tja1042tk/3，芯片u3的1脚连接有芯片u2的1脚，芯片u3的3脚连接有电容c11一端，并接 5v，电容c11另一端接地，芯片u3的4脚连接有芯片u2的2脚，芯片u3的5脚连接有电容c10一端，并接 5v，电容c10另一端接地，芯片u3的6脚连接有电阻r3一端、tvs二极管uf1的2脚和焊接点p3，芯片u3的7脚连接有电阻r3另一端、tvs二极管uf1的1脚和焊接点p4，tvs二极管uf1的3脚接地。
30.所述can通讯模块采用tja1042tk/3及外围保护电路,用于与ecu或其他外设进行数据交互
31.如图5所示，所述电流监测模块包括芯片u5，芯片u5的型号为ina193aidbvr，芯片u5的1脚连接有电阻r10一端，电阻r10另一端连接有电容c18一端和芯片u2的16脚，电容c18另一端接地，芯片u5的3脚连接有电阻r11一端、电容c17一端和mos管qc15的s极，mos管qc15的g极连接有电阻rc38一端和电阻rc37一端，电阻rc38另一端接地，电阻rc37另一端连接有芯片u2的8脚，mos管qc15的d极连接有焊接点p8和二极管d3一端，二极管d3另一端连接有焊接点p7和mos管q1的d极，mos管q1的s极接vin电源，mos管q1的g极连接有三极管q4的集电极和电阻r5一端，电阻r5另一端接 5v，三极管q4的发射极接地，三极管q4的基极连接有电阻r7一端和电阻r8一端，电阻r8另一端接地，电阻r7另一端连接有芯片u2的7脚。
32.高边pmos管q1为nce60p50k，低边nmos管qc15为ipd50n10s3l
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16，用于对阀体5进行驱动，阀体5的驱动采用高低边的形式，电流采样电阻大小为0.2欧姆，选用电流监控芯片ina193aid进行实时电流采样并输出给主mcu，可以很好的控制阀体5的开闭速度和开度，从而当发动机水温过热时，发动机电控单元加大电子节温器的发热量，节温器能够快速开启，当发动机冷却水温度过低时，可减小节温器加热的pwm占空比，减小节温器开度，并且将节温器的开度调整到需求的开度上，从而控制发动机冷却液的流量，达到调控发动机水温的目的。
33.所述电子调温器还可通过调节节温器内蜡包的成分、容积和复位弹簧的弹力，使得节温器的开启阻力增加到原来的1.5倍左右，节温器的开启温度必须调到一个较高的温
度上才能使节温器打开，比如原来85℃开启的节温器，经过调节蜡包成分和复位弹簧弹力后，需要蜡包加热到110℃或者更高温度才能打开。
34.这样做的效果是，单独靠发动机水温本身的温度，不足以让节温器开启，必须借助电加热的辅助升温，并且电加热必须达到一定功率后，才能让节温器开启，这样电子节温器器中电加热的控制作用将大于发动机冷却水温度提高对节温器开启的作用，电加热成为主要控制因素。
35.为了达到这一效果，需要使用加大功率的电加热器件，加快蜡包的加热速度，从而使节温器能够快速开启。
36.因为发动机通常运行的温度为90℃左右，该水温仍小于节温器的开启温度，而当节温器开启时，节温器蜡包的温度需要达到超过110℃的温度，这样就造成了蜡包的温度和蜡包外发动机冷却水的温度存在一定的温度差，而且发动机冷却水与节温器蜡包的换热方式是强制对流换热，换热系数高，较大的温差和较大的换热系数造成了蜡包的热量可以被冷却液快速带走，因此蜡包在停止加热后，蜡包的温度会迅速降低下来，节温器实现主动快速关闭的功能。
37.节温器具有了快速关闭功能后，再结合上加热开启的功能，加热阶段利用pwm占空比的变化，控制节温器加热元件的加热功率，这样就可以实现节温器的任意开度。
38.这样，当发动机水温过热时，发动机电控单元加大电子节温器的发热量，让节温器快速开启，增加冷却水流量；当发动机冷却水温度过低时，可减小节温器加热的pwm占空比，减小节温器开度，并且将节温器的开度调整到需求的开度上，从而控制发动机冷却液的流量，达到调控发动机水温的目的。
39.本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好的说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。