王超

摘要：文章通過控制ECU風(fēng)扇開啟溫度標(biāo)定、水溫輸出標(biāo)定、高溫及高寒標(biāo)定的方式，完整的設(shè)置水溫PWM波占空比輸出策略及標(biāo)定方法，對于在不同車型不同發(fā)動機平臺化通用某一款組合儀表方面，有較高的借鑒價值。

關(guān)鍵詞：水溫表；標(biāo)定；通用性；占空比

引言

隨著汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，汽車用戶關(guān)注點已朝汽車各個細(xì)節(jié)方面轉(zhuǎn)移，水溫表的準(zhǔn)確性就是關(guān)注細(xì)節(jié)之一。

水溫表，是為發(fā)動機散熱而使用的用于熱交換冷卻液溫度值的直觀顯示用的儀表。老式組合儀表，是熱敏電阻阻值直接輸入儀表，儀表通過阻值判斷水溫值，再進(jìn)行顯示。該種顯示水溫方式有一個缺陷，水溫傳感器有兩個，一個將阻值輸入水溫表，一個將阻值輸入ECU（發(fā)動機電噴控制單元），而水溫傳感器本身存在制造誤差，就造成了儀表和ECU讀取的水溫值不一致，風(fēng)扇開啟及關(guān)斷時采樣的水溫與儀表顯示水溫不一致，從而造成儀表指示在發(fā)動機正常運行中會有或高或低的不準(zhǔn)確顯示，給用戶以發(fā)動機運行不正常的誤解。

最近十年水溫表的顯示方式以熱敏電阻阻值輸入ECU，其判斷水溫值以后通過PWM波的占空比方式輸出給組合儀表，用作儀表的水溫值數(shù)據(jù)，這種方式，就可以保證ECU采樣水溫值與組合儀表的采樣水溫值一致，從而避免儀表誤報水溫不穩(wěn)。

下面我從設(shè)計角度解析一下我承接的一個柴油項目的水溫表標(biāo)定過程。

首先確認(rèn)項目使用的是柴油機還是汽油機，一般柴油機工作水溫范圍在80℃-93℃，汽油機的正常工作溫度在88℃-98℃。

接下來我全部以某一款柴油機為例，根據(jù)該柴油機工作水溫范圍在80℃-93℃，進(jìn)行夏季高溫試驗（一般選擇新疆吐魯番、重慶、海南7月中下旬8月上旬進(jìn)行），試驗以發(fā)動機在低負(fù)荷運轉(zhuǎn)中水溫能在合理范圍內(nèi)平衡下來，不再升高為合格。在整車標(biāo)定試驗中，加入風(fēng)扇開啟溫度的標(biāo)定，目前大部分車型采用了雙速風(fēng)扇的控制方式，該柴油機在86℃開啟低速風(fēng)扇、92℃開啟高速風(fēng)扇，86℃關(guān)閉高速風(fēng)扇，82℃關(guān)閉低速風(fēng)扇，在風(fēng)扇正常散熱情況下，能滿足柴油機水溫93℃以下平衡，則判定測試合格，但是在測試中水溫上升是線性變化的，所以會存在一個高于高速風(fēng)扇開啟溫度值的水溫，也會存在一個低于風(fēng)扇關(guān)閉值的水溫。

該柴油機在92℃開啟了高速風(fēng)扇，達(dá)到了最大散熱能力，由于散熱器與發(fā)動機之間的連接水管水溫會高于機體92℃，達(dá)到了94℃，則此時的94℃水溫屬于正常水溫，不應(yīng)偏離正常儀表顯示值；在水溫下降過程中，同樣由于水管水溫會低于風(fēng)扇關(guān)斷溫度82℃，水溫實際下降到了80℃，則此時的80℃屬于正常水溫，同樣不應(yīng)偏離正常儀表顯示值。則根據(jù)上述實驗，該柴油機的正常儀表顯示為80℃-94℃，在此溫度范圍內(nèi)儀表應(yīng)顯示在居中位置。

汽油機相似，其最終的正常儀表顯示中心值應(yīng)為約為88℃-98℃（以標(biāo)定測量值為準(zhǔn)）。

下面介紹一下最低值跳表（儀表零位置）標(biāo)定。水溫表在發(fā)動機運轉(zhuǎn)初期是不顯示溫度的或者說一直處于初始值，直至儀表監(jiān)測到的水溫達(dá)到某一個溫度值開始，水溫表第一次跳動離開初始值到達(dá)零位置，這個溫度值，我們稱其為跳表值。這一值由冬季標(biāo)定（一般在黑河、漠河、五大連池等地，1月下旬底2月上中旬）完成，柴油采-25℃低溫點，汽油采-30℃低溫點。在此低溫下，發(fā)動機啟動運轉(zhuǎn)后，水溫會慢慢升高，在水溫升高的同時，標(biāo)定各檔位怠速平順性（主要是發(fā)動機是否喘頓、聳動），直至無喘頓及聳動的溫度點，該溫度值作為跳表的最低溫度值，該款柴油車在低溫運行中，在35℃前，總會或多或少的存在聳動，直至35℃時開始，整車怠速運行平穩(wěn)，所以該車跳表點設(shè)置為35℃。

報警值，當(dāng)水溫達(dá)到或超過某個溫度值時，發(fā)動機水溫報警燈點亮。一般情況下，水溫?zé)酎c亮?xí)r，必須停車怠速，至水溫下降到正常值才允許繼續(xù)行駛。因為涉及安全行駛，所以報警值的標(biāo)定就比較重要了。標(biāo)定方法如下，該柴油機在新疆吐魯番高溫標(biāo)定時，在標(biāo)定中有一項為滿載滿負(fù)荷爬坡工況，該工況極度惡劣，水溫達(dá)到平衡時，遠(yuǎn)高于高速風(fēng)扇的開啟溫度，最終該溫度會平衡于一個溫度點，該發(fā)動機的平衡點在104℃，如果高于該水溫點后，水溫就不能達(dá)到平衡了，會一直上升直至沸騰，所以該溫度點為水溫表報警點小于等于該最高溫度點（一般會設(shè)定限制低于該溫度，這種工況屬于極限工況），根據(jù)實際情況，該柴油機水溫表的報警點設(shè)置在102℃。

最高值水溫值標(biāo)定，當(dāng)水溫達(dá)到某一個限值時，發(fā)動機為自保護(hù)限值扭矩直至主動熄火，該溫度值由發(fā)動機廠家提供，一般也可以按照常規(guī)冷卻液沸點最為最大值，設(shè)置在115℃。

如上四步，已經(jīng)完成了各個溫度點的設(shè)置，下面設(shè)置各個溫度點輸出PWM波的占空比。水溫下止點一般設(shè)定-50℃，占空比為O；跳表點設(shè)置在35℃，占空比為5%；水溫平衡中間值設(shè)定在80℃-94℃，占空比為50%；報警點設(shè)置在102℃，占空比為80%；最高水溫設(shè)定115℃，占空比為100%。各點設(shè)置完畢，其余各個溫度段內(nèi)，均直線比例分配占空比，該儀表一共有21個指針位置設(shè)置后的數(shù)據(jù)如下圖1示。

如上述圖標(biāo)設(shè)置該車型儀表的水溫顯示數(shù)據(jù)，水溫表按照輸入占空比值，線性調(diào)節(jié)水溫顯示，不再增加特殊的顯示策略，該車在任何工況下，共會出現(xiàn)三種工作模式：1，冷啟動后預(yù)熱發(fā)動機至跳表；2，跳表值中心位置；3，中心位置上升至報警。假設(shè)發(fā)動機運轉(zhuǎn)正常、冷卻系統(tǒng)也正常的情況下，該發(fā)動機只會處于1和2兩種狀態(tài)下，若在常規(guī)工況發(fā)動機熱機完成后，其工作中長期處于2工作狀態(tài)，傳遞給顧客以發(fā)動機水溫長時間平穩(wěn)，從而形成發(fā)動機長時間處于正常運轉(zhuǎn)中的觀念，也就避免客戶對水溫表的抱怨。

用于儀表水溫標(biāo)定的方式有多種，本文只是從標(biāo)定發(fā)動機輸出占空比角度做了一種解決方案，對于柴油汽油通用或多發(fā)動機多車型通用儀表的設(shè)計，有較大借鑒價值，可以通過標(biāo)定不同發(fā)動機ECU的四個水溫值點，輸出同樣的PWM占空比，就可以實現(xiàn)最大化的水溫表通用。