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一、電子膨脹閥簡述
汽車熱管理系統經常會使用到的重要節流元件之一為電子膨脹閥，尤其是在熱泵空調系統中為必不可少的重要電子部件。電子膨脹閥控制原理大部份是基於蒸發器出口過熱度進行控制，透過調節電子膨脹閥的開度實作最佳的目標過熱度，保證蒸發器處於高效可靠的工作區域，過熱度示意見圖1。一般情況下，電子膨脹閥開度越大，流過的制冷劑流量越大，壓差也增大，蒸發器換熱能力也增強；電子膨脹閥開度越小，蒸發器進出口溫差會增大，過熱度也隨著加大。透過控制演算法來實作系統過熱度盡量達到目標過熱度，進而使整個系統更穩定和更好的節能。
圖1 過熱度示意
二、電子膨脹閥過熱度計算方法
2.1 壓力溫度式計算方法
壓力溫度式計算方法指透過采集安裝於蒸發器出口處的壓力溫度PT傳感器，分別可以采集到蒸發器出口溫度T1和蒸發器出口壓力P1。過熱度等於（T1-Tp1），如圖2所示，其中Tp1為P1對應的制冷劑飽和溫度，也就是蒸發溫度，這種計算方法計算得到的過熱度為系統的真實過熱度。但是有些熱管理系統設計之初考慮整車成本壓力，可能不會選擇壓力傳感器或者壓力溫度PT傳感器，而是選擇了另外第二種控制方法，即雙溫度式控制方法。
圖2 壓力溫度式傳感器布置示意
2.1 雙溫度式計算方法
雙溫度式控制方法指透過采集安裝於蒸發器進口、出口處的溫度傳感器數值來計算過熱度。過熱度等於（T1-T2），如圖3所示。由於制冷劑在流過蒸發器的時候存在一定的流阻,會產生一定的壓降，會出現蒸發器入口溫度T2並不完全等於蒸發溫度，因此透過雙溫度式控制方法可以相對的在一定程度上反映過熱度，但不是系統的真實過熱度，蒸發器流阻越大，此計算的過熱度與真實過熱度偏差也越大。
圖3 雙溫度式傳感器布置示意
2.3兩種計算方法比較
根據已有參考文獻知道，雖然兩種控制方法采用的參數略有不同，但針對同一系統而言，雙溫度式計算方法與壓力溫度式計算方法測的過熱度趨勢是一致的，兩者差值也基本保持一個穩定區間之內，如下圖4，為額客製冷條件下取得的不同電子膨脹閥開度下兩種過熱度計算方法的計算結果( 數據來源：【空調系統中電子膨脹閥的控制及套用】 )。
圖4兩種計算方法比較
綜上可知，為了降低成本，取消壓力傳感器，而采用蒸發器入口溫度傳感器替代是工程上可行的方案。
三、過熱度控制演算法
過熱度控制框圖如圖5所示。過熱度控制演算法大部份是以蒸發器出口過熱度為控制目標，一般以目標過熱度與實際過熱度的差值作為輸入。具體演算法有PID、PI、模糊控制、PID與模糊聯合控制等演算法，當然實際工程上使用較多的為PID或PI演算法。
圖5 過熱度控制框圖
圖6為PID與模糊聯合控制演算法的示意框圖，可以透過該圖也可以清晰地了解PID、PI、模糊控制的基本控制原理。
圖6 PID與模糊聯合控制演算法的示意
關於PID演算法有位置式和增量式，具體如下公式所示。
四、電子膨脹閥故障診斷
電子膨脹閥控制回路主要包括三個重要部件，分別為控制單元ECU控制器、被控物件電子膨脹閥、采集傳感器（示意圖采用PT），如圖7所示。
圖7 電子膨脹閥控制回路示意
電子膨脹閥故障診斷處理主要包括如下幾個部份：
蒸發器溫度傳感器故障，關閉壓縮機。
電子膨脹閥故障，關閉壓縮機。
PT傳感器故障，若蒸發器溫度傳感器有效情況下，電子膨脹閥執行50%開度，可以根據實際情況來確定該故障情況下的開度步數。
文|漫漫自由路 先發WX公號<熱管理文摘精選> 歡迎關註。
