發動機電控水泵冷卻系統的設計與試驗研究

2012-06-07 盛德號 解放軍汽車管理學院

  電控水泵冷卻系統通過單片機對發動機冷卻系統中電水泵和電風扇實行聯合控制,其散熱能力可根據發動機的實際散熱需要自動調節。根據發動機冷卻系統改進前后測試數據可以看出,改進后的發動機具有冷啟動性能好、暖機時間短、節約燃油、防止過熱等優點。

  在汽車發動機傳統冷卻系統中,由于水泵和風扇的轉速受發動機轉速限制,不能根據發動機工況自動調節。這些不良現象降低了發動機的有效功率,增加了燃油的消耗。為了解決上述問題,必須對電控水泵冷卻系統進行研究。在本冷卻系統中,單片機可根據水溫信號通過水溫控制程序輸出PWM 控制信號實現對電水泵和電風扇的調速。該系統能夠根據發動機的散熱要求自動調節散熱能力,從而可克服傳統冷卻系統的各種弊端。

電控水泵冷卻系統的設計方案

整體設計方案

  該冷卻系統主要由控制單元ECU、電風扇、電動水泵、水溫傳感器、調速電路和散熱器等組成。該冷卻系統控制裝置的原理如圖1 所示,水溫傳感器將采集到的溫度直接轉化為數字信號傳給ECU,ECU 對數字信號進行處理后發出指令,調節電風扇和電水泵的轉速對冷卻系統的散熱能力進行調節。該系統是一種動態隨機測控反饋系統,可根據當前水溫和目標水溫通過調節驅動電路中PWM 的占空比,改變輸出到直流電機的平均電壓,以實現電風扇和電動水泵轉速的自動調節,最終使發動機工作在最佳溫度范圍內。

  冷卻系統中電水泵、電風扇的選型設計本試驗采用解放牌CA6361A1 客車,發動機的型號為DA462 - 1A/D,額定功率為32 kW,額定轉速為5000 r /min。在電水泵、電風扇的選型設計過程中,對冷卻系統的冷卻參數做了估算,并綜合考慮了改進后的冷卻系統的優點,以實現準確選型。在電水泵和電風扇選型之前,先估算發動機對冷卻系統所要求的散熱量,根據熱平衡的熱量分配,確定進入冷卻系統中的熱量,由發動機散入冷卻系統中的熱量來確定所需冷卻水的循環量及冷卻空氣的循環量,最終完成對電水泵和電風扇的選型設計。

  采用電控水泵冷卻系統比較傳統冷卻系統來說,發動機具有冷啟動性能好、暖機時間短、燃油經濟性好、防止過熱等優點。這對于現代發動機冷卻系統的不斷完善,實現節約能源和環境保護具有重要意義。

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