冷却系统是发动机的重要组成部分，其功能是确保发动机在所有工作条件下在适当的温度条件下正常可靠地运行。随着现代发动机的强度和紧凑设计的增加，发动机的热负荷也在增加。与此同时，市场对发动机的要求也在不断提高，这不仅需要满足不断增加的输出功率，还需要具有良好的经济性。
1、 主要观点
在传统的冷却系统中,采用机械驱动的冷却水泵和冷却风扇,随着发动机转速的增加,水泵和风扇的速度也随之增加。因此,冷却介质的流量取决于发动机的转速,而不是发动机实际运行条件所需的冷却量,这显然无法合理地控制发动机的温度。因此,传统的冷却系统存在低温冷起动预热时间长、低负荷下过冷、低速、高负荷发动机过热、热机停转容易沸点等缺点。
随着汽车电子控制技术的发展,大多数发动机冷却系统散热器风扇目前都是由直流电机驱动的。根据传感器测量的冷却剂温度调整散热器风扇的速度,可以有效地控制冷启动热、低负荷、高速条件下发动机的冷却强度,提高发动机的燃料经济性。然而,发动机冷却水泵仍采用机械式水泵直接由发动机驱动,传统冷却系统中存在的问题尚未得到根本解决。主要表现为基于冷却水温控制风扇转速与发动机直接驱动水泵之间的矛盾。当发动机冷发动,虽然风扇没有转动,水泵和发动机一起运行.因此,冷却水的连续循环增加了汽缸体周围的散热,特别是在寒冷的冬季,这不可避免地导致更长的热身时间和增加车辆运行期间的燃料消耗。另一方面,当发动机停止加热时,水泵停止运行,风扇仍然根据基于冷却剂温度的设置图运行。但是,冷却剂循环不是由水泵驱动的,只能通过自然对流传热进行冷却,导致冷却效果不理想。此外,相反,在高载荷和低转速条件下,发动机气缸体、汽缸盖和排气管附近的热负荷非常高,同时,加快冷却水循环速度,迅速消除多余的热量是必要的.水泵受发动机转速的制约,不能提高转速,难以提高冷却水循环速度。通过散热器的水流量不足导致冷却风扇工作时间延长,甚至导致发动机过热。
为了解决发动机冷却系统中的上述问题,该系统用直流电动机驱动的水泵代替了由发动机直接驱动的水泵,并采用电子控制水泵和电子控制风扇相结合,实现了对冷却水温度的精确控制。
本项目主要研究水泵运行速度与发动机工作条件的匹配关系。在此基础上,研制了发动机冷却水泵控制驱动系统,实现了根据水温控制水泵转速的功能。
2、 创新点
①. 可根据发动机冷却水温度连续控制水泵转速.水泵的转速随汽缸体冷却水温度的变化而变化,能够更有效地控制汽缸内部的温度,有效地解决传统冷却系统中低负荷、高速条件下过冷、高负荷、低转速条件下过冷的问题。
②. 该系统可自动适应12V和24V直流电源,驱动输出功率可达500W。它可以与机器上的参数匹配,适合于各种汽车发动机冷却系统。
3、 实际意义
汽车工业的发展日益受到节能、环保和安全的威胁和影响。要求越来越严格,各种规章迫使设计师在开发新一代汽车发动机时,使发动机在最佳的运行范围内运行。然而,纯粹的机械改进和改进似乎已经结束。这些改进使机制更加复杂,而进一步的改进效果甚微。电子控制元件结构紧凑,可靠性高,耗电低,响应性好,成本低。用电子控制代替机械控制的改进效果显著.因此,汽车的电子控制已成为一种不可逆转的趋势,汽车电子控制也已成为现代汽车发展的重要标志。
智能冷却系统结合电动控制水泵和电动控制风扇,弥补了当前发动机冷却系统的缺点,实现了不同温度下运行速度与输出功率的最佳匹配,从而保护了发动机在任何工作条件和大气环境下的最佳工作状态,进一步认识到绿色环保发动机的实际意义。
电控水泵可以使发动机使用单独的水泵,这意味着水泵可以远离更热的发动机块。因此,水泵的结构设计和材料选择更加灵活,有利于设计效率高、成本低的水泵。
