发动机电控水泵冷却系统的设计与试验研究

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)解放军汽车管理学院 作者:盛德号

  电控水泵冷却系统通过单片机对发动机冷却系统中电水泵和电风扇实行联合控制,其散热能力可根据发动机的实际散热需要自动调节。根据发动机冷却系统改进前后测试数据可以看出,改进后的发动机具有冷启动性能好、暖机时间短、节约燃油、防止过热等优点。

  在汽车发动机传统冷却系统中,由于水泵和风扇的转速受发动机转速限制,不能根据发动机工况自动调节。这些不良现象降低了发动机的有效功率,增加了燃油的消耗。为了解决上述问题,必须对电控水泵冷却系统进行研究。在本冷却系统中,单片机可根据水温信号通过水温控制程序输出PWM 控制信号实现对电水泵和电风扇的调速。该系统能够根据发动机的散热要求自动调节散热能力,从而可克服传统冷却系统的各种弊端。

电控水泵冷却系统的设计方案

整体设计方案

  该冷却系统主要由控制单元ECU、电风扇、电动水泵、水温传感器、调速电路和散热器等组成。该冷却系统控制装置的原理如图1 所示,水温传感器将采集到的温度直接转化为数字信号传给ECU,ECU 对数字信号进行处理后发出指令,调节电风扇和电水泵的转速对冷却系统的散热能力进行调节。该系统是一种动态随机测控反馈系统,可根据当前水温和目标水温通过调节驱动电路中PWM 的占空比,改变输出到直流电机的平均电压,以实现电风扇和电动水泵转速的自动调节,最终使发动机工作在最佳温度范围内。

  冷却系统中电水泵、电风扇的选型设计本试验采用解放牌CA6361A1 客车,发动机的型号为DA462 - 1A/D,额定功率为32 kW,额定转速为5000 r /min。在电水泵、电风扇的选型设计过程中,对冷却系统的冷却参数做了估算,并综合考虑了改进后的冷却系统的优点,以实现准确选型。在电水泵和电风扇选型之前,先估算发动机对冷却系统所要求的散热量,根据热平衡的热量分配,确定进入冷却系统中的热量,由发动机散入冷却系统中的热量来确定所需冷却水的循环量及冷却空气的循环量,最终完成对电水泵和电风扇的选型设计。

  采用电控水泵冷却系统比较传统冷却系统来说,发动机具有冷启动性能好、暖机时间短、燃油经济性好、防止过热等优点。这对于现代发动机冷却系统的不断完善,实现节约能源和环境保护具有重要意义。

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