發(fā)動(dòng)機電控水泵冷卻系統的設計與試驗研究

　　電控水泵冷卻系統通過(guò)單片機對發(fā)動(dòng)機冷卻系統中電水泵和電風(fēng)扇實(shí)行聯(lián)合控制,其散熱能力可根據發(fā)動(dòng)機的實(shí)際散熱需要自動(dòng)調節。根據發(fā)動(dòng)機冷卻系統改進(jìn)前后測試數據可以看出,改進(jìn)后的發(fā)動(dòng)機具有冷啟動(dòng)性能好、暖機時(shí)間短、節約燃油、防止過(guò)熱等優(yōu)點(diǎn)。

　　在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機傳統冷卻系統中，由于水泵和風(fēng)扇的轉速受發(fā)動(dòng)機轉速限制，不能根據發(fā)動(dòng)機工況自動(dòng)調節。這些不良現象降低了發(fā)動(dòng)機的有效功率，增加了燃油的消耗。為了解決上述問(wèn)題，必須對電控水泵冷卻系統進(jìn)行研究。在本冷卻系統中，單片機可根據水溫信號通過(guò)水溫控制程序輸出PWM 控制信號實(shí)現對電水泵和電風(fēng)扇的調速。該系統能夠根據發(fā)動(dòng)機的散熱要求自動(dòng)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(fēng)扇、電動(dòng)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(jìn)行處理后發(fā)出指令，調節電風(fēng)扇和電水泵的轉速對冷卻系統的散熱能力進(jìn)行調節。該系統是一種動(dòng)態(tài)隨機測控反饋系統，可根據當前水溫和目標水溫通過(guò)調節驅動(dòng)電路中PWM 的占空比，改變輸出到直流電機的平均電壓，以實(shí)現電風(fēng)扇和電動(dòng)水泵轉速的自動(dòng)調節，最終使發(fā)動(dòng)機工作在最佳溫度范圍內。

　　冷卻系統中電水泵、電風(fēng)扇的選型設計本試驗采用解放牌CA6361A1 客車(chē)，發(fā)動(dòng)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(fēng)扇的選型設計過(guò)程中，對冷卻系統的冷卻參數做了估算，并綜合考慮了改進(jìn)后的冷卻系統的優(yōu)點(diǎn)，以實(shí)現準確選型。在電水泵和電風(fēng)扇選型之前，先估算發(fā)動(dòng)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(jìn)入冷卻系統中的熱量，由發(fā)動(dòng)機散入冷卻系統中的熱量來(lái)確定所需冷卻水的循環(huán)量及冷卻空氣的循環(huán)量，最終完成對電水泵和電風(fēng)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(lái)說(shuō)，發(fā)動(dòng)機具有冷啟動(dòng)性能好、暖機時(shí)間短、燃油經(jīng)濟性好、防止過(guò)熱等優(yōu)點(diǎn)。這對于現代發(fā)動(dòng)機冷卻系統的不斷完善，實(shí)現節約能源和環(huán)境保護具有重要意義。

參考文獻：
　　[1]鄒國華,馬淑媛.水泵變頻能耗的試驗研究[J].流體機械,2011,39(10):7-9.
　　[2]內燃機能量流失機理分析和研究[J].內然機學(xué)報,1989(1).
　　[3]楊寧,單片機與控制技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005.3
　　[4]翟麗,郭新民.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機冷卻系統的智能控制[J].汽車(chē)電器,2001,(1):15-16.
　　[5]紀光霽.發(fā)動(dòng)機溫度精確控制的研究[D].南京:南京林業(yè)大學(xué),2007.
　　[6]劉毅.內燃機工作溫度對使用壽命的影響[J].汽車(chē)技術(shù),2000,(4):34-36.
　　[7]申劍,仇寶云,裴蓓,等.大型燈泡貫流泵機組電機冷卻系統比較[J].流體機械,2011,39(6):34-37.
　　[8]陳向陽(yáng),袁丹青,楊敏官,等.300MWe級核電站主泵流固耦合傳熱研究[J].流體機械,2010,38(1):25-28.