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发动机热管理

[日期:2012-05-31]   来源:admin  作者:admin   阅读:4729次[字体: ]
1.1     简介
发动机热管理技术是目前实现提高发动机功率密度、改善经济性和可靠性的重要技术手段之一,也是发动机控制智能化技术发展的一个重要方向。先进的发动机热管理技术,可使发动机在不同工况下均工作在最佳温度范围,从而提高发动机燃油经济性、动力性、汽车乘坐舒适性和排放等指标。
工程院通过利用CAE、电控以及试验等综合手段,能够提供发动机热管理胸膛能够开发、改造及优化等技术服务,涵盖的范围包括冷却水腔优化、冷却系电控化改造、发动机舱热管理、冷却系部件布置优化、冷却系专题试验、以及发动机台架评价测试等诸多方面。
1.2     发展综述
发动机热管理技术被列为美国21世纪商用车计划的关键技术之一,对提高整车性能潜力巨大。随着计算机技术及发动机电控技术的发展,采用电子驱动及控制的冷却水泵、风扇、节温器等部件,可以通过传感器和计算机芯片根据实际的发动机温度控制运行,提供最佳的冷却介质流量,实现发动机冷却系统控制智能化,降低了能耗,提高了效率。
法雷奥公司在1992年开发出了一种由电控水泵、电控节温器和电动风扇组成的发动机冷却系统。其电控水泵由电机驱动,可以对冷却液流量进行独立控制;由于不用曲轴驱动,安装位置比较灵活,可以优化水泵水力特性设计,减少压力损失,降低了驱动损失。电控节温器的控制系统由传感器、电机和控制模块组成,可以根据冷却液温度或者发动机部件温度来控制冷却液流量。该公司在此基础上开发出了THEMIS先进发动机热管理系统,能够根据驾驶条件和发动机负荷来管理和优化发动机温度,以改善发动机的冷却性能和排放特性。
发动机热管理系统研发的关键技术之一是热管理系统与发动机运行的匹配技术以及系统优化控制策略的选择问题。热管理系统效率很大程度上依赖于系统优化控制策略,控制对象包括水泵转速、电控节温器阀门开度以及冷却风扇转速等。可以根据汽车发动机实际工作和试验情况,依据系统优化原则来制定智能化电控热管理系统控制策略,使发动机在不同工况下均工作在最佳温度范围。
此外CAE技术也为汽车热管理系统的研究开辟了新的途径,使模拟仿真成为一种非常有效的研究手段。同传统的建造-试验方法相比,仿真具有可预先研究、无条件限制、信息丰富、成本低和周期短等优点。另一方面,试验研究虽然周期长、花费高,但真实可靠,不仅为模拟研究提供充分的试验数据,还能验证仿真计算的精度,是发动机热管理研究必不可少的手段。试验研究和模拟研究应当有机地结合起来,发挥各自的研究优势,不仅能够缩短热管理系统设计的周期和成本,也必将促进发动机热管理系统的快速发展。
由于使用特点的不同,汽油机相比柴油机在热管理技术研究与应用方面的发展更为先进。现代汽油机一般都采用了电控热管理系统,而且正朝着和整机热管理系统集成的方向发展。相比之下,柴油车,尤其是中重型车,由于使用条件要求严格,如负荷大、运行里程长、可靠性要求高、使用环境恶劣,对其发动机热管理系统开发的要求要严格得多。就目前来说,CAE技术已经在柴油机热管理设计方面得到了规模应用,下一步需要重点发展的是系统的智能化应用。这不但对系统的关键部件(如水泵)提出了更高的要求,同时也对系统的控制策略提出了严峻的挑战。
1.3     成功案例
  某汽油机冷却系统智能化改造
受某企业的委托,对其现有的一款汽油机的冷却系统进行改造,实现冷却水的大小循环温度以及流量智能控制,缩短暖机时间并降低了水泵的功率消耗。通过发动机台架试验证明,发动机的油耗以及碳氢排放都有了不同程度的下降。
1.4     标准法规(部分)

标准编号
标准名称
实施日期
JB/T 8126.1-1999
内燃机冷却水泵技术条件
2000年1月
JB/T 8126.2-1999
内燃机冷却水泵性能试验方法
2000年1月
JB/T 50033-1999
内燃机冷却水泵台架可靠性考核
2000年6月
JB/T 51114-1999
内燃机冷却水泵产品质量分等
2000年6月
JB/T 5095-1991
内燃机机油冷却器传热性能试验方法
1992年7月

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