汽车发动机冷却水泵电力驱动与控制系统的研究硕士论文.pdf

山东农业大学硕士学位论文
摘要
恤进传统的冷却系统以降低油消耗,延。使用寿命,是世界性
的趋势。研究新型冷却系统的基础在于,汽车发动机的时间处于部分负荷范围
内工作,酷恰在发动机处于部分负荷时,冷却水温对燃油消耗率有很大的影响尸
本项课题研究就是对冷却系统进行改造设计的有益探索。传统冷却系统的风扇
和水泵皆由发动机直接控制,固定的控制模式限制了发动机在不同工况下的适应性,
尤其是在恶劣的工况下冷却系统过热导致的发动机异常为改变这种状况,冷却风
扇的电动控制已经进行了前期研究,而且取得了良好的效果,在此基础上,本文又
对冷却水泵智能控制的研究进行了详细地阐述。选用高效率水泵与电机联接,改由
单片机控制系统根据冷却水温控制水泵的工作,代替传统的皮带带动的机械水泵,
结合冷却风扇的电动控制形成两级智能化控制的冷却系统,从而,实现了水泵和风
扇转速随发动机工况变化的自动调节,真正实现了冷却水温的精确控制,保证了冷
却水温始终保持在最佳范围内,大量减少传热损失降低油耗,并提高了发动机工作
的可靠性口
总之,该套系统缩短了发动机预””间,提“了热”率,”强了冷去口系统在发
动机不同工况下的适应能力,与传统机械水泵相比,具有灵敏、精确的优点。在国
产汽车上开发推广此项技术,具“重要的”义万
关键词水泵,智能控制,单片机
卢广锋汽车发动机冷却水泵电力驱动与控制系统的研究
概述
本课题的研究意义
汽车冷却系统的重要作用
在可燃混合气的燃烧过程中,气缸内气体温度可高达。直接与高
漏气体接触的机件如气缸体、气缸盖、活塞、气门等若不及时加以冷却,则其
中运动机件将可能因受热膨胀而破坏正常间隙,或因润滑油失效而卡死,各机件也
可能因高温而导致其机械强度降低甚至损坏。因此,为保证发动机正常工作,必须
对这些在高温条件下工作的机件加以冷却。
发动机的冷却必须适度。若发动机冷却不足,由于气缸充气量减少和燃烧不正
常,发动机功率下降,且发动机零件也会因为润滑不良而加速磨损。但若冷却过度,
一方面由于热量散失过多,使转变为有用功的热量减少,另一方面由于混合气与冷
气缸壁接触,使其中原已汽化的燃油又凝结并流到曲轴箱内,不仅增加了燃油消耗,
且使机油变稀而影响润滑,结果也将使发动机功率下降,磨损加剧。因此冷却系统
的任务就是使工作中的发动机得到适度冷却,从而保持在最适宜的温度范围内工作。
本项目提出的关键原因
汽车发动机在工作中,受季节变化,使用维护状况、设计、负荷等因素的综合
影响,易出现冷却水温度偏离正常工作范围的异常现象。所谓正常工作温度范围,
对于不同发动机冷却系统有不同的规定,旧式的冷却散热系统,因散热器强度和压
力盖设计压力的限制,冷却系统内部压力和外部大气压力相差不大,在标准大气压
下,水的沸点为,认为℃是发动机的正常工作温度而研究表明,
适当提高发动机的水温有利于提高热效率和机械效率,降低排放污染,增强冷却效
果。新的冷却水强制循环系统,采用压力盖提高系统压力,以提高冷却水的沸点,
可将冷却水的沸点提高到℃左右,这样,该系统的正常工作温度范围提高到
。在日常使用中,发动机常出现预热缓慢、过热等现象。
预热缓慢
在春、秋季节,空气温度还处于℃左右时,汽车起动后,要经过
发动机冷却水温才能接近当气温低于,发动机的预热时间还会延长,究
其原因,冷却风扇和水泵受驱动方式的限制,只能随发动机的运转而一起运行,在
起动的开始阶段,水泵工作,循环水迅速带走气缸周围的热量,并通过散热器经风
扇冷却风和车辆行驶迎面风的吹送,释放到空气中,造成发动机暖机时问大量延
这样,风扇和水泵的运转不但白白消耗了发动机的有效功率,同时还增加了发动机
的传热损失。
山东农业大学硕士学位论文
过热现象
在城市公共交通运输中,巴士汽车是很重要的客运工具,但在运行过程中,易
受过热现象的干扰,给驾驶带来很大的影响。城市的营运环境和公共客车自身的运
行特点共同决定了巴士公交车具有以下特点
运行速度慢,使得汽车冷却系统无法充分利用迎面风实施降温
发动机经常在怠速工况下运行,在十字路口等红幻一、停靠车站时会遇到这种
情况,发动机的转速无法提高,冷却水泵的转速受限制,无法提高转速来增加冷却
水循环速度,使冷却效果变差
巴士汽车前部的散热窗口窄小,阻挡了迎面风对散热器的冷却作用,进一步
恶化了公交运输车的散热条件。
上述三个因素共同决定了巴士汽车的散热条件恶劣,气缸盖、排气门附近的热
量不能在短时间内散发掉,热量积聚,最终导致散热器“开锅”
在货车