大功率车用发动机冷却系统研究

随着大功率车辆发动机功率的要求不断提高,汽车已经是一个庞大的发热体,这对各部件的散热系统要求也越来越高。在传统的发动机水冷散热系统中,冷却风扇是通过皮带与发动机曲轴相连,因此风扇转速与发动机转速是直接相关,无法根据发动机的工况需求进行自动调节。当发动机在低温条件下启动时,由于冷却水泵和风扇的共同作用,气缸的热量会被冷却系统迅速带走,从而使发动机的热机时间延长;而在高温和高负荷条件下,发动机突然进入怠速状态时,由于风扇转速偏低,使得发动机多余的热量不能及时散出,而使发动机过热。这些问题不但会降低发动机的效率,而且会增加发动机的燃油消耗。因此,研制更能适应环境温度和使用工况变化的发动机冷却系统,对提升发动机冷却系统的技术水平具有重要意义,不但能够提升整车性能,降低燃油消耗,而且能够降低发动机的排放和污染。根据整车功率需求、使用环境和发动机等参数,对液压冷却驱动、电液比例阀的冷却风扇驱动的总体及空间结构布置进行设计,在此基础上对发动机的四个参数:发动机热负荷特性、最佳控制温度、冷却介质热特性和散热系统特性等进行计算,为仿真提供可靠的数据。用Amesim软件建立整车及发动机热管理等模型,利用所建立的液压系统模型分析各工况下的液压驱动风扇的调试特性和响应特性,并采用多目标模糊控制方法,建立液压驱动和调节装置的Simulink控制模型。最后,利用AMESim/Simulink联合仿真平台和发动机散热冷却系统的联合工作试验平台,对本文研制的发动机冷却液压驱动风扇和电液比例阀的各项性能,与发动机水温温控效果进行仿真与试验。结果表明,本文所研制的大功率发动机冷却系统能将发动机热平衡温度有效的控制在90~92℃的温度范围内,达到了发动机最佳温度范围要求。此研制成果对其它重型商用车散热冷却系统的设计具有一定借鉴作用。