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                    汽車發動機過載保護系統研制

                    添加時間:2018/07/28 來源:內燃機與配件 作者:張科
                    隨著發動機設計的愈發緊湊, 功率的逐漸增加, 使得發動機生產中的廢熱密度逐漸提升, 導致冷卻系統出現故障的幾率也不斷增加, 尤其是過載故障。在新型發動機設計的過程中, 應盡量將熱量管理系統融入到控制系統當中.
                      以下為本篇論文正文:

                      摘要:隨著科學技術的發展, 發動機冷卻系統也在不斷地更新換代, 以往傳統的汽車發動機系統已經難以充分滿足現代化的使用需求, 在工作中性能受到很大的限制, 對汽車的正常使用產生較大的危害。本文將對發動機冷卻系統的特點進行分析, 并對不同冷卻系統的過載保護加以闡述。

                      關鍵詞:汽車; 發動機冷卻系統; 過載保護;

                      隨著發動機設計的愈發緊湊, 功率的逐漸增加, 使得發動機生產中的廢熱密度逐漸提升, 導致冷卻系統出現故障的幾率也不斷增加, 尤其是過載故障。在新型發動機設計的過程中, 應盡量將熱量管理系統融入到控制系統當中, 使冷卻系統得到有效的改進, 減少故障發生幾率的同時, 使燃料的經濟性得到顯著提升。

                      1、發動機冷卻系統的特點

                      為了使以往傳統冷卻系統中存在的不足得到良好的彌補, 新型的冷卻系統在設計中應注重發動機內部的摩擦損失、燃燒邊界條件、消耗的功率等方面, 其主要特點體現在以下幾個方面。

                      1.1、溫度設定點

                      影響發動機性能的因素較多, 不會通過對其中一項因素的改變而使整個機器的性能發生變化, 在發動機正常的工作狀態下, 冷卻溫度應始終保持到溫度設定點中。通常情況下, 冷卻液的溫度通過金屬溫度來顯示, 但事實上只有保障特定運轉速度和穩定速度下的負荷才能夠成立, 冷卻系統中溫度的設定需要在冷卻溫度的基礎上實現, 因此系統中可能存在部分負荷狀態不理想問題。例如, 汽車在低速行駛的過程中可能會產生較高的排放量和油耗量等問題[1]。

                      1.2、溫度設定點的提升和降低

                      在提升溫度設定點方面, 將溫度設定點提升能夠有效防止發動機產生摩擦、提升機油溫度, 減少機器的耗油量。經過相關調查研究表明, 發動機工作溫度與摩擦損失之間存在較大的聯系, 當冷卻液溫度提升到150℃時, 氣缸中的溫度將提升到195℃, 而油耗量將降低4-6%。在降低溫度設定點方面, 溫度設定點降低有利于延長部件的使用周期、節省大量的運行成本、提升燃油效率。經過相關調查研究表明, 氣缸中溫度降低到50℃時, 點火提前角可以提前3°, 并且不會產生爆震現象, 充氣效率上升2%。

                      2、不同冷卻系統的過載保護

                      在汽車發動機運行的過程中, 可能由于導線截面選擇不當, 使實際負載超出導線的安全電流, 導致過載問題發生, 也有可能是由于線路當中介入過多大功率的設備, 使配電線路的負載能力超出其預定值, 導致過載現象發生。本文將對不同冷卻系統的過載保護進行分析。

                      2.1、精確冷卻系統

                      在精確冷卻系統中, 在熱關鍵區中的冷卻液流速較快, 熱傳遞的效率較高, 冷卻液溫度的變化趨勢較小。這主要是由于冷卻液通道的橫截面縮小, 流速提升使得流量減少。發動機冷卻液的流速的變化范圍為1ms-1到5ms-1之間, 當出現過載問題時, 應從冷卻水套和系統整體著手, 實施過載保護。通過相關調查研究表明, 精確冷卻系統在發動機正常運行范圍以內, 其冷卻液的流量將降低40%, 在對氣缸蓋上水套進行精確設計以后, 可以提升冷卻道的流速, 速度由1.4ms-1轉變為4ms-1, 使氣缸蓋的傳熱性得到顯著增強, 金屬溫度降低到60℃左右。

                      2.2、分流式冷卻系統

                      在分流式冷卻系統中, 汽車發動機正常狀態下, 氣缸溫度要低于氣體溫度, 這樣能夠使氣缸溫度有效降低, 增加充氣效率和進氣量, 促進其燃燒, 減少CO2、NOX、HC的形成。在該系統中, 氣缸缸蓋的溫度可以降低50℃, 氣缸溫度可以上升至150℃, 缸體中摩擦減少, 油耗量降低。較高的缸體溫度可以使油耗下降4-6%左右。當線路中的負荷量增加產生過載故障時, HC含量將下降到20-35%之間, 這時節氣門處于開啟狀態, 缸體與缸蓋的溫度可以根據需要進行調節, 溫度區間在50-90℃之間, 從整體上使功率的輸出和排放得到改善, 解決過載問題[2]。

                      2.3、可控式發動機冷卻系統

                      可控式發動機冷卻系統能夠有效彌補以往冷卻系統中存在的不足, 解決滿負荷狀態下存在的散熱問題和過載問題。對于輕型汽車來說, 由于大部分時間在市區中形式, 部分負荷只消耗掉部分發動機的功率便可完成, 導致大量冷卻系統被浪費。為了使發動機在某種情況下過熱現象的產生, 目前設計的冷卻系統體積較大, 需要花費較長的時間暖機?煽厥嚼鋮s系統能夠按照發動機的情況對冷卻量進行適當的調整, 以此來實現過載保護, 將發動機的功率損耗降到最低。

                      3、結束語

                      綜上所述, 通過對冷卻系統特點的分析, 能夠對冷卻系統的性能和潛力進行改善, 使燃油經濟性與排放性得到顯著提升。冷卻系統的溫度控制對系統改善起著重要作用, 根據發動機結構保護的相關數值, 能夠對系統當前的運行狀態進行分析, 判斷其是否存在過載問題, 一旦發現存在過載問題則在保障安全的基礎上, 對不同的工況做出反應, 使發動機的整體性能能夠不受其他負面影響。

                      參考文獻
                      [1]楊平.一種乘用車引擎冷卻風扇電機熱保護設計與試驗[J].沙洲職業工學院學報, 2013 (1) :13.
                      [2]張俊杰, 李金生.淺談汽車自動變速器冷卻系統開發設計[J].城市建設理論研究:電子版, 2016 (10) :54.

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