汽车发动机过载保护系统研制

　　摘要：随着科学技术的发展, 发动机冷却系统也在不断地更新换代, 以往传统的汽车发动机系统已经难以充分满足现代化的使用需求, 在工作中性能受到很大的限制, 对汽车的正常使用产生较大的危害。本文将对发动机冷却系统的特点进行分析, 并对不同冷却系统的过载保护加以阐述。

　　关键词：汽车; 发动机冷却系统; 过载保护;

　　随着发动机设计的愈发紧凑, 功率的逐渐增加, 使得发动机生产中的废热密度逐渐提升, 导致冷却系统出现故障的几率也不断增加, 尤其是过载故障。在新型发动机设计的过程中, 应尽量将热量管理系统融入到控制系统当中, 使冷却系统得到有效的改进, 减少故障发生几率的同时, 使燃料的经济性得到显着提升。

　　1、发动机冷却系统的特点

　　为了使以往传统冷却系统中存在的不足得到良好的弥补, 新型的冷却系统在设计中应注重发动机内部的摩擦损失、燃烧边界条件、消耗的功率等方面, 其主要特点体现在以下几个方面。

　　1.1、温度设定点

　　影响发动机性能的因素较多, 不会通过对其中一项因素的改变而使整个机器的性能发生变化, 在发动机正常的工作状态下, 冷却温度应始终保持到温度设定点中。通常情况下, 冷却液的温度通过金属温度来显示, 但事实上只有保障特定运转速度和稳定速度下的负荷才能够成立, 冷却系统中温度的设定需要在冷却温度的基础上实现, 因此系统中可能存在部分负荷状态不理想问题。例如, 汽车在低速行驶的过程中可能会产生较高的排放量和油耗量等问题[1]。

　　1.2、温度设定点的提升和降低

　　在提升温度设定点方面, 将温度设定点提升能够有效防止发动机产生摩擦、提升机油温度, 减少机器的耗油量。经过相关调查研究表明, 发动机工作温度与摩擦损失之间存在较大的联系, 当冷却液温度提升到150℃时, 气缸中的温度将提升到195℃, 而油耗量将降低4-6%。在降低温度设定点方面, 温度设定点降低有利于延长部件的使用周期、节省大量的运行成本、提升燃油效率。经过相关调查研究表明, 气缸中温度降低到50℃时, 点火提前角可以提前3°, 并且不会产生爆震现象, 充气效率上升2%。

　　2、不同冷却系统的过载保护

　　在汽车发动机运行的过程中, 可能由于导线截面选择不当, 使实际负载超出导线的安全电流, 导致过载问题发生, 也有可能是由于线路当中介入过多大功率的设备, 使配电线路的负载能力超出其预定值, 导致过载现象发生。本文将对不同冷却系统的过载保护进行分析。

　　2.1、精确冷却系统

　　在精确冷却系统中, 在热关键区中的冷却液流速较快, 热传递的效率较高, 冷却液温度的变化趋势较小。这主要是由于冷却液通道的横截面缩小, 流速提升使得流量减少。发动机冷却液的流速的变化范围为1ms-1到5ms-1之间, 当出现过载问题时, 应从冷却水套和系统整体着手, 实施过载保护。通过相关调查研究表明, 精确冷却系统在发动机正常运行范围以内, 其冷却液的流量将降低40%, 在对气缸盖上水套进行精确设计以后, 可以提升冷却道的流速, 速度由1.4ms-1转变为4ms-1, 使气缸盖的传热性得到显着增强, 金属温度降低到60℃左右。

　　2.2、分流式冷却系统

　　在分流式冷却系统中, 汽车发动机正常状态下, 气缸温度要低于气体温度, 这样能够使气缸温度有效降低, 增加充气效率和进气量, 促进其燃烧, 减少CO2、NOX、HC的形成。在该系统中, 气缸缸盖的温度可以降低50℃, 气缸温度可以上升至150℃, 缸体中摩擦减少, 油耗量降低。较高的缸体温度可以使油耗下降4-6%左右。当线路中的负荷量增加产生过载故障时, HC含量将下降到20-35%之间, 这时节气门处于开启状态, 缸体与缸盖的温度可以根据需要进行调节, 温度区间在50-90℃之间, 从整体上使功率的输出和排放得到改善, 解决过载问题[2]。

　　2.3、可控式发动机冷却系统

　　可控式发动机冷却系统能够有效弥补以往冷却系统中存在的不足, 解决满负荷状态下存在的散热问题和过载问题。对于轻型汽车来说, 由于大部分时间在市区中形式, 部分负荷只消耗掉部分发动机的功率便可完成, 导致大量冷却系统被浪费。为了使发动机在某种情况下过热现象的产生, 目前设计的冷却系统体积较大, 需要花费较长的时间暖机。可控式冷却系统能够按照发动机的情况对冷却量进行适当的调整, 以此来实现过载保护, 将发动机的功率损耗降到最低。

　　3、结束语

　　综上所述, 通过对冷却系统特点的分析, 能够对冷却系统的性能和潜力进行改善, 使燃油经济性与排放性得到显着提升。冷却系统的温度控制对系统改善起着重要作用, 根据发动机结构保护的相关数值, 能够对系统当前的运行状态进行分析, 判断其是否存在过载问题, 一旦发现存在过载问题则在保障安全的基础上, 对不同的工况做出反应, 使发动机的整体性能能够不受其他负面影响。

　　参考文献
　　[1]杨平.一种乘用车引擎冷却风扇电机热保护设计与试验[J].沙洲职业工学院学报, 2013 (1) :13.
　　[2]张俊杰, 李金生.浅谈汽车自动变速器冷却系统开发设计[J].城市建设理论研究:电子版, 2016 (10) :54.