发动机热管理系统是一种用于维持发动机在最佳温度下的技术,通常设定的最佳温度为90℃。这种系统通过调节发动机的温度,旨在提升发动机的工作效率、稳定性,并降低油耗。
原理
发动机热管理系统相当于为发动机配备了一个变频“空调”,使得发动机能够在工作循环期间始终保持在最佳温度范围内。这一系统对于发动机的正常运转至关重要,因为它能够通过改变风扇转速来控制发动机的温度。相比之下,没有热管理系统的发动机,其风扇转速会保持恒定,不受发动机转速的影响。
组成
发动机热管理系统主要由两部分构成:冷却智能控制模式和风扇智能控制模式。这两个子系统共同作用,确保发动机不会过度冷却或加热,始终处于90℃的理想温度区间,以最大限度地发挥发动机的性能并优化燃油消耗。风扇智能控制系统能够根据发动机的实际散热需求调整风扇转速,从而在不影响发动机工作效率的情况下节约能源。当发动机配备了热管理系统后,可以在最佳温度下工作,从而显著减少机械磨损,延长发动机寿命,并且达到节省燃料的目的。
技术发展
发动机热管理技术在美国21世纪商用车计划中被视为关键技术之一,具有巨大的潜在性能提升空间。随着计算机技术和发动机电控技术的进步,电子驱动和控制的冷却水泵、风扇和节温器等组件得以广泛应用。这些组件可通过传感器和计算机芯片实时监测和控制发动机温度,从而实现冷却系统的智能化控制,有效降低能耗并提高效率。
应用案例
法国法雷奥自1992年起便开始研发发动机冷却系统,其中包括电控水泵、电控节温器和电动风扇。其中,电控水泵由电机驱动,能够独立控制冷却液流量,同时因其无需曲轴驱动,故可在更理想的位置安装,从而优化水泵的设计,减少压力损失和驱动损耗。电控节温器则可根据冷却液或发动机部件的温度变化来控制冷却液流量。在此基础上,法雷奥公司推出了THEMIS先进的发动机热管理系统,该系统能够根据驾驶条件和发动机负载自动管理和优化发动机温度,以改善冷却性能和排放特性。
关键技术
发动机热管理系统研发的重点在于如何将热管理系统与发动机运行相匹配,并选择合适的系统优化控制策略。热管理系统的效率取决于控制策略的有效性,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。通过对汽车发动机实际工作和试验情况进行分析,可以制定智能化电控热管理系统控制策略,确保发动机在各种工况下都能保持在最佳温度范围内。
CAE技术
计算机辅助工程(CAE)技术为汽车热管理系统的研究提供了新思路,使其成为一种高效的研究工具。相较于传统的方法,CAE技术具有预研能力、无条件限制、信息丰富、低成本和周期短等优点。尽管如此,实验研究仍然是不可或缺的重要手段,因为它们不仅能提供丰富的实测数据,还能验证仿真计算的准确性。综合运用实验研究和仿真研究的优势,不仅可以缩短热管理系统的设计周期和降低成本,还将推动发动机热管理系统的快速发展。
不同类型发动机的应用差异
汽油机相对于柴油机在热管理技术的研发和应用方面更具优势。现代汽油机普遍采用电控热管理系统,并逐步向与整个车辆热管理系统集成的方向发展。相比之下,柴油车特别是中重型车,由于其严格的使用条件,如高负荷、长行驶里程、高可靠性要求和恶劣的使用环境,对发动机热管理系统的要求更加苛刻。目前,CAE技术已在柴油机热管理设计中得到广泛使用,未来发展的重点将是系统的智能化应用。这对系统关键部件(如水泵)提出了更高要求,同时也对控制策略带来了更大的挑战。
参考资料
发动机热管理系统.百度学术.2024-10-24
发动机热管理系统 .搜狐网.2024-11-25
发动机热管理系统 .百度文库.2024-11-25