未来先进的汽车发动机温度分区控制技术及意义

http://www.qipei.hc360.com2017年12月11日09:22 来源:盖世汽车T|T

    未来发动机温度管理,重点关注的因素包括:

    1、快速暖机。实现发动机启动工况下水温、机油温度的快速升高,降低机油粘度,减小机械摩擦,降低油耗,同时降低发动机启动时污染物的排放量

    2、降低油耗、提升经济性。通过合适的冷却液流量管理,降低水泵的工作负荷(减小附件功),同时保证冷却液温度、机油温度始终处于合理的范围内,保证发动机运行在经济高效区

    3、防止发动机爆震,保证发动机可靠安全运行。发动机一般情况下转速越高、扭矩(负荷)越大时,其产生的散热量越大,向冷却液散失的热量越多,冷却液的温度越高,若超过冷却液的许用温度,冷却液可能会产生大量的水蒸气,高压力下造成冷却液喷出(俗称开锅),进而危害到发动机缸盖,可能造成缸盖开裂,机油碳化,缸体破坏性磨损(俗称拉缸)等。温度分区技术在发动机高速大负荷情况下重点控制发动机冷却液温度在85-90℃范围内,防止出现开锅现象。    

发动机冷却液温度分区控制目标

发动机冷却液温度分区控制目标

    如上图所示,发动机在低转速、低负荷情况下冷却液目标温度在105℃,按照一般的理解105℃温度下,此时冷却液已经沸腾了啊。实际情况下有两种考虑:

    1、允许冷却液有轻微的沸腾(核态沸腾),轻微的沸腾能够增强金属与冷却液之间的换热能力,强化对流换热。而尽量避免出现过度沸腾和膜态沸腾,后两种沸腾状态下,气体产生量过大,容易在金属表面形成厚厚的气膜,造成金属温度过高,造成金属开裂或者融化,造成发动机损坏的严重后果。如下图所示,希望将冷却液的沸腾控制在核态沸腾状态内。

    冷却液沸腾换热曲线

冷却液沸腾换热曲线

    2、同时冷却系统存在加压情况,一般来说压力越高,冷却液沸点越高,通常冷却系统工作压力在1.0-2.0个大气压,不同汽车厂设计要求的工作压力可能有差异,整体系统加压是一种主流趋势。通过冷却系统压力增加,控制冷却液沸点在合适的范围内,基本能够保证冷却液沸腾控制在115-125℃之间。

    纯水沸点与压力关系

纯水沸点与压力关系

    先进的发动机热管理模块介绍:

    为更好地实现发动机的温度分区控制,国际上主流汽车公司重点开发先进的热管理控制方式,如发动机热管理模块、离合水泵、电子节温器等技术,已经在新发动机产品开发中获得广泛应用,如大众、通用公司等。下图是目前大众公司重点推出的发动机热管理模块内部结构图,其中主要通过两个旋转阀实现发动机盖冷却液流量调节,其中旋转阀1控制冷却系统大、小循环之间切换,旋转阀2能够通过控制水泵出水口的流通面积,实现冷却液流量大小的控制,如暖机时刻最开始需要实现冷却液零流量,可以将旋转阀2暂时完全关闭,冷却水泵空转,冷却液不能进入到发动机,实现发动机水温、机油温度的快速升高。

    发动机温度分区技术关键部件——热管理模块

发动机温度分区技术关键部件——热管理模块

责任编辑:杨婷

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