內燃機中可變冷卻液溫度的控制及其對燃油消耗的影響

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內燃機中可變冷卻液溫度的控制及其對燃油消耗的影響

提高發動機的工作效率和耐久性是現代汽車開發所涉及到的一個主要問題。隨著排放法規的要求日益嚴格，開始不斷應用先進的發動機控制策略。其中，轉移發動機零部件多余熱量、防止發動機零部件發生損傷的冷卻系統成為研發人員關注的主要技術。采用可變冷卻液溫度控制可以有效提高發動機效率。但目前多采用機械元件對冷卻液溫度進行控制，使得發動機運行過程中會出現溫度波動，并導致對溫度調節出現滯后。對此，文中通過利用電動流量控制閥替代傳統調溫器等機械元件對發動機冷卻液溫度進行控制，以實現溫度可調，并對其進行了多種城市道路和循環工況下的仿真分析。

發動機在低負荷條件下運行時，提高冷卻液溫度有利于降低發動機潤滑部件的潤滑油粘度，從而減少摩擦損失，有助于改善發動機的整體效率。汽車排放物中HC和CO的含量也將有所降低。發動機在高負荷條件下運行時，發動機產生大量的熱，使相關零部件的耐久性和可靠性降低，因而需要保持較低的冷卻液溫度。因此，發動機冷卻液溫度的控制策略應當滿足：①減少甚至消除電動水泵的流量；②在寒冷條件下盡可能降低電動水泵流量；③考慮發動機轉速、負荷和冷卻液出口溫度，控制電動水泵和電動閥的流量；④增加水泵流量或完全打開電動閥之前打開冷卻風扇，盡可能節約能源；⑤發動機關閉后，立即關閉水泵，提高其耐久性，并利用雙閥門設計減少溫度波動。

根據上述策略，給出了一種電動流量控制閥，分別利用Advisor軟件和Matlab/Simulink搭建仿真模型對其進行仿真，試驗車數據取自2003款本田音賽特，對試驗車進行城市循環工況、市郊循環工況和高速公路循環工況下的仿真模擬。結果顯示，在城市循環工況和市郊循環工況下可以節省燃油消耗1%以上。由于燃燒的改進，因此發動機效率提高了10%以上，且冷卻系統對冷卻需求的響應變得十分迅速。

Koorosh Khanjani et al.SAE 2014-32-0064.

編譯：王祥