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摘要：针对当前汽车运输中普遍存在的预热缓慢和过热现象，在汽车发动机上进行了电控冷却水泵的改装试验，缩短了预热时间，避免了过热现象的发生。
关键词：汽车发动机；电控；水泵；试验
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1672-3198（2011）18-0282-01
作者简介：刘元，苏州市建设交通等职业技术学校，讲师。
1 概述
1.1 预热缓慢
环境温度处于10°C左右时，汽车启动后，要经过15～20min发动机冷却水温才能接近80°C。当气温低于0°C时，发动机的预热时间还会延长，主要原因是冷却风扇和水泵受驱动方式的限制，只能随发动机的运转而一起运行，在低温启动后的初始阶段，水泵运转，循环的冷却水迅速带走气缸周围的热量，并通过散热器经风扇冷却风和车辆行驶迎面风的吹送，释放到空气中，造成发动机预热时间延长。
1.2 过热现象
（1）运行速度慢，冷却系统无法充分利用汽车行驶迎面风实施降温。
（2）发动机经常在怠速工况下运行，此时，冷却风扇和水泵的转速受到发动机怠速转速的限制，无法提高转速来增加冷却空气和冷却水的循环速度，使冷却效果变差。
（3）许多公交汽车散热器前部的空气流道不畅，阻挡了行驶迎面风对散热器的冷却作用，进一步恶化了发动机的散热条件。
2 冷却水循环速度对散热量的影响
Ntf0.038Ref0.8·Pr3（）0.14（）0.15（1）
式中，L为冷却水粘度，下角标f表示以冷却水的进出平均温度Tf作定性温度；下角标w表示以缸套壁面的平均温度Tw作定性温度；d1为气缸外径；d2为气缸内径；Pr为油的普朗特数，管中流动的雷诺数的一般表达式：
Ref（2）
式中，为水在流道中的平均流速；v为水的动力粘度；d为流道的平均直径。
把（2）式代入（1）式，可得：
Ntf0.038（）0.8·Pr3（）0.14（）0.15（3）
由（3）式可以看出，放热系数NLf与流道中水的平均流速的0.8次方成比例，即通过提高流速能增大放热系数，增强散热效果，出现过热问题的根本原因是水泵风扇的驱动方式，我们在实现自控电动风扇的基础上，设计具有三种不同转速的自控电动水泵，进一步实现发动机冷却液温度的精确控制，发动机启动预热时，水泵低速运转，降低冷却液流速，缩短预热时间，发动机过热时，水泵进入高速工作模式，提高冷却液流速，迅速散去缸盖积累热量，避免后过热的现象，发动机处于正常工况下，水泵采用中速运转，保证发动机在高效，节能前提下的正常工作。
3 冷却系统控制原理
冷却系统的水泵和风扇都改用电动机驱动，并由水温传感器感测发动机水温，经信号放大后，转换把信号送给单片机处理，单片机根据预定的程序运算后发出指令，再经信号放大送给开关控制机构，最后打开，关闭风扇或者水泵，从而保证发动机水温的相对稳定，如果水泵出现异常，则通过反馈电路输送信号给单片机，单片机处理后直接接通风扇，发出水泵电源的指令。如果问题继续存在，则发出报警信号，提醒驾驶人员注意。
4 试验分析
4.1 预热时间和节油量的试验
依据GB/T12545-905汽车燃油消耗量试验方法，对装用电控冷却系统和使用原冷却系统的SY132C型汽车进行了预热时间和节油量的对比性道路试验（冬季-5°C，车辆满载，在水平高速公路上匀速运行），试验数据如表1所示：
表1 路试数据对比
从表1看出，低温预热时，电动水泵受单片机的控制而低速运转，随着冷却水流速降低而使发动机的温度迅速升高，发动机水温达到85°C的预热时间减少了97.1%，汽车的百公里耗油量也随着水温的升高而减少了12.9%。
4.2 夏季散热能力的试验
为了检验电控冷却系统在高温条件下的散热能力，在夏季38°C的气温下，安装电控冷却系统的SY132C型汽车满载进行山地爬坡的道路试验近300km，发动机无/开锅的现象出现。
4.3 发动机负荷突变时散热能力的对比试验
汽车发动机全负荷运转爬过坡顶后，当突然减小油门开度后，发动机转速迅下降至怠速，导致水泵转速也急剧下降，冷却水流迅速降低，发动机缸盖过剩的热量不能及时散出而使水温急速上升。安装动水泵后重复上述试验，泵在电机的驱动下仍高速运转，使冷却水流迅速增加，快速循环，所以不会出现后过热现象。
参考文献
［1］陆瑞松.内燃机的传热与热负荷［M］.北京:国防业出版社，1985，（6）.
关键词：汽车发动机；电控；水泵；试验
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1672-3198（2011）18-0282-01
作者简介：刘元，苏州市建设交通等职业技术学校，讲师。
1 概述
1.1 预热缓慢
环境温度处于10°C左右时，汽车启动后，要经过15～20min发动机冷却水温才能接近80°C。当气温低于0°C时，发动机的预热时间还会延长，主要原因是冷却风扇和水泵受驱动方式的限制，只能随发动机的运转而一起运行，在低温启动后的初始阶段，水泵运转，循环的冷却水迅速带走气缸周围的热量，并通过散热器经风扇冷却风和车辆行驶迎面风的吹送，释放到空气中，造成发动机预热时间延长。
1.2 过热现象
（1）运行速度慢，冷却系统无法充分利用汽车行驶迎面风实施降温。
（2）发动机经常在怠速工况下运行，此时，冷却风扇和水泵的转速受到发动机怠速转速的限制，无法提高转速来增加冷却空气和冷却水的循环速度，使冷却效果变差。
（3）许多公交汽车散热器前部的空气流道不畅，阻挡了行驶迎面风对散热器的冷却作用，进一步恶化了发动机的散热条件。
2 冷却水循环速度对散热量的影响
Ntf0.038Ref0.8·Pr3（）0.14（）0.15（1）
式中，L为冷却水粘度，下角标f表示以冷却水的进出平均温度Tf作定性温度；下角标w表示以缸套壁面的平均温度Tw作定性温度；d1为气缸外径；d2为气缸内径；Pr为油的普朗特数，管中流动的雷诺数的一般表达式：
Ref（2）
式中，为水在流道中的平均流速；v为水的动力粘度；d为流道的平均直径。
把（2）式代入（1）式，可得：
Ntf0.038（）0.8·Pr3（）0.14（）0.15（3）
由（3）式可以看出，放热系数NLf与流道中水的平均流速的0.8次方成比例，即通过提高流速能增大放热系数，增强散热效果，出现过热问题的根本原因是水泵风扇的驱动方式，我们在实现自控电动风扇的基础上，设计具有三种不同转速的自控电动水泵，进一步实现发动机冷却液温度的精确控制，发动机启动预热时，水泵低速运转，降低冷却液流速，缩短预热时间，发动机过热时，水泵进入高速工作模式，提高冷却液流速，迅速散去缸盖积累热量，避免后过热的现象，发动机处于正常工况下，水泵采用中速运转，保证发动机在高效，节能前提下的正常工作。
3 冷却系统控制原理
冷却系统的水泵和风扇都改用电动机驱动，并由水温传感器感测发动机水温，经信号放大后，转换把信号送给单片机处理，单片机根据预定的程序运算后发出指令，再经信号放大送给开关控制机构，最后打开，关闭风扇或者水泵，从而保证发动机水温的相对稳定，如果水泵出现异常，则通过反馈电路输送信号给单片机，单片机处理后直接接通风扇，发出水泵电源的指令。如果问题继续存在，则发出报警信号，提醒驾驶人员注意。
4 试验分析
4.1 预热时间和节油量的试验
依据GB/T12545-905汽车燃油消耗量试验方法，对装用电控冷却系统和使用原冷却系统的SY132C型汽车进行了预热时间和节油量的对比性道路试验（冬季-5°C，车辆满载，在水平高速公路上匀速运行），试验数据如表1所示：
表1 路试数据对比
从表1看出，低温预热时，电动水泵受单片机的控制而低速运转，随着冷却水流速降低而使发动机的温度迅速升高，发动机水温达到85°C的预热时间减少了97.1%，汽车的百公里耗油量也随着水温的升高而减少了12.9%。
4.2 夏季散热能力的试验
为了检验电控冷却系统在高温条件下的散热能力，在夏季38°C的气温下，安装电控冷却系统的SY132C型汽车满载进行山地爬坡的道路试验近300km，发动机无/开锅的现象出现。
4.3 发动机负荷突变时散热能力的对比试验
汽车发动机全负荷运转爬过坡顶后，当突然减小油门开度后，发动机转速迅下降至怠速，导致水泵转速也急剧下降，冷却水流迅速降低，发动机缸盖过剩的热量不能及时散出而使水温急速上升。安装动水泵后重复上述试验，泵在电机的驱动下仍高速运转，使冷却水流迅速增加，快速循环，所以不会出现后过热现象。
参考文献
［1］陆瑞松.内燃机的传热与热负荷［M］.北京:国防业出版社，1985，（6）.