[发明专利]发动机热管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及发动机冷却技术领域，特别是涉及发动机热管理系统。

背景技术

上个世纪八十年代诞生了一种新技术—发动机热管理系统技术，发动机热关系系统是统筹热量与发动机之间的关系，采用技术手段控制和优化发动机热量的传递、流失等的技术。其核心实质就是自动调节冷却强度以保证发动机工作在最佳温度范围，从而优化发动机的环保性能和节能效果。热管理系统的性能好坏直接影响汽车动力系统的工作性能。

目前，世界对于发动机热管理技术的研究主要集中在使用电子智能化控制、改变发动机部件结构、使用新型材料等方法和手段，如：1、1992年，Valeo Engine Cooling（VEC）公司开发出了一种由电控水泵、电控节温器和电动风扇组成的发动机冷却系统，可以通过控制冷却液流量来控制冷却液温度，可以达到5%左右的节油效果。2、1995年，美国Argonne国家实验室的Choi等提出纳米流体概念，Choi等在流体中加入1%体积浓度的Cu纳米微粒，可以提高流体导热率40%，而加入1%C纳米管可以提高流体导热率250%。

发动机热管理技术被列为美国21世纪商用车计划的关键技术之一，对提高整车性能潜力巨大。高性能的发动机热管理系统的控制目标是节省燃油、降低排放，增加功率输出和车辆承载能力，降低车辆维护费用，提高可靠性以及车辆对环境的适应能力。经过我们对柴油机工作时测试得出：冷却水正常水温应保持在85至90度之间，此时柴油机可发出最大功率，燃油消耗为最经济，机件磨损也为最小。如果冷却水温过高或过低，就会使冷却系统功能降低或丧失。研究发动机热管理技术、创造发动机作业需要的85-95℃最佳温度环境、达到节能减排和改善性能的目的，是发动机专家和装备制造企业多年来的重要研究课题。

由于发动机热管理系统的复杂性，目前发动机热管理系统的研究和利用，基本上都对汽车原本结构进行了比较复杂的变动，甚至有的研究对汽车的结构进行了大幅度的改动，如美国T-VEC技术公司(T-VEC Technologies，Inc.)针对汽车前段换热器越来越多的特点研制出全新布局的发动机热管理系统，将换热器由风冷改为水冷，从汽车前段移到发动机罩下，研发难度大，并且改造成本昂贵，不宜大面积推广。

传统利用电动风扇散热多是使电动风扇全速运行进行散热，全速运行时一台电动风扇一小时消耗的能量约为2000瓦 ，并且一个系统需要6台电动风扇那么电动风扇一小时消耗的总能量约为12千瓦，大约占发动系统消耗能量的10%，由此可见电动风扇消耗的能量石相当大的。同时经过测试柴油机工作时，燃料燃烧会释放出大量的热能，气缸内气体温度高达1800至2000度，而燃烧的热能只有30%至40%转为机械能，约有20%左右被冷却系统带走。能量流失严重。

发动机热管理系统中每个电动风扇工作电压为24V，电流约为20A。每个系统中有6台电动风扇，那么电动风扇全速运转时电流约为120A。传统的发动机热管理系统风扇启动时是同时启动的，因为在启动时电动风扇会有一个Peak电流，这个Peak电流是非常大的，因此会对电瓶有一个冲击造成电瓶寿命减少。

传统发动机热管理系统电动风扇控制ECU出现故障时，仅单单报出故障所在，电动风扇便不可以正常运转或者停止运转。如此情况，我们整车变不能工作处于瘫痪状态，只能自行维修或是请专业人员进行维修，经维修后整车才能重新点火工作，这样相当浪费时间以及人力资源。

传统发动机热管理系统检测温度变化是通过单独的普通传感器或是热敏电阻来检测温度的变化，所使用的传感器或是热敏电阻与发动机没有直接联系是独立于发动机存在的。因此传感器反应的温度变化跟发动机本身温度变化有一定偏差。因此，传统发动机热管理系统的调节精度就降低了。

针对以上传统发动机热管理系统的几大缺点，本发明对传统的发动机热管理系统做了进一步的完善。

1、在我们的方案中我们加入了脉冲宽度调制（PWM）控制。我们的发动机热管理系统（Engine Thermal Management System）ECU采用脉冲宽度调制（PWM）控制风扇的开启和速度，实现风扇的无级变速；从而使发动机工作在最佳工作温度，进气温度恒定在最佳工作温度，控制精度更高此时发动机的功效比达到最佳。热量流失最低，更有效的达到了节能减排的目的。