摘要：在汽油发动机中，冷却系统是非常重要的组成部分。本文发动机冷却系统功能的深入分析，并对冷却系统温度过高原因进行分析，然后阐述了控制系统仿真验证，最后提出了冷却系统的保养维护的方法。
关键词：传热动力学模型；非线性控制；扩张状态观测器；非线性史密斯预估器；稳定性分析
引言
随着发动机升功率及燃烧温度不断提高，冷却系统对发动机性能及可靠性越来越重要。一款发动机好的冷却系统匹配能够在提高输出功率的同时降低油耗及改善排放性能。冷却系统既要保证发动机本体部件的冷却，也要保证整个汽车冷却系统的热平衡。
1发动机冷却系统功能的深入分析
对于机械设备来说，发动机就像是心脏，而对于冷却系统，就像是人类的皮肤汗腺，具有特殊的功能，如对废物进行排泄，对汗液进行分泌等，进而能够有效调节人类的体温。一旦皮肤汗腺无法进行正常工作，则人类身体便会出现不适现象，对身体健康造成影响。而对于发动机的冷却系统，能够对发动机内部出现的热量进行及时排出，保证发动机的工作温度处于正常状态。因为发动机的主要推动力来源为汽油，在汽油进行燃烧过程中，便会快速提升周边零部件的温度，假如不能够对这些零部件温度进行及时冷却，便会严重影响发动机的正常工作。一般来说，发动机的冷却系统具有以下两种功能。其一，确保发动机的正常工作，保证发动机处于恒温状态。在发动机工作过程中，如果温度偏低或者偏高，便会严重影响发动机的运行效率。例如，如果发动机的温度偏低，则发动机组件的磨损速度便会不断加快，同时会大大增加污染物排放量，严重影响自然环境。其二，针对发动机在运行过程中生成的热量，因部分热量被带走，所以能够有效延长发动机零部件的使用时间。
2冷却系统温度过高原因分析
冷却液温度过高，一般是由于冷却系统冷却能力不足、冷却液流量分布不合理造成。进行原因分析时也主要从这两个方面进行排查。根据冷却系统原理图进行冷却系统仿真分析模型搭载以及计算。由计算结果可以看出，造成整车热平衡试验使发动机出水温度水温过高的原因有：（1）发动机冷却系统的整车暖风器与DCT变速器冷却器为常通流路且为并联关系，在高温地区由于整车暖风鼓风机不工作，冷却液流经整车暖风散热器前后温差基本无差别，无法达到冷却液降温的目的。（2）发动机冷却液流经整车散热器流量偏小是造成热平衡冷却液温度过高的主要原因。（3）另外整车散热器散热能力也是影响因素之一。
3控制系统仿真验证
当车辆在城市路况行驶时，发动机冷却系统工作在瞬态工况，即发动机进气量、转速、车速及环境温度等动参数发生变化，因此，需对瞬态工况下的系统进行仿真验证.目前，典型的测试工355、365、360及370K况，如新欧洲驾驶循环工况（newEuropeandrivingcycle，NEDC）等，主要为了测试整车油耗及排放性能，而对于测试发动机冷却系统的控制性能而言，这些工况变化较慢，更接近为准稳态工况，难以验证冷却系统水温控制方法在瞬态工况下的控制性能.因此，本研究使用瞬态工况，该工况比典型的测试工况变化更快，并且加入了环境温度的变化，满足冷却系统水温控制方法的测试需求，能够充分验证控制算法的有效性.目标水温分别为355、365、360及370k，仿真结果显示，瞬态工况下系统水温波动小于0.5k。
4冷却系统的保养维护
4.1冷却系统的清洗保养
冷却系统可以进行简单的清洗，首先放净原使用过的冷却液，然后重复的向其加注清水反复的使发动机运转，直至放出的水位清水为止。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当需要进行一个彻底的清洗时，可以使用专用的洗剂进行，步骤如下：1、发动汽车发动机，一段时间后停止发动机，加入清洗液，再次启动发动机，后再次停止发动机，并放出清洗液。注意事项：当发动机低于85度时严禁打开接温器阀，并只能小循环处理。2、冷却系统加注清水，发动发动机并运行10～15分钟，重复进行直到放出的清洗液位澄清为止。注意事项：清洗后，对散热器冷却液进行检查，检查气缸中是否混有气体进入，如有气体进行散热器口会出现气泡。
4.2冷却系统出现腐蚀现象
一旦发动机的冷却系统出现腐蚀现象，则冷却液颜色变化呈棕色，在这种情况下，应对轴承、水泵水封进行及时更换。只要冷却系统产生腐蚀现象，则在水泵水封表面便会产生铁锈，而这些铁锈便会成为研磨剂，对轴承、水泵水封造成严重损害。一旦冷却系统出现腐蚀现象，必须要对冷却系统中的冷却液进行及时排干，同时选用有效污染控制对策，严禁污染物向下水管道系统中直接排入。针对散热器软管，一定要对其是否存在泄漏现象、堵塞现象等进行详细检测，同时清洗干净散热器。在冲洗散热器过程中，空气、水在压力作用下进入散热器下软管内，清洗干净散热器内的腐蚀物质和水以后，从散热器软管中流出来。在清洗缸体过程中，应先拆卸节温器，利用压力作用，将空气、水压入节温器内，然后水和腐蚀物通过水泵进口向外流出来。值得注意的是，在对冷却系统进行冲洗过程中，为有效避免散热器遭受破损现象，严禁施加过大的压力。假如散热器材质为铝材质或者塑料材质，严禁使用对倒冲法。一旦水封未完全密封，必须要对水泵进行及时拆卸，当然也可以返修处理水泵以后，将适量的防冻液、水加入其中。在灌满冷却系统以后，应排除所有冷却系统内的剩余空气。
4.3水泵皮带检测及保养
水泵皮带一般采用1根皮带连同水泵、风扇、发电机一起驱动，皮带一般都采用橡胶材质制作，橡胶材质在长时间运作后都会老化破损。正常情况下，皮带因为芯线达到了疲劳寿命，此时皮带呈现的为45度参差不齐锯齿断裂状；如因为急剧弯曲产生巨大压力导致皮带芯线的疲劳失效，该种失效是因为皮带操作不正确，安装过松或者带轮中有异物导致；冲击载荷失效，这种失效主要出现在从动部件的间隙或者周期扭矩载荷较高时，出现的载荷会随皮带进行传输，这种剧烈的冲击载荷可以致使皮带齿根裂开或者脱落，最终产生一种不平均的粗糙断裂方式，产生这种失效的主要原因是冲击载荷是传动操作的固有一部分，也可能为偶然恶劣情况，主要现象为堵塞。解决方法可以使用加强芯线强度或者使用三角皮带，一旦出现冲击载荷便可以打滑来卸载载荷。
结束语
综上所述，在发动机中，冷却系统是非常重要的一个部件。在发动机运行过程中，冷却系统发挥着极为重要的作用。不过在发动机进行运行过程中，冷却系统却常常会产生多种不同的故障问题。因为冷却系统故障产生原因是非常多，在这种情况下，在对冷却系统故障问题进行检测过程中，检测工作人员一定要根据故障问题，做出正确的诊断，同时采取有效的故障排除对策，保证发动机的正常运行。
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论文作者:许百龙
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/29
标签：发动机论文; 系统论文; 冷却液论文; 散热器论文; 工况论文; 皮带论文; 载荷论文; 《基层建设》2019年第16期论文;