一种用于方程式赛车的发动机电控热管理装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于方程式赛车的发动机电控热管理装置及控制方法，涉及发动机冷却技术领域，包括电子水泵，电子风扇，电磁阀，控制器，发动机电控单元ECU，散热水箱，冷却管路及管接头，导流罩和溢流瓶。本发明专利技术主要通过电子水泵和电子风扇的联合电子控制对发动机各工况下冷却水温度进行精确调控，使冷却水温度稳定在最佳温度区间，从而提升发动机燃油经济性、冷启动性能、变工况下的发动机工作稳定性和可靠性，同时使用比例电磁阀调节机油冷却循环的冷却水流量，使机油温度维持在最佳温度区间。硬件方面采用创新的碳纤维导流罩和固定耳片设计，提高散热水箱散热效率同时实现轻量化，优化冷却系统布置，提升赛车整体性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于方程式赛车的发动机电控热管理装置及控制方法
本专利技术涉及发动机冷却
，具体涉及一种用于方程式赛车的发动机冷却装置及其控制方法。
技术介绍
大学生方程式汽车大赛(FSAE)是一项面向大学生的综合性工程教育赛事，自1978年开办以来，距今已有30多年时间，赛事遍及全世界24个国家。该赛事一般由各国汽车工程学会举办，由在校大学生组队参加，要求车队遵循共同的标准和规则限制，自行设计制造出一辆小型单人赛车，要求赛车在加速、制动、操控性方面都有较高水准并且足够稳定耐久。中国大学生方程式汽车大赛(FSC)也自2010年开始举办，目前已举办七届，每年有七十多所汽车院校和数千名学生参赛。目前，中国大学生方程式汽车大赛(FSC)中各车队赛车通常设计采用大排量摩托车发动机，其中，最常见的为本田CBR600RR发动机。但本田CBR600RR发动机作为方程式赛车的发动机，仍存在很多不足之处。本田CBR600RR发动机原装冷却系统由机械水泵驱动，其动力由发动机曲轴输出，会消耗一部分功率输出，另外其水温调控只能通过原装蜡式节温器和风扇的开启关闭来实现，导致无法精确调控冷却水温度，并且存在较大的响应迟滞，通常会导致突然加速工况下的气缸壁激冷和急停工况下冷却液温度瞬间升高甚至“开锅”。同时，不良的冷却液温度调控制导致发动机燃油经济性降低，工作可靠性降低，由冷却液降温的机油冷却器散热功率会随着冷却液温度波动而变化，而不是根据机油温度加以控制，常常导致机油温度过高或过低，影响各摩擦副之间的润滑，严重可导致发动机零部件甚至整机报废。另外，原装发动机冷却系统很难在大学生方程式赛车上有效布置，不便匹配车身空气动力学设计，难以利用行驶时的迎面气流增强散热效果，同时影响整车性能。
技术实现思路
本专利技术正是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种用于方程式赛车的发动机电控热管理装置及控制方法。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：一种用于方程式赛车的发动机电控热管理装置，主散热水箱-和副散热水箱-上分别设主散热水箱进水口、主散热水箱出水口和副散热水箱进水口、副散热水箱出水口，所述主散热水箱进水口和副散热水箱进水口分别通过主水箱进水管-和副水箱进水管-连接至四通管接头，所述四通管接头还连接有加水口限压阀和发动机出水口盖，所述发动机出水口盖安装于发动机出水口上；所述主散热水箱出水口和副散热水箱出水口分别连接主水箱出水管-和副水箱出水管-，所述主水箱出水管-和所述副水箱出水管-交汇于三通管接头处，并通过所述三通管接头连通总水箱出水管-，所述总水箱出水管-连通至水泵进水三通管接头；所述水泵进水三通管接头连接有机油冷却器出水管，并套接于电子水泵的进口处，所述电子水泵后部连接水泵出水三通管接头，所述水泵出水三通管接头与机油冷却器进水管和发动机进水管相连，比例电磁阀设于机油冷却器进水管中部，所述发动机进水管另一端接回至发动机进水口。进一步的，导流罩安装于主散热水箱-上并设于电子风扇外侧，所述电子风扇上设控制器，所述电子风扇通过固定耳片及固定环和所述导流罩连接，并与所述导流罩(5)构成导流罩风扇散热器总成，所述导流罩风扇散热器总成布置于赛车侧箱内部，结合车身侧箱及前翼的空气动力学设计充分发挥散热器散热性能。进一步的，所述控制器与所述电子风扇、电子水泵和比例电磁阀电性连接，并通过CAN总线连接至ECU，所述ECU布置于发动机外部，根据冷却液温度、机油温度和转速数据通过控制器对电子风扇、电子水泵和比例电磁阀进行控制。进一步的，所述导流罩为碳纤维材质，其上设三个小孔，固定耳片插入孔中，固定环通过螺栓螺母紧固于所述固定耳片一侧，所述电子风扇通过螺栓紧固于所述固定耳片另一侧，将所述电子风扇固定于所述导流罩上；所述导流罩下端通过螺钉固定于所述主散热水箱-后表面。进一步的，所述主散热水箱-上设放气口，并由密封垫圈和细牙螺纹的放气螺钉密封。进一步的，溢流瓶上设两条气管，分别与加水口限压阀和大气连通。其控制方法包括以下步骤：1)控制器的控制模块通过CAN总线读取ECU中接收的冷却液温度信号、机油温度信号和转速信号；2)控制器根据ECU接收的机油温度信号调节比例电磁阀的电流，以调整比例电磁阀的开度；3)控制器根据ECU接收的机油温度判断发动机是否处于最佳工作温度，若是则执行步骤4)，否则执行步骤2)；4)在步骤2)执行的同时，ECU将冷却液温度信号t1与水泵启动预设温度T0进行比较，若t1＞T0，执行步骤5)，否则电子水泵2)低速运行并执行步骤8)；5)根据t1调整电子水泵2)的转速；6)ECU将冷却液温度信号t1与风扇启动预设温度T1进行比较，若t1＞T1，电子风扇1)启动，否则执行步骤8)；7)ECU判断冷却液温度是否处于最佳工作温度，若是则执行步骤8)，否则执行步骤5)；8)发动机达到最佳工作状态，控制过程结束。本专利技术提供了一种用于方程式赛车的发动机电控热管理装置及控制方法，具有以下有益效果：1、利用智能化的联合电子控制系统实时调控发动机冷却系统内外冷却介质流量，对变工况下发动机温度精确调控，改善发动机的燃油经济性，工作稳定性和可靠性，同时可通过直接读取ECU接收的温度传感器信号对冷却液温度进行实时监控；2、通过联合电子控制系统监控机油温度，并根据温度信号改变比例电磁阀控制电流的大小，调节比例电磁阀开度以改变机油冷却循环的冷却液流量大小，从而使机油温度维持在最佳工作范围内，延长机油使用寿命，实现发动机内各部件的正常润滑，提高发动机工作稳定性同时具有一定的节油效果；3、通过智能电子控制系统的水温调节方式改善发动机冷启动性能，取代原始的节温器改变大、小循环开度来调控水温的模式，去除发动机原装蜡式节温器及小循环管路，使冷却管路更加精简，减小流动阻力同时缩短暖机时间；4、导流罩采用碳纤维材质，风扇电机固定方法及冷却管路布置保证足够强度刚度的同时充分实现冷却系统轻量化，结合散热水箱设计大幅提高了单位体积的散热功率，导流罩风扇散热器总成布置于赛车侧箱内部，结合车身侧箱及前翼空气动力学设计更好地引入迎面高速气流流过散热器芯体，充分发挥其散热性能。5、导流罩外表面为清晰的碳纤维纹路，具有美观性。附图说明图1为本田CBR600RR发动机结构及冷却液流向示意图；图2为本专利技术的第一种结构示意图；图3为本专利技术的第二种结构示意图；图4为本专利技术主散热水箱、电子风扇、导流罩和固定耳片及固定环的结构示意图；图5为本专利技术电子水泵、水泵进水三通管接头和比例电磁阀的结构示意图；图6为本专利技术的电子控制示意图；图7为本专利技术控制方法的流程图。图中：1、电子风扇；2、电子水泵；3-1、主散热水箱，3-2、副散热水箱；4、放气口；5、导流罩；6、发动机进水口；7、发动机出水口；8、四通管接头；9、加水口限压阀；10、溢流瓶；11、三通管接头；12、机油冷却器出水管；13、机油冷却器进水管；14、水泵进水三通管接头；15、固定耳片及固定环；16、发动机出水口盖；17、水泵出水三通管接头；18、控制器；19、比例电磁阀；20-1、主水箱进水管，20-2、副水箱进水管；21-1、主水箱出水管，21-2、副水箱出水管，21-3、总水箱出水管；22、发动机进水管；23、三通硅胶管接头；30、原车散热水箱；3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于方程式赛车的发动机电控热管理装置，其特征在于：主散热水箱(3‑1)和副散热水箱(3‑2)上分别设主散热水箱进水口、主散热水箱出水口和副散热水箱进水口、副散热水箱出水口，所述主散热水箱进水口和副散热水箱进水口分别通过主水箱进水管(20‑1)和副水箱进水管(20‑2)连接至四通管接头(8)，所述四通管接头(8)还连接有加水口限压阀(9)和发动机出水口盖(16)，所述发动机出水口盖(16)安装于发动机出水口(7)上；所述主散热水箱出水口和副散热水箱出水口分别连接主水箱出水管(21‑1)和副水箱出水管(21‑2)，所述主水箱出水管(21‑1)和所述副水箱出水管(21‑2)交汇于三通管接头(11)处，并通过所述三通管接头(11)连通总水箱出水管(21‑3)，所述总水箱出水管(21‑3)连通至水泵进水三通管接头(14)；所述水泵进水三通管接头(14)连接有机油冷却器出水管(12)，并套接于电子水泵(2)的进口处，所述电子水泵(2)后部连接水泵出水三通管接头(17)，所述水泵出水三通管接头(17)与机油冷却器进水管(13)和发动机进水管(22)相连，比例电磁阀(19)设于机油冷却器进水管(13)中部，所述发动机进水管(22)另一端接回至发动机进水口(6)。...

【技术特征摘要】
1.一种用于方程式赛车的发动机电控热管理装置，其特征在于：主散热水箱(3-1)和副散热水箱(3-2)上分别设主散热水箱进水口、主散热水箱出水口和副散热水箱进水口、副散热水箱出水口，所述主散热水箱进水口和副散热水箱进水口分别通过主水箱进水管(20-1)和副水箱进水管(20-2)连接至四通管接头(8)，所述四通管接头(8)还连接有加水口限压阀(9)和发动机出水口盖(16)，所述发动机出水口盖(16)安装于发动机出水口(7)上；所述主散热水箱出水口和副散热水箱出水口分别连接主水箱出水管(21-1)和副水箱出水管(21-2)，所述主水箱出水管(21-1)和所述副水箱出水管(21-2)交汇于三通管接头(11)处，并通过所述三通管接头(11)连通总水箱出水管(21-3)，所述总水箱出水管(21-3)连通至水泵进水三通管接头(14)；所述水泵进水三通管接头(14)连接有机油冷却器出水管(12)，并套接于电子水泵(2)的进口处，所述电子水泵(2)后部连接水泵出水三通管接头(17)，所述水泵出水三通管接头(17)与机油冷却器进水管(13)和发动机进水管(22)相连，比例电磁阀(19)设于机油冷却器进水管(13)中部，所述发动机进水管(22)另一端接回至发动机进水口(6)。2.根据权利要求1所述的一种用于方程式赛车的发动机电控热管理装置，其特征在于：导流罩(5)安装于主散热水箱(3-1)上并设于电子风扇(1)外侧，所述电子风扇(1)上设控制器(18)，所述电子风扇(1)通过固定耳片及固定环(15)和所述导流罩(5)连接，并与所述导流罩(5)构成导流罩风扇散热器总成，所述导流罩风扇散热器总成布置于赛车侧箱内部。3.根据权利要求2所述的一种用于方程式赛车的发动机电控热管理装置，其特征在于：所述控制器(18)与所述电子风扇(1)、电子水泵(2)和比例电磁阀(19)电性连接，并通过CAN总线连接至ECU，所述ECU布置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪永嘉，李书华，高杰，韦懿庭，黄邵文，王德望，蒋春茂，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34