大功率中速发动机前端温控冷却水箱模块化设计探究

高杨 肖芃

摘 要：大功率中速发动机，在设计研发中引入前端模块化设计理念。大功率中速发动机前端温控冷却水箱模块化设计集成了发动机润滑油、高低温冷却水方式等模块，进而实现了发动机高低温循环冷却水的自动化控制。本文就温控水箱结构设计以及工作原理进行阐述，并具体探究前端温控冷却水箱模块化设计应用。

关键词：大功率;发动机;冷却水箱

引 言

冷却水箱作为大功率中速发动机重要的组成部分，良好的温控冷却水内外循环，保障发动机各零部件在适宜的温度下工作，通常大功率中速发动机前端系统构成为外管路的连接方式，在实际安装中涉及的管路较多。因此，相关研发人员，增加了发动机前端温控系统的模块化设计，提升冷却水箱自动化控制能力。

一、温控水箱结构设计以及工作原理

（一）温控水箱内部结构设计

以某系列的发动机为例，设计人员针对不同客户群体的需求，在发动机前端集成了多元化的冷却水循环方式，确保提升大功率中速发动机前端温控冷却水箱模块化设计的可行性。基于前端温控冷却水箱工作原理角度来说，设计人员在前端温控水箱中设计，合理进行循环水路的规划布局，在温控水箱内部设置了节温器，并将高低温循环水分为循环水吸入层、循环水超温排除层、循环水回流层等，由节温器全程监测回流层的水温[1]。在具体的操作使用中，通过调节节温器的阀套，可实现冷却水箱内外部循环冷却水比例自动调节，确保最终实现冷却循环水串联和并联方式之间的转换。

（二）冷却水系统原理

相关软件开发人员，在冷却水系统设计上，涉及到水泵、中冷器、滑油冷却器、节温阀、热交换器等模块的处理置。基于冷却水系统的工作原理来说，将冷却水箱外部的低温水注入到水箱中，在低温水泵压力作用下，水箱中的水进入中冷器，经过冷却滑油后，研究人员利用低温节温阀进行低温冷却水筛选，并对筛选出的低温冷却水再次进行加压循环处置，并输送回低温水泵中。同时，在温度的作用下，部分回流到低温水泵中的低温冷却水，会流入到水箱外部的热交换器中进行散热处理，确保低温冷却水温度达到冷却循环标准。另外，低温冷却水在循环工作时，在回路中存在高温水泵，用于补充水箱因蒸发损失的高温循环冷却水，高温冷却水通常是在空冷器和滑油的作用下提升温度的，确保在不进行二次加热的情况下，提升大功率中速发动机前端温控冷却水箱模块化设计的可行性，最大化提高发动机的热效率。高温水泵将高温冷却循环水进行加壓后，输送到中冷器中，冷却后在高温调节器作用下实现回流，实现高温水泵内部循环[2]。研发的大功率中速发动机前端温控冷却水箱模块化设计系统，优势作用明显，热机效率较高，广泛应用在船舶机械制造行业中。

（三）温控水箱效果

冷却水箱的循环水泵从吸水层进行吸水加压，进而实现对发动机零部件的冷却，在实际的应用中，效果显著。发动机前端温控水箱装置在辅助支撑箱体上，承载力、耐久性较好，整体的冷却性能良好，全面保障了发动机各零部件在适宜的温度下工作运转，促进工作效率的提升。

二、前端温控冷却水箱模块化设计探究

（一）发动机冷却水泵智能控制系统设计

冷却水泵的智能控制系统设计，在实际工作中温度传感器对冷却液温度进行采集，通过控制冷却风扇、冷却水泵，进行温度调节。冷却水泵智能控制系统，可将发动机转速、冷却液温度等相关参数值，实时反映在显示模块中，便于相关温度检测人员更好掌握冷却循环水的温度变化情况。冷却水泵智能控制系统的硬件设计包含了控制器、温度传感器、风扇、水泵驱动模块等，系统中的显示模块支持手机端连接，方便快捷、可控性强。冷却水泵智能控制系统中的温度传感器器件供电方式稳定，不易发生传感器故障问题，实现了双向通信方式，一定程度上简化了通信模块的设计。例如在车辆运行过程中，发动机始终处于高温运行状态下，在冷却水泵智能控制系统控制下，提升了发动机工作的稳定性，并在冷却区间内有序运行。冷却水泵智能控制系统具体应用在发动机试验环境中，能够进一步验证系统的实用性，同时，当发动机冷却系统结束工作后，支持监测人员通过手机APP进行系统控制，相关人员通过观察温度显示数据变化规律，及时进行调节，当发动机转速超过冷却温度值，便会预警显示，全程实现智能化控制。

（二）冷却水温度电子控制系统设计

基于现代化科学技术发展下，电子信息技术发展速度飞快，相关设计人员将电子技术运用在冷却水温度电子控制系统中，进一步改善了发动机使用性能，更好进行循环水温度的调节。冷却水温度电子控制系统的设计，根据传感器温度变化检测，将产生的数字信号上传到系统的核心模块，并在温度超过规定值时进行预警，便于相关人员及时作出处理。

（三）发动机冷却系统建模与水温控制

发动机冷却水系统涉及的环节较多，将电控节温器应用在发动机前端温控系统中，可有效提升发动机的冷却效率，更好提升发动机的运行效果。大功率中速发动机在实际运行过程中电控节温器可以对风扇转速进行调节。为进一步降低发动机的耗能，减少冷却水路阻力，可将发动机原水泵叶轮拆下来，改为变频电机，进而提升冷却水箱的高低温循环水效果。通过将电控控制系统运用在发动机前端冷却水箱控制中，与发动机的运行状态相匹配，大大提升了发动机运行效果。

结 论

综上所述，通过对冷却水系统工作原理的分析，对温控系统内部结构的优化设计，大大提升了发动机前端冷却水箱的使用性能，并在电控控制系统的支持下，为发动机营造适宜的冷却温度，最大程度上为用户提供便捷途径，在实际的行业应用中，具有良好的发展前景和应用价值。

参考文献

[1] 黄怡青，倪明江，甘智华.基于三阶分析模型的斯特林发动机系统模拟和优化[J].太阳能学报，2020，41（06）：310-316.

[2] 高腾麟，刘宇，徐小俊.发动机高效冷却系统NEDC循环节能效果仿真分析[J].车用发动机，2020（03）：64-70.

作者简介：高杨（1987.6.20--）;性别：男，民族：汉，籍贯：黑龙江省伊春市，学历：本科;现有职称：无;研究方向：机械。