واكاوي كارايي تلمبه آب برقي در سامانه خنك كاري يك موتور درونسوز

Performance investigation of the electric water pump in the cooling system of an internal combustion engine

يكي از اجزاء اصلي سامانه خنك كاري، تلمبه آب (پمپ) ميباشد كه نقش انتقال انرژي به سيال خنك كاري به منظور جريان در مدار خنك كاري را بر عهده دارد. سامانههاي خنك كاري كه در حال حاضر در خودروهاي سواري موجود در بازار، كاربرد دارند توان خود را به طور مكانيكي و مستقيم از موتور دريافت ميكنند. در اين حالت از سامانه نسبت ثابتي بين دور موتور و تلمبه آب وجود دارد. طراحي اين سامانه براي بدترين شرايط كاري آن انجام ميشود و درنتيجه تلمبه آب در اكثر مواقع مازاد ميزان موردنياز عمل ميكند. از تلمبه آب برقي براي هوشمند سازي و افزايش راندمان سامانه خنك كاري، استفاده ميشود. در اين پاياننامه روش مفهومي طراحي بهينه ي تلمبه آب برقي سيستم خنك كاري به شيوه شبيه سازي و آزمون توصيف ميشود. شبيه سازي شامل ساخت مدار خنك كاري به صورت يك بعدي در نرمافزار GT-Suite خواهد بود. از آزمون براي حصول مشخصه هاي ورودي نرم افزار و تصديق نتايج شبيه سازي استفاده ميشود. تجزيه و تحليل نتايج نشان ميدهد كه استفاده از تلمبه آب برقي بر زمان گرمايش موتور و ميزان مصرف سوخت خودرو تاثير دارد به طوري كه زمان گرمايش موتور در برخي زمانها تا 210 ثانيه نيز كاهش مي يابد و ميزان مصرف سوخت بين 1 الي 3 درصد كاهش داشته است. ميزان آلايندگي ناشي از احتراق موتور، تحت تاثير كاهش زمان گرمايش موتور، كاهش بين 1 الي 3 درصدي را در شبيه سازي نشان ميدهد. در قسمت پاياني اين پاياننامه نيز، روشهايي براي بهبود نتايج حاصله، ارايه گرديده است.

Water pump is one of the main components of the cooling system and responsible for transferring energy to cooling fluid to flow in the cooling circuit. Cooling systems are currently used in the cars excited on the market receive their power directly and mechanically from the engine. In this status of system, there is a constant ratio between engine speed and pump water. The system is designed for the worst working conditions and as a result, the water pump operates surplus than required amount. The electric water pump is used to make smart and increasing efficiency of cooling systems. In present thesis, the conceptual method of optimal design of cooling system' electric water pump has been described through simulation and testing. Simulation included construction of cooling circuit in a one-dimensional form in GT-Suite software. The test was used to obtain input characteristics of software and validate the simulation results. The analysis of results showed that utilizing from electric water pump effects on engine heating time and fuel consumption, in a way that engine heating was reduced up to 210 seconds and fuel consumption reduced between 1 to 3 percent in some cases. According to the simulations, emissions resulting from the combustion engine reduced between 1 to 3 percent caused by engine heating time reduction. Methods to improve the results have been also recommended at the end of thesis.