2024年9月26日发(作者：连晓瑶)
基矛ＳＰＣＥ０ ６ １ Ａ芯片的驻车加热系统设计
冯文明
（桂林电子科技大学职业技术学院，广西北海５３６０００）
摘 要：介绍了一种不依赖发动机的车载辅助加热系统——驻车加热系统的．７－作原理、结构和主要
功能。根据遥控系统的要求和目标，以ＳＰＣＥ０６１Ａ为控制核心，采用陶瓷电热塞点火技术，分析了驻车加
热器供油系统、风机系统、点火系统、水泵循环系统、温度检测系统的性能和系统参数，以提高汽油的利用
率、提高导通电流、减小导通电阻，尽快地把热量传递到发动机，采用固定频率调节高、低电平时间来控制
水泵电动机的转速，以达到控制水循环速度的目的，使得该系统具有自动化程度高、结构紧凑、噪声低、热
效率高等特点。
关键词：遥控；加热；自动控制
中图分类号：Ｕ ４６７．４９９ 文献标志码：Ａ
ＦＥＮＧ Ｗｅｎｍｉｎｇ
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｐａｒｋｉｎｇ Ｈｅａｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＰＣＥ０ ６ １ Ａ Ｃｈｉｐ
（Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｇｕｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｈａｉ ５３６０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｂｏｕｔ ａ ｖｅｈｉｃｌｅ－－ａｓｓｉｓｔａｎｔ ｈｅａｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ—ｐａｒｋｉｎｇ ｈｅａｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｄｅｐｅｎｄ—
ｅｎｃｅ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｉｔｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｉｍａｒｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｑｕｅｓｔ ａｎｄ ｔａｒｇｅｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｂｙ
ｕｓｉｎｇ ｐｌｕｇ ｔｏ ｉｇｎｉｔｅ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｏｉｌ ｓｕｐｐｌｙ，ｇａｓｓｙ，ｉｇｎｉｔｉｏｎ，ｗａｔｅｒ ｐｕｍｐ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｆｔ—
ａｌｙｚｅｄ，ｍａｋｉｎｇ ｆｕｌｌ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｏｉｌ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｉｔ ｃａｎ ｐａｓｓ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｈｅａｔ ｔｏ ｅｎｇｉｎｅ ａｓ ｓｏｏｎ ａｓ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｈａｎｇｉｎｇ
ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｉｔ ｈａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｆｉｘｅｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅ，ｐｏｓｓｅｓｓｅｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ
ｈｉｇｈ—ａｕｔｏｍａｔｉｃ，ｃｏｍｐａｃｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅ ｉｔ ｈａｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ｏｆ ｂｏｔｈ ｌｏｗ ｎｏｉｓｙ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｈｅａｔ，Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ
１ 概述
驻车加热系统最早风靡欧洲，由于欧洲一些国
家所处的地理位置特点，冬季气候温度特别低，这给
车主带来很大的不便。上下班时，车主进入寒冷的
车内，很难适应其温度，手脚容易僵硬，影响驾车；更
严重的是，水箱在低温环境下被冻而使启动较难，给
车主不仅造成不便，还会造成机械磨损，导致以下后
果：１）低温下发动机动力性、经济性和排放质量都
很差；２）环境温度在９Ｏ℃以下，发动机工作时的磨
损程度会增大好多倍（４０℃的磨损是９Ｏ℃磨损的
１２倍）。而驻车加热系统不仅克服了普通车辆加热
再起步。
１．１ 系统特点
１）独立性：无需启动发动机，即可为发动机和
车内同时提前预热。
２）自动化：预热更便捷，先进的遥控、定时系统
随时轻松地为爱车加热。
３）保护性：避免低温冷启动给发动机带来的磨
损。据研究表明一次冷启动带来的发动机磨损相当
于车辆正常行驶２００ ｋｍ，发动机的磨损有６Ｏ 是
由于冷启动造成的。所以安装驻车加热器能全面保
护发动机，使发动机的使用寿命延长３０％。
４）多功能性：解决车窗除霜、刮雪、擦雾的困
绕，为驾乘者提供一个愉快、舒适、安全的驾乘环境。
除此之外，夏季还可实现车内通风换气，实现一机多
能。
系统依赖发动机的限制，还能提高车辆加热的速度。
某些类型的驻车加热系统还提供了发动机暖机功
能，大大提高了发动机的冷启动性能，降低了冷启动
时发动机的磨损，同时提高了汽车燃油经济性口 ］。
本文设计的驻车加热系统是独立液体燃油加热
５）便捷性：结构小巧，便于安装，轻松维护，更
换车辆时可拆装到新车。
器系统，该系统通过燃油加热器加热发动机冷却液，
由强制循环水泵在汽车水路中循环，从而达到化
６）耐用性：使用寿命长达１ｏ年。
１．２ 系统构成
该驻车加热系统主要是由加热室、燃烧室、进液
管、出液管和水泵构成，如图１所示。
系统中的燃烧室与加热室相互配合，加热室的
上部连接有进液管，加热室的下部连接有出液管，出
２０１１年 第８期 ・８７・
霜、除霜、安全驾驶、车厢采暖、预热发动机减少磨损
的目的。使用预热器是为了解决低温下点火困难的
问题，而预热可以降低发动机的磨损，在汽车启动前
后，最好要怠速暖机几分钟，让水温达到７Ｏ～８Ｏ℃
《新技术新工艺》・数字技术与机械加工工艺装备
液管连接着水泵。使用时，连接进液管与发动机的
放气阀，出液管与发动机的回水管连接，启动水泵将
发动机中的冷却液通过出液管打入加热室内，由燃
烧室进行加热，再通过进液管送回发动机。本驻车
／－－－－－
加热系统将发动机中的冷却液循环加热，从而能够
使汽车发动机在低温环境中正常启动。
图４油泵控制电路
图１ 驻车加热系统结构示意图
以达到控制空气流量的目的，如图５所示。
２ 系统设计原理
驻车加热系统主要由供油系统、风机系统、点火
系统、水泵循环系统、温度检测系统构成，系统框图
如图２所示。
图５风机控制电路
２．３ 点火系统
点火系统需要在短的时间里获得一个较大的电
流，而且开关的速度要高，导电电阻也要很小才能满
足要求，本系统采用２个ＭＯＳＦＥＴ管并起来，以提
高导通电流，减小导通电阻，其控制电路如图６所
示。
圈２驻车加热系统框图
Ｔ
２．１供油系统
采用高频电磁计量泵，冲程频率可达到６０ Ｈｚ，
Ｌ
一
因此，泵的外形尺寸和质量大大降低，能够适用于各
种液体的添加。
极强的耐化学性能的泵头材质有ＰＶＣ、ＧＦＲ—
Ｐ
ＰＰ、ＰＶＤＦ和ＳＵＳ可供选择。同时所有的接液端材
质都需具有极好的耐腐蚀性，有哈氏合金Ｃ２６７、陶
瓷、氟橡胶、ＰＴＦＥ等。可通过控制器、感应器等外
接附件实现不同的自动控制过程供油。其结构如图
３所示。
图６点火控制电路
２．４水泵循环系统
水泵循环系统是为了尽快地把热量传递到发动
机的水循环系统中而设计的。水泵的速度由缸体的
采用ＭＯＳＦＥＴ管来控制固定的高电平宽度，
调节低电平时间来控制泵的工作频率以达到控制油
量的目的。其控制电路如图４所示。
２．２风机系统
温度所决定，当温度高的时候需要水循环快一些，当
温度比较低的时候水循环慢一些。所以水泵循环系
统和风机一样，都要采用调速来实现，同样该电路也
采用ＭＯＳＦＥＴ管来控制，采用固定频率调节高、低
电平时间即可（脉宽调制ＰＷＭ）控制水泵电动机的
转速，以达到控制水循环速度的目的，其控制电路如
图７所示。
通过调节风机的速度实现合适的空燃比，让油
充分的燃烧，提高燃油效率减少环境污染。对风机
的控制采用ＭＯＳＦＥＴ管，采用固定频率调节高、低
电平时间即可（脉宽调制ＰＷＭ）控制风机的转速，
・
８８・ （（新技术新工艺》・数字技术与机械加工工艺装备２０１１年 第８期
风机
／
—
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ｌ
一，ｌ
ｌ
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油泵
电热塞
——］ｌＩ｛ Ｉ 、
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水泵
—
ｌ ｌ
—
ｈ
图９ 空燃比控制流程
Ｔ
Ｏ
图７水泵循环控制电路
２．５温度检测系统
直加热，当停止时直接停止。
温度检测系统采用了热电阻Ｐｔｌ００，其测量范
围为一２００～＋５００℃，Ａ级允许的偏差为±（０．１５
开始的时候电热塞就直接开到最大状态，以使
温度上升到最大状态时的温度，尽快点燃气体，因为
电热塞的功率很大，会消耗很多的电能，供油停止
后，电热塞再次以全功率工作一段时间，让残余的油
充分燃烧。
＋０．００２）。系统采用分压的方式来获得温度转换为
电压的值以减少成本，电路如图８所示。
水泵开始启动时处于半功率状态，到充分燃烧
的时候再调整到最大的状态，这样可达到节省电能
的目的。停止前，在风机、电热塞停止后仍用半功率
状态循环一段时间后再停止，散掉燃烧室内部的热
量，不至于烧坏控制电路或其他元件。
本系统中采用了２个温度传感器，其中一个用
来测量缸体温度。当缸体的温度过高时，控制水泵
的循环速度加大，如果温度继续升高就发出停机故
图８温度检测系统
障报警。另一个温度传感器是在排气口用来检测加
热器是否点火成功，如果成功就停掉电热塞，控制油
泵、风机、水泵正常工作；如果点火没有成功，则应该
３ 软件设计
空燃比Ａ／Ｆ表示空气和燃料的混合比。空燃
比是发动机运转时的一个重要参数 。］，它对尾气排
停掉油泵进入停机程序。
电压检测一直实时检测蓄电池的电压，当电压
放、加热器的效率和经济性都有很大的影响。为降
低油耗，减小排放污染，加热器采用了快燃、稀燃及
低于设定值时进入停机程序，这是为了不影响汽车
的正常启动。
分层燃烧技术。快燃的目的是加快燃烧室内均匀混
合气的燃烧速率，缩短燃烧时间，减少爆燃倾向，提
高发动机热效率。稀燃指燃烧很稀的混合气，其空
燃比一般在２０：１以上，采用稀燃技术，由于氧气充
系统软件流程图如图１０所示。
足，燃油易于完全燃烧，可以降低油耗、减少排放污
染，同时燃烧压力较低。但燃用稀混合气会降低火
焰传播速度，必须配合快燃技术。分层燃烧的实质
是采用稀薄的不均匀混合气，由外源点燃的燃烧方
式。其特点是在点火时，燃烧室内各部位混合气的
空燃比明显不同。喷油嘴附近其空燃比在１２～
１３．４左右，而在燃烧室的大部分地区具有较稀的混
合气，所以采用图９所示的控制时间周期。
风机开始启动的时候和油泵配合，随着供油量
的增加，风机的空气流量也渐渐增大，最后达到一个
比较稳定的配合比例。当要停机的时候，风机需要
继续运转一段时间来把燃烧室里面的残余油和可燃
图１１ 系统软件流程图
气体排到燃烧室外，以防下次启动时产生爆燃。
油泵开始启动时，油量渐渐增加，达到峰值后一
《新技术新工艺》・数字技术与机械加工工艺装备 ２０１１年 第８期 ・８９・
透平叶片固有频率和振型的测试方法分析＊
白 静
（宝鸡文理学院机电工程系，陕西宝鸡７２１０１６）
摘 要：以透平叶片为研究对象，采用ＬＭＳ系统对叶片的静频和振型进行了测试。单只叶片的试验
测试结果与数值计算结果吻合良好，说明所提供的叶片分析模型和静动态分析方法具有良好的工程精
度，验证了有限元计算的准确性。结果显示，装配后叶片固有频率的分散度加大，因此在以后的装配过程
中，需要对装配后各叶片固定力进行控制；如果控制难以实现，则必须对装配后的叶片的固有频率进行测
试，使固有频率及其分散达到设计要求，为此类叶片的结构优化或性能优化以及叶片的再设计提供理论
依据。
关键词：透平叶片；固有频率；测试
中图分类号：ＴＨ ４５３ 文献标志码：Ａ
ＢＡＩ Ｊｉｎｇ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｎａｔｕｒａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ ｏｆ Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｂｌａｄｅ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ８Ｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂａｏｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｒｔｓ ８Ｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｂａｏｊｉ ７２１０１６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｔａｔｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｏｆ ｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａｄｅ ｗｅｒｅ ｔｅｓｔｅｄ ｂｙ ＬＭＳ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａｄｅ，
ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｉｔｈ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ，ｂｏｔｈ ａｒｅ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ．Ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ
ｂｌａｄｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａｄｅ ｗｅｒｅ ｏｆ ｇｏｏｄ ａｃｃｕｒａｃｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｖａｌｉｄａｔｅ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｂｌａｄｅ ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｓｐｅｒｓｅ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ａｆｔｅｒ ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ，，ｓｏ ｔｈｅ ｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａｄｅ ｏｆ ｆｉｘｉｎｇ
ｆｏｒｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ，ｉｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｏｆ ｆｉｘｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｗａｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ，ｔｈｅ ｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａｄｅ ｎａｔ—
ｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｗａｓ ｔｅｓｔｅｄ ｂｙ ａｆｔｅｒ ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ ａｎｄ ｍａｋｅ ｉｔｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｒｅａｃｈ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｉｔ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｂｅｏ—
ｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｒｅｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌａｄｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａｄｅ，Ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，Ｔｅｓｔ
试验研究工作作为科学研究的一种最基本、最
重要的方法和手段，越来越受到科技界的重视。试
无线电遥测技术应用于叶片振动动态测量，开发了
应变片一无线电遥测系统 ］。２Ｏ世纪９０年代，美国
ＥＰＲＩ的Ｌｉｂｅｒｔｙ技术中心采用声发射探头研制出
一
验研究不仅可以对所研究问题的理论分析进行完善
和验证，而且在试验过程中还常常会发现一些理论 个ＳＴＡＲＳ叶片振动非接触监测系统，它可以监
研究中不容易发现的重要现象。理论结果必须经过
测叶片动频的变化，判断叶片级连接件的断裂、叶片
失速颤振的发生等［２］。２００３年，徐自力等在
试验的验证才是可靠的。由于叶片应力状况的高度
复杂性，国内外的大多数学者仍然借助于试验的方
法来揭示其内部的规律特征。１９５８年西屋公司将
Ｄｏｏｓａｎ重工的高速动平衡实验室测量了某机组高
中压转子第９级成组叶片的固有振动频率 ］。２００３
４ 结语
本设计可以实现车辆发动机的自动加热，自动
稳定温度并可监测加热状态，有效防止加热温度过
高而损坏车辆发动机。其特有的工作原理决定了其
功能不同于普通车载供暖系统。随着汽车电子控制
技术的发展，自动空调在车辆上获得了越来越多的
应用，驻车加热系统同一般加热系统、制冷系统、通
参考文献
Ｅｌｉ雷红兵，杨沁清．计算机控制快速光加热系统［Ｊ］．电子
技术应用，１９９７，２３（１２）：２０－２２．
Ｅ２］谭克俊，栾秀珍．中频加热系统ＩＧＢＴ控制、驱动及保护
电路设计［Ｊ］．现代电子技术，２００２，１１：７０—７１．
［３］戴育航．ＩＧＢＴ晶体管模块中频感应加热炉［Ｊ］．铸造，
２０００，４９（９）：５４８—５５０．
风系统有机地组合成一体，向车内提供冷暖适宜，温
度、风速、风向自动调节的气流，大大提高了车辆乘
坐舒适性。相信会有越来越多的国产轿车装备该系
统。
作者简介：冯文明（１９８２一），男，主要从事机械结构设计与控
制的研究。
收稿日期：２０１０年１２月１０日
责任编辑
《新技术新工艺》・数字技术与机械加工工艺装备２０１１年 第８期
吕菁
・９Ｏ・
2024年9月26日发(作者：连晓瑶)
基矛ＳＰＣＥ０ ６ １ Ａ芯片的驻车加热系统设计
冯文明
（桂林电子科技大学职业技术学院，广西北海５３６０００）
摘 要：介绍了一种不依赖发动机的车载辅助加热系统——驻车加热系统的．７－作原理、结构和主要
功能。根据遥控系统的要求和目标，以ＳＰＣＥ０６１Ａ为控制核心，采用陶瓷电热塞点火技术，分析了驻车加
热器供油系统、风机系统、点火系统、水泵循环系统、温度检测系统的性能和系统参数，以提高汽油的利用
率、提高导通电流、减小导通电阻，尽快地把热量传递到发动机，采用固定频率调节高、低电平时间来控制
水泵电动机的转速，以达到控制水循环速度的目的，使得该系统具有自动化程度高、结构紧凑、噪声低、热
效率高等特点。
关键词：遥控；加热；自动控制
中图分类号：Ｕ ４６７．４９９ 文献标志码：Ａ
ＦＥＮＧ Ｗｅｎｍｉｎｇ
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｐａｒｋｉｎｇ Ｈｅａｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＰＣＥ０ ６ １ Ａ Ｃｈｉｐ
（Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｇｕｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｈａｉ ５３６０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｂｏｕｔ ａ ｖｅｈｉｃｌｅ－－ａｓｓｉｓｔａｎｔ ｈｅａｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ—ｐａｒｋｉｎｇ ｈｅａｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｄｅｐｅｎｄ—
ｅｎｃｅ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｉｔｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｉｍａｒｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅｑｕｅｓｔ ａｎｄ ｔａｒｇｅｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｂｙ
ｕｓｉｎｇ ｐｌｕｇ ｔｏ ｉｇｎｉｔｅ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｏｉｌ ｓｕｐｐｌｙ，ｇａｓｓｙ，ｉｇｎｉｔｉｏｎ，ｗａｔｅｒ ｐｕｍｐ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｆｔ—
ａｌｙｚｅｄ，ｍａｋｉｎｇ ｆｕｌｌ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｏｉｌ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｉｔ ｃａｎ ｐａｓｓ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｈｅａｔ ｔｏ ｅｎｇｉｎｅ ａｓ ｓｏｏｎ ａｓ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｈａｎｇｉｎｇ
ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｉｔ ｈａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｆｉｘｅｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅ，ｐｏｓｓｅｓｓｅｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ
ｈｉｇｈ—ａｕｔｏｍａｔｉｃ，ｃｏｍｐａｃｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅ ｉｔ ｈａｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ｏｆ ｂｏｔｈ ｌｏｗ ｎｏｉｓｙ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｈｅａｔ，Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ
１ 概述
驻车加热系统最早风靡欧洲，由于欧洲一些国
家所处的地理位置特点，冬季气候温度特别低，这给
车主带来很大的不便。上下班时，车主进入寒冷的
车内，很难适应其温度，手脚容易僵硬，影响驾车；更
严重的是，水箱在低温环境下被冻而使启动较难，给
车主不仅造成不便，还会造成机械磨损，导致以下后
果：１）低温下发动机动力性、经济性和排放质量都
很差；２）环境温度在９Ｏ℃以下，发动机工作时的磨
损程度会增大好多倍（４０℃的磨损是９Ｏ℃磨损的
１２倍）。而驻车加热系统不仅克服了普通车辆加热
再起步。
１．１ 系统特点
１）独立性：无需启动发动机，即可为发动机和
车内同时提前预热。
２）自动化：预热更便捷，先进的遥控、定时系统
随时轻松地为爱车加热。
３）保护性：避免低温冷启动给发动机带来的磨
损。据研究表明一次冷启动带来的发动机磨损相当
于车辆正常行驶２００ ｋｍ，发动机的磨损有６Ｏ 是
由于冷启动造成的。所以安装驻车加热器能全面保
护发动机，使发动机的使用寿命延长３０％。
４）多功能性：解决车窗除霜、刮雪、擦雾的困
绕，为驾乘者提供一个愉快、舒适、安全的驾乘环境。
除此之外，夏季还可实现车内通风换气，实现一机多
能。
系统依赖发动机的限制，还能提高车辆加热的速度。
某些类型的驻车加热系统还提供了发动机暖机功
能，大大提高了发动机的冷启动性能，降低了冷启动
时发动机的磨损，同时提高了汽车燃油经济性口 ］。
本文设计的驻车加热系统是独立液体燃油加热
５）便捷性：结构小巧，便于安装，轻松维护，更
换车辆时可拆装到新车。
器系统，该系统通过燃油加热器加热发动机冷却液，
由强制循环水泵在汽车水路中循环，从而达到化
６）耐用性：使用寿命长达１ｏ年。
１．２ 系统构成
该驻车加热系统主要是由加热室、燃烧室、进液
管、出液管和水泵构成，如图１所示。
系统中的燃烧室与加热室相互配合，加热室的
上部连接有进液管，加热室的下部连接有出液管，出
２０１１年 第８期 ・８７・
霜、除霜、安全驾驶、车厢采暖、预热发动机减少磨损
的目的。使用预热器是为了解决低温下点火困难的
问题，而预热可以降低发动机的磨损，在汽车启动前
后，最好要怠速暖机几分钟，让水温达到７Ｏ～８Ｏ℃
《新技术新工艺》・数字技术与机械加工工艺装备
液管连接着水泵。使用时，连接进液管与发动机的
放气阀，出液管与发动机的回水管连接，启动水泵将
发动机中的冷却液通过出液管打入加热室内，由燃
烧室进行加热，再通过进液管送回发动机。本驻车
／－－－－－
加热系统将发动机中的冷却液循环加热，从而能够
使汽车发动机在低温环境中正常启动。
图４油泵控制电路
图１ 驻车加热系统结构示意图
以达到控制空气流量的目的，如图５所示。
２ 系统设计原理
驻车加热系统主要由供油系统、风机系统、点火
系统、水泵循环系统、温度检测系统构成，系统框图
如图２所示。
图５风机控制电路
２．３ 点火系统
点火系统需要在短的时间里获得一个较大的电
流，而且开关的速度要高，导电电阻也要很小才能满
足要求，本系统采用２个ＭＯＳＦＥＴ管并起来，以提
高导通电流，减小导通电阻，其控制电路如图６所
示。
圈２驻车加热系统框图
Ｔ
２．１供油系统
采用高频电磁计量泵，冲程频率可达到６０ Ｈｚ，
Ｌ
一
因此，泵的外形尺寸和质量大大降低，能够适用于各
种液体的添加。
极强的耐化学性能的泵头材质有ＰＶＣ、ＧＦＲ—
Ｐ
ＰＰ、ＰＶＤＦ和ＳＵＳ可供选择。同时所有的接液端材
质都需具有极好的耐腐蚀性，有哈氏合金Ｃ２６７、陶
瓷、氟橡胶、ＰＴＦＥ等。可通过控制器、感应器等外
接附件实现不同的自动控制过程供油。其结构如图
３所示。
图６点火控制电路
２．４水泵循环系统
水泵循环系统是为了尽快地把热量传递到发动
机的水循环系统中而设计的。水泵的速度由缸体的
采用ＭＯＳＦＥＴ管来控制固定的高电平宽度，
调节低电平时间来控制泵的工作频率以达到控制油
量的目的。其控制电路如图４所示。
２．２风机系统
温度所决定，当温度高的时候需要水循环快一些，当
温度比较低的时候水循环慢一些。所以水泵循环系
统和风机一样，都要采用调速来实现，同样该电路也
采用ＭＯＳＦＥＴ管来控制，采用固定频率调节高、低
电平时间即可（脉宽调制ＰＷＭ）控制水泵电动机的
转速，以达到控制水循环速度的目的，其控制电路如
图７所示。
通过调节风机的速度实现合适的空燃比，让油
充分的燃烧，提高燃油效率减少环境污染。对风机
的控制采用ＭＯＳＦＥＴ管，采用固定频率调节高、低
电平时间即可（脉宽调制ＰＷＭ）控制风机的转速，
・
８８・ （（新技术新工艺》・数字技术与机械加工工艺装备２０１１年 第８期
风机
／
—
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ｌ
一，ｌ
ｌ
＼
ｌ
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油泵
电热塞
——］ｌＩ｛ Ｉ 、
Ｉ
水泵
—
ｌ ｌ
—
ｈ
图９ 空燃比控制流程
Ｔ
Ｏ
图７水泵循环控制电路
２．５温度检测系统
直加热，当停止时直接停止。
温度检测系统采用了热电阻Ｐｔｌ００，其测量范
围为一２００～＋５００℃，Ａ级允许的偏差为±（０．１５
开始的时候电热塞就直接开到最大状态，以使
温度上升到最大状态时的温度，尽快点燃气体，因为
电热塞的功率很大，会消耗很多的电能，供油停止
后，电热塞再次以全功率工作一段时间，让残余的油
充分燃烧。
＋０．００２）。系统采用分压的方式来获得温度转换为
电压的值以减少成本，电路如图８所示。
水泵开始启动时处于半功率状态，到充分燃烧
的时候再调整到最大的状态，这样可达到节省电能
的目的。停止前，在风机、电热塞停止后仍用半功率
状态循环一段时间后再停止，散掉燃烧室内部的热
量，不至于烧坏控制电路或其他元件。
本系统中采用了２个温度传感器，其中一个用
来测量缸体温度。当缸体的温度过高时，控制水泵
的循环速度加大，如果温度继续升高就发出停机故
图８温度检测系统
障报警。另一个温度传感器是在排气口用来检测加
热器是否点火成功，如果成功就停掉电热塞，控制油
泵、风机、水泵正常工作；如果点火没有成功，则应该
３ 软件设计
空燃比Ａ／Ｆ表示空气和燃料的混合比。空燃
比是发动机运转时的一个重要参数 。］，它对尾气排
停掉油泵进入停机程序。
电压检测一直实时检测蓄电池的电压，当电压
放、加热器的效率和经济性都有很大的影响。为降
低油耗，减小排放污染，加热器采用了快燃、稀燃及
低于设定值时进入停机程序，这是为了不影响汽车
的正常启动。
分层燃烧技术。快燃的目的是加快燃烧室内均匀混
合气的燃烧速率，缩短燃烧时间，减少爆燃倾向，提
高发动机热效率。稀燃指燃烧很稀的混合气，其空
燃比一般在２０：１以上，采用稀燃技术，由于氧气充
系统软件流程图如图１０所示。
足，燃油易于完全燃烧，可以降低油耗、减少排放污
染，同时燃烧压力较低。但燃用稀混合气会降低火
焰传播速度，必须配合快燃技术。分层燃烧的实质
是采用稀薄的不均匀混合气，由外源点燃的燃烧方
式。其特点是在点火时，燃烧室内各部位混合气的
空燃比明显不同。喷油嘴附近其空燃比在１２～
１３．４左右，而在燃烧室的大部分地区具有较稀的混
合气，所以采用图９所示的控制时间周期。
风机开始启动的时候和油泵配合，随着供油量
的增加，风机的空气流量也渐渐增大，最后达到一个
比较稳定的配合比例。当要停机的时候，风机需要
继续运转一段时间来把燃烧室里面的残余油和可燃
图１１ 系统软件流程图
气体排到燃烧室外，以防下次启动时产生爆燃。
油泵开始启动时，油量渐渐增加，达到峰值后一
《新技术新工艺》・数字技术与机械加工工艺装备 ２０１１年 第８期 ・８９・
透平叶片固有频率和振型的测试方法分析＊
白 静
（宝鸡文理学院机电工程系，陕西宝鸡７２１０１６）
摘 要：以透平叶片为研究对象，采用ＬＭＳ系统对叶片的静频和振型进行了测试。单只叶片的试验
测试结果与数值计算结果吻合良好，说明所提供的叶片分析模型和静动态分析方法具有良好的工程精
度，验证了有限元计算的准确性。结果显示，装配后叶片固有频率的分散度加大，因此在以后的装配过程
中，需要对装配后各叶片固定力进行控制；如果控制难以实现，则必须对装配后的叶片的固有频率进行测
试，使固有频率及其分散达到设计要求，为此类叶片的结构优化或性能优化以及叶片的再设计提供理论
依据。
关键词：透平叶片；固有频率；测试
中图分类号：ＴＨ ４５３ 文献标志码：Ａ
ＢＡＩ Ｊｉｎｇ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｎａｔｕｒａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ ｏｆ Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｂｌａｄｅ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ８Ｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂａｏｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｒｔｓ ８Ｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｂａｏｊｉ ７２１０１６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｔａｔｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ ｏｆ ｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａｄｅ ｗｅｒｅ ｔｅｓｔｅｄ ｂｙ ＬＭＳ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａｄｅ，
ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｉｔｈ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ，ｂｏｔｈ ａｒｅ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ．Ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔｕｒｂｉｎｅ
ｂｌａｄｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａｄｅ ｗｅｒｅ ｏｆ ｇｏｏｄ ａｃｃｕｒａｃｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｖａｌｉｄａｔｅ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ
ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｂｌａｄｅ ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｓｐｅｒｓｅ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ａｆｔｅｒ ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ，，ｓｏ ｔｈｅ ｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａｄｅ ｏｆ ｆｉｘｉｎｇ
ｆｏｒｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ，ｉｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｏｆ ｆｉｘｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｗａｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ，ｔｈｅ ｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａｄｅ ｎａｔ—
ｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｗａｓ ｔｅｓｔｅｄ ｂｙ ａｆｔｅｒ ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ ａｎｄ ｍａｋｅ ｉｔｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｒｅａｃｈ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｉｔ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｂｅｏ—
ｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｒｅｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌａｄｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａｄｅ，Ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，Ｔｅｓｔ
试验研究工作作为科学研究的一种最基本、最
重要的方法和手段，越来越受到科技界的重视。试
无线电遥测技术应用于叶片振动动态测量，开发了
应变片一无线电遥测系统 ］。２Ｏ世纪９０年代，美国
ＥＰＲＩ的Ｌｉｂｅｒｔｙ技术中心采用声发射探头研制出
一
验研究不仅可以对所研究问题的理论分析进行完善
和验证，而且在试验过程中还常常会发现一些理论 个ＳＴＡＲＳ叶片振动非接触监测系统，它可以监
研究中不容易发现的重要现象。理论结果必须经过
测叶片动频的变化，判断叶片级连接件的断裂、叶片
失速颤振的发生等［２］。２００３年，徐自力等在
试验的验证才是可靠的。由于叶片应力状况的高度
复杂性，国内外的大多数学者仍然借助于试验的方
法来揭示其内部的规律特征。１９５８年西屋公司将
Ｄｏｏｓａｎ重工的高速动平衡实验室测量了某机组高
中压转子第９级成组叶片的固有振动频率 ］。２００３
４ 结语
本设计可以实现车辆发动机的自动加热，自动
稳定温度并可监测加热状态，有效防止加热温度过
高而损坏车辆发动机。其特有的工作原理决定了其
功能不同于普通车载供暖系统。随着汽车电子控制
技术的发展，自动空调在车辆上获得了越来越多的
应用，驻车加热系统同一般加热系统、制冷系统、通
参考文献
Ｅｌｉ雷红兵，杨沁清．计算机控制快速光加热系统［Ｊ］．电子
技术应用，１９９７，２３（１２）：２０－２２．
Ｅ２］谭克俊，栾秀珍．中频加热系统ＩＧＢＴ控制、驱动及保护
电路设计［Ｊ］．现代电子技术，２００２，１１：７０—７１．
［３］戴育航．ＩＧＢＴ晶体管模块中频感应加热炉［Ｊ］．铸造，
２０００，４９（９）：５４８—５５０．
风系统有机地组合成一体，向车内提供冷暖适宜，温
度、风速、风向自动调节的气流，大大提高了车辆乘
坐舒适性。相信会有越来越多的国产轿车装备该系
统。
作者简介：冯文明（１９８２一），男，主要从事机械结构设计与控
制的研究。
收稿日期：２０１０年１２月１０日
责任编辑
《新技术新工艺》・数字技术与机械加工工艺装备２０１１年 第８期
吕菁
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