电动水阀对某混动车型油耗的影响分析

0 前言

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在某些混动车型上，为了提升整车效率，冷却系统采用主动控制技术，通过电动水阀实现冷却系统冷却液温度的精确控制，提升了系统的响应速度，改善了整车的能耗。本文基于 AMEsim 仿真平台分析了电动水阀对某混动车型的油耗影响，为高效热管理系统开发提供参考。

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1 电动水阀原理

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某车型的冷却系统原理如图 1 所示。变速器回路与暖风回路、发动机小循环回路并联，在变速器支路的进口或出口安装有蜡式节温器，其目的是在发动机冷启动时优先提升发动机冷却液温度，以提高发动机效率，当发动机冷却液温度升至一定温度时，利用热水使其开起，从而使变速器支路流通，利用发动机热水为变速器油加热，进而提升变速器效率。

图 1 冷却系统原理

实际应用过程中，由于变速器节温器在开起前，变速器水路处于不流通状态，蜡式节温器周围冷却液温度仅依靠冷却液的热传导来传递，导致节温器开起延迟较大。这使得当发动机冷却液温度已处于较高水平 时，变速器水路仍处于关闭状态，变速器油温上升较慢， 效率较低，整车表现为油耗增加。

为解决此问题，我们将变速器节温器由蜡式更换为电动水阀。电动水阀可根据发动机冷却液温度，通过 ECU 控制其开起或关闭，具有响应快、控制精准的特点。

2 电动水阀策略

通过竞品车型性能测试解析，获得了标杆车电动水阀控制逻辑，如表 1 所示。

3 仿真条件

选取典型工况 WLTC，模拟客户常温 25℃和零下 25℃电动水阀对冷却系统温升和油耗影响。

4 仿真模型

图 2 为基于 AMEsim 仿真平台搭建的整车热管理系统一维模型，包括冷却系统、车辆行驶系统和前端模块。

图 2 仿真模型

该模型模拟了原车状态下的冷却液温度与油温变化过程。试验与仿真的油耗结果对比，如表 2 所示， 二者吻合良好，误差控制在 2.7% 以内，表明模型与试验数据的趋势一致。因此，该模型适用于温升及油耗的仿真分析。

5 结果与分析

变速器阀效果预测

（1）常温（25 ℃）变速器阀温升效果分析

如图 3 所示，在常温（25 ℃）环境下，水阀于 286 s 后开起。此时发动机冷却液温度高于油温，通过油冷器对变速器油进行加热。由于蜡式节温器基本处于关闭状态，导致在整个循环中，变速器油温上升速度相对较慢，从而影响了变速器效率。

图 3 常温 25℃变速器阀与节温器效果对比

（2）低温（-25 ℃）变速器阀温升效果

如图 4 所示，在 -25 ℃环境下，水阀于 600 s 后开起， 变速器油温在 714 s 时达到 60 ℃的理想温度。在一个时长 30 min 的循环内，冷却液温度基本达到平衡。相比之下，原车（无此阀）的变速器油温仅能达到 50 ℃ 左右，导致油温长时间处于较低水平，无法进入高效工作温度区间。

图 4 -25℃变速器阀与节温器效果对比

（3）低温（-25 ℃）与常温（25 ℃）下带阀油耗预测

不同环境温度下，加装变速器阀对油耗的影响见表 3。结果表明，环境温度越低，该阀的节油效果越显著。这主要是因为加装该阀后，变速器油温能更快地上升至理想工作温度。

6 结语

本文阐述了变速器电动水阀的节油原理，并基于 AMEsim 仿真平台搭建了该阀对系统影响的仿真模型。 仿真结果表明：在特定工况下，加装该阀可使变速器油温提升约 3 ℃，达到 80 ℃所需时间缩短 7 min，油耗改善幅度预测为 0.6%。在 -25 ℃的低温条件下，原车变速器油温仅为 50 ℃，而加装该阀后油温可稳定在 83 ℃，相应的油耗改善幅度预测可达 1.4%。

参考文献

[1] 徐龙 , 袁丽 , 武迈 . 空调电动水阀可靠性改进及提升 [J]. 机械研究与应用 , 2022(4): 193-195.

[2] 孙影 . 某混合动力增程器总成设计及仿真 [J]. 汽车制造业 , 2025(3): 31-34.

[3] 李强 , 明玲玲 , 王东荣 . 某混合动力车型热管理系统中温回路的设计优化 [J]. 小型内燃机与车辆技术 , 2025(1): 56-59.

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