汽车冷却系统热管理研究

汽车冷却系统热管理研究

陈肯

安徽江淮汽车集团股份有限公司    安徽合肥   230601

摘要：对汽车冷却系统热管理进行科学合理的设计，能够为汽车发动机的运行提供良好的环境，进而保证发动机处于良好的运行状态，为汽车的安全稳定运行提供可靠的保障。本文对汽车冷却系统热管理进行了深入研究。

关键词：汽车；冷却系统；热管理

随着我国汽车工业发展步伐的不断加快，我国各个城市汽车的保有量不断的提升。汽车冷却系统在汽车运行过程中发挥了关键性的作用，主要是能够将汽车运行过程中产生的热量进行散发，从而减少汽车发动机的热量，保证汽车发动机处于良好的运行温度环境下。汽车发动机如果在较为严寒的温度下运行，会加快汽车发动机不同组件磨损的速度，导致汽车发动机的工作效率降低，并且极易出现污染物过多的情况。汽车冷系统热管理的有效的应用，能够极大的提升汽车发动机在寒冷温度环境下实现快速升温的需求。汽车冷却系统充分利用了水泵带动冷却介质，将发动机和空气间的热量进行有效的交换，同时也增加了汽车发动机各个零部件之间匹配度，将零部件的性能和作用得到最大化的发挥，所以，对汽车冷却系统热管理进行深入的研究具有非常重要的意义。

一、冷却系统水流量建模分析

汽车冷却系统热管理过程中需要对冷却系统水流量进行分析，并且要根据汽车冷却系统各个组成部件的功能和作用，对于零部件之间的连接关系进行明确，并以此作为基础构建较为完善的冷却系统水流量分析模型。通过对汽车冷却系统工作的原理进行分析后，可以充分利用FLOWMASTER软件构建冷却系统的分析模型。本文在研究过程中选择的是DCT双离合变速箱进行研究，所以，在研究过程中需要充分考虑变速箱中的DTC冷却器的工作状态。通过将车辆冷却系统的几何模型实施离散化分析，并且将收集到的变速箱各个部件的运转数据以及水泵数据等进行分析和处理，并且获取最终的仿真分析模式。利用构建的模型还能够对不同转速的冷却系统散热器的支路流量以及增压器支路的流量等实施精准的分析。另外，在对汽车冷却系统运转过程中整体的水流量进行仿真实验的过程中，有效的证实了构建研究模型的有效性。在对汽车冷却系统水流量开展试验的过程中，需要使用非接触式的温度传感器，这样对变速箱温度检测的准确度更高，在试验检测数据处于稳定状态后，对检测的数值进行读取，这样可以有效地提升数据测试结构的可靠性。

二、冷却系统热分析建模分析              汽车冷却系统热在分析过程中通过构建分析模型的方式，有效的提升分析的精准性，由于对冷却系统水流量检测数据的基础上构建了具体的冷却系统水流量模型，并且通过更换一些零部件，从而实现了对冷却系统热分析模型的构建。通过对冷却系统部分模型进行更换后，能够获得汽车运行的具体数据值，并且对汽车发动机的运行温度进行了准确的监测，当汽车运行速度较慢且在爬坡的状态下，发动机出水口的水温已经严重超过了限定的110℃值，出现这种情况的主要原因是由于汽车行驶的速度相对较低，促使发动机的进风量较少所产生的。当汽车以每小时60公里的速度行驶，并且爬坡度为8.7%的状态下运行时，汽车发动机的出水口温度测量为115℃，也严重超过了汽车发动机水温的最高限定值110℃，出现这种情况的原因分析为汽车发动机发热量极大的提高，但是车辆运行的速度增加的进风量并不能将发动机的热量全部带走，进而促使发动机出水口的温度发生了显著的提升。在汽车行驶速度在每小时130公里的情况下，汽车发动机出水口的温度测量为104℃，并没有超过限定的最高水温值110℃，这是由于汽车在高速行驶的状态下，进风量获得了较大的提升，并且能够将发动机过热的热量带走。

三、冷却系统热平衡试验

构建试验模型是为了对汽车冷却系统热管理进行分析，为了对构建模型分析的准确性进行验证，需要利用热平衡转毂试验台架开展有效的验证。热平衡试验转毂试验台架的有效利用能够对光照强度和风速等影响因素进行融合分析，并且对这些环境参数的数值进行合理的控制，并且汽车在运行过程中的坡度负载以及试验车辆的运行速度等都能够利用过台架实现良好的控制。为了能够得到更加准确的试验数据，对汽车散热器和中冷器等器件表面的温度进行精准的采集，需要将采集到的温度利用传感器实施矩阵布置，从而获得在不同位置设定测点的温度传感器的测试温度值。另外还可以利用汽车暖风水温传感器对汽车暖风进出口的水温值进行精准的测量，并且与设定的最高温度值110摄氏度进行对比判断分析。通过对汽车运行过程中三种行驶速度和相应的档位进行热平衡工况试验，最终得到了在不同热平衡工况下，汽车发动机进出水口温度的具体数值存在显著的差别。通过对采集到的温度数值进行分析后，得到了发动机进水口温度最大的误差为2.2℃，出水口的最大温度值误差在2.4℃，由此可以证实构建的汽车冷却系统热平衡分析模型具有一定的可行性和可靠性。

四、汽车冷却系统热管理优化措施

对优化思路进行分析，汽车在四挡档位，行驶速度在每小时60千米的热平衡工况下，发动机进水口的水温值已经超过了限定的110℃，所以，需要对冷却系统热管理进行合理的优化，从而将发动机进水口的温度进行有效的降低。在优化前需要明确优化思路，即增加冷却液的流量和不同部件散热的进风量，本文在研究过程中主要是从增加不同散热部件的进风量角度考虑优化。为了实现良好的发动机散热效果，在中冷器周围还加设了聚风板，充分利用聚风板提高汽车中冷器的通风量，进而实现降低增压空气温度值的目标。                                         

结束语：

对汽车冷却热管理系统进行深入研究的过程中，通过构建冷却系统热分析模型，利用热平衡试验转毂台架试验证实了构建的分析模型的可靠性，并且对汽车冷却系统热管理提出了具体的优化路径，为汽车冷却系统热管理的开发提供一定的参考。                                                                                   

参考文献：

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