论文部分内容阅读
摘 要：随着当前我们国家对于环保的重视程度不断提升，汽车作为环境保护当中最受重视的一环，其各方各面都受到大众的关注。整车热管理是汽车节能减耗当中的关键一环，对汽车的整车热管理也就成为当前汽车的整改重点之一。本文主要探索了汽车整车散热问题整改方向与措施，希望可以抛砖引玉，给同行一些启发。
关键词：汽车;整车散热;整改
现如今，汽车整车热管理越来越被人们意识到其重要性丝毫不亚于整车NVH、车辆安全和可靠性三方面。同时随着节能降耗和排放污染限值的提高，整车热管理对此还有很多方面可以进行改进。
发动机作为汽车上所有热量的来源，其自身的冷却问题不仅关系着发动机是否能够正常工作，而且关系着整车驾驶安全的问题。而发动机内燃料燃烧后的热量分配约为：30%用于做功输出;30%由废气排出带走;30%由散热器等冷却系统散掉;10%由发动机本体散掉。
汽车整车热管理包括发动机自身冷却、机舱内零部件使用安全（机舱散热）、驾驶室内舒适度（空调系统）和底盘热管理四方面，本文主要讨论汽车整车散热的前三个方面。这三方面问题相互影响、相互制约。下面对这三方面问题逐一进行探讨。
1 发动机自身冷却问题
问题主要为：发动机进出水口温度过高，导致发动机水温高报警，车辆不能继续行驶，必须进行停车怠速，等待发动机水温下降至报警温度以下，才可继续行驶。
造成此种问题的原因有以下几方面：
（1）发动机制造加工精度低：发动机制造加工精度直接影响着燃料的有效利用率;造成燃料燃烧后少于30%的热量用于做功输出，多于30%的需由冷却系统带走散掉。
（2）发动机水套设计不合理：发动机水套内防冻液的流道内经大小，决定着防冻液与发动机的有效接触面积。接触面积越大，防冻液能够带走的热量越多。
（3）水泵设计不合理：水泵的扬程对防冻液在整个冷却系统内的循环起着非常重要的作用，冷却系统内的防冻液流量必须能够保证发动机热达到平衡状态。
（4）发动机冷却系统内阻大：发动机冷却系统中水套、散热器、节温器、连接胶管的走向等因素，造成防冻液在循环回路中流动时的阻力大，使得单位时间内冷却发动机的能力降低
（5）发动机进气温度过高：发动机进气温度直接影响着发动机的燃烧，发动机进气温度高，导致密度下降，可能造成发动机整体热负荷升高和燃烧不充分，输出有用功减少等。
（6）散热器换热量不足：发动机多余的热量是通过散热器进行散发的。在保证发动机水套、水泵设计合理的情况下，散热器散热能力的大小，是保证发动机正常工作的重要部件。
（7）电子扇风量大小：在满足以上条件的情况下，电子扇风量大小对整体的散热效果有很大的影响作用。
以上7种情况中，散热器的散热能力和电子扇风量的大小，不仅对发动机自身的散热问题有影响，对于其他两方面也有很大的影响。
2 机舱散热问题
问题主要为：发动机机舱散热效果差，直接导致机舱内温度高，造成一些塑料制件和电器件，使用性能下降，使用寿命缩短，严重的甚至可能造成火灾，严重威胁着消费者的安全。
造成此种问题的原因有以下几方面：
（1）电子扇风量小：电子扇的风量选择较小，刚刚能够满足冷却系统的散热，但不能满足机舱内对空气流动的要求。
（2）进气格栅进风面积小：进气格栅应该在不影响有效进风量的基础上满足美观的要求。进气格栅有效进风面积小，会造成前端冷却模块的散热效果差，且因进入机舱内的冷空气少，对机舱内的空气流动无法提供额外动力，造成机舱内温度高，对零部件产生不利的影响。
（3）各冷却零部件风阻系数大：包括冷凝器、中冷器、油冷器、散热器自身风阻系数较大，疊加在一起，造成外部冷风通过进气格栅后进入机舱内时，风速逐层降低，对各零部件的冷却效果明显降低，往往造成散热器的散热效果差。
（4）上部进气格栅开口角度不合理：进气格栅一般分为上下两部分，且上部进气格栅往往向下倾斜一定的角度，其作用是为换热器的上部分提供冷却风，开口角度直接关系着冷风是否能吹到换热器上，进而影响进入机舱的总风量。
（5）前端冷却模块与机舱总成的密封性差：此处密封性差，导致冷却风经过进气格栅后，大部分风由缝隙直接从发动机舱下部排出，未充分经过机舱内部，导致机舱内热积聚。
（6）发动机舱内布置不合理：发动机舱内除发动机外，还有各种线束和零部件，如果布置杂乱无序，可能导致冷却风无法顺畅的流过机舱，且有可能造成机舱内压力过高，不利于冷风的进入，造成前端冷却模块散热效果差。
（7）发动机舱内高温热源（除发动机）布置不合理：例如前排气，由排气歧管、催化器等高温热源，如若布置不合理，直接可能导致机舱内温度较高，甚至有可能直接造成一些零部件受到损坏，更有甚者，可能造成火灾等。
（8）各零部件耐受温度低：一些橡胶或塑料零部件使用的材料耐受温度较低，不能适应机舱内相对较高的环境温度，造成橡胶或塑料材质使用功能降低，甚至造成不可逆的变化。
以上8种情况中，电子扇风量小和进气格栅进风面积小，不仅对机舱散热效果差有影响，对其他两方面也有一定的影响。
3 驾驶室内舒适度（空调系统）问题
（1）冷凝器散热效果差：冷凝器散热效果差，直接造成空调系统压力高（高压和低压），进入膨胀阀的制冷剂温度高，导致出风口温度高，空调降温效果差。
（2）压缩机排量低：压缩机作为制冷剂在空调系统内流动的动力源，其提供的动力大小，直接决定着制冷剂流动的快慢和流量大小，间接影响空调系统的制冷量，进而影响制冷效果。
（3）空调系统制冷量不足：空调系统的制冷量设计不足，在设计阶段，考虑各种导热、传热、使用环境和工况等因素不够全面，造成存在制冷量“先天性”不足。 （4）空调系统匹配不合理：空调系统内每个零部件均可以满足相应的要求，但组合在一起后，不能将整个系统的性能发挥出来，需要对整个系统进行匹配，达到性能最佳。
（5）空调系统制冷剂加注量多：系统运行时，高低压力均较高，造成冷凝器、蒸发器的换热效果降低，空调制冷效果差。
（6）空调系统制冷剂加注量不足：系统运行时，因无足够的制冷剂，造成高压压力较低，低压压力较高，出风口温度高，空调系统降温效果差。
（7）膨胀阀开度小：系统运行时，高低压压力、空调制冷效果均介于多制冷剂和缺制冷剂之间。
（8）蒸发器换热量小：系统运行时，高低压压力均较低，蒸发器表面容易出现结霜现象，同时出风口温度异于正常值，进而降低空调系統的制冷效果。
（9）HVAC风道漏风：风道漏风后，空调系统运行正常，但会直接造成出风口温度升高，导致驾驶室内舒适度较差。
（10）HVAC内风门关闭不严：空调系统运行正常，但出风口温度出现突然上升，致使驾驶室内温度升高，舒适性降低。
（11）出风口吹风方向设计不合理：空调出风口方向直接影响着驾驶室内前部和后部的温度均匀性，造成空调系统的制冷效果不能完全的发挥出来或者不能完全的体现出来，同样对人体的舒适性造成一定的影响。
（12）驾驶室内的流场不合理：驾驶室内流场不合理，空调系统工作正常，但前后部区域的温度有一定的差距，同时风量有较大的差别，影响空调系统制冷效果的显现，造成误认为空调系统的性能不满足要求。
（13）驾驶室密封性差：造成驾驶室内外形成对流，驾驶室内热负荷升高，增大空调系统的制冷负担，而空调工作正常，出风口温度较低，但驾驶室内舒适性较差。
（14）驾驶室内顶棚隔热性差：高于正常值的热量通过顶棚，传导到驾驶室内，直接造成驾驶室内温度维持在较高的水平。
（15）鼓风机风量较小：鼓风机风量小，空调出风口温度很低，且蒸发器表面有可能结霜，进而造成空调频繁断开、吸合。不仅造成空调舒适性略差，而且还造成驾驶舒适性变差。
（16）电子扇风量小：电子扇风量小，造成空调系统中冷凝器散热差，高压压力和低压压力均偏高，出风口温度较高，制冷效果不好，驾驶室内舒适性差。
（17）前端冷却模块密封性差：与电子扇风量小造成的结果一样。
对于空调系统的问题，往往是其中的一方面影响整个系统的性能。所以对这方面的问题排查，不能只看表面现象就下定结论，而应该根据出现的现象，横向和纵向综合考虑，查找出真因所在;在整改的过程中，要注意对其他方面的影响。
根据车辆的设计计算报告书，可以迅速排查各系统的设计值是否满足要求，再根据以上所列各种问题现象可以查找到整车散热其他方面的问题，并对其进行相应改进，大部分问题均可以解决。
参考文献：
[1]童正明，杨秋香，殷园，等. 一种模拟汽车散热器空气出口温度的新方法[J]. 内燃机工程，2016，（4）：181-186.
[2]杜雪涛，王玉珏，李勇，等. 水冷型热管散热器水冷板结构的数值模拟及试验研究[J]. 机械设计与制造，2016，（2）：12-16.
[3]郭健忠，徐敏，张光德，等. 汽车散热器的性能分析及翅片结构优化[J]. 科学技术与工程，2016，（26）：58-64.
关键词：汽车;整车散热;整改
现如今，汽车整车热管理越来越被人们意识到其重要性丝毫不亚于整车NVH、车辆安全和可靠性三方面。同时随着节能降耗和排放污染限值的提高，整车热管理对此还有很多方面可以进行改进。
发动机作为汽车上所有热量的来源，其自身的冷却问题不仅关系着发动机是否能够正常工作，而且关系着整车驾驶安全的问题。而发动机内燃料燃烧后的热量分配约为：30%用于做功输出;30%由废气排出带走;30%由散热器等冷却系统散掉;10%由发动机本体散掉。
汽车整车热管理包括发动机自身冷却、机舱内零部件使用安全（机舱散热）、驾驶室内舒适度（空调系统）和底盘热管理四方面，本文主要讨论汽车整车散热的前三个方面。这三方面问题相互影响、相互制约。下面对这三方面问题逐一进行探讨。
1 发动机自身冷却问题
问题主要为：发动机进出水口温度过高，导致发动机水温高报警，车辆不能继续行驶，必须进行停车怠速，等待发动机水温下降至报警温度以下，才可继续行驶。
造成此种问题的原因有以下几方面：
（1）发动机制造加工精度低：发动机制造加工精度直接影响着燃料的有效利用率;造成燃料燃烧后少于30%的热量用于做功输出，多于30%的需由冷却系统带走散掉。
（2）发动机水套设计不合理：发动机水套内防冻液的流道内经大小，决定着防冻液与发动机的有效接触面积。接触面积越大，防冻液能够带走的热量越多。
（3）水泵设计不合理：水泵的扬程对防冻液在整个冷却系统内的循环起着非常重要的作用，冷却系统内的防冻液流量必须能够保证发动机热达到平衡状态。
（4）发动机冷却系统内阻大：发动机冷却系统中水套、散热器、节温器、连接胶管的走向等因素，造成防冻液在循环回路中流动时的阻力大，使得单位时间内冷却发动机的能力降低
（5）发动机进气温度过高：发动机进气温度直接影响着发动机的燃烧，发动机进气温度高，导致密度下降，可能造成发动机整体热负荷升高和燃烧不充分，输出有用功减少等。
（6）散热器换热量不足：发动机多余的热量是通过散热器进行散发的。在保证发动机水套、水泵设计合理的情况下，散热器散热能力的大小，是保证发动机正常工作的重要部件。
（7）电子扇风量大小：在满足以上条件的情况下，电子扇风量大小对整体的散热效果有很大的影响作用。
以上7种情况中，散热器的散热能力和电子扇风量的大小，不仅对发动机自身的散热问题有影响，对于其他两方面也有很大的影响。
2 机舱散热问题
问题主要为：发动机机舱散热效果差，直接导致机舱内温度高，造成一些塑料制件和电器件，使用性能下降，使用寿命缩短，严重的甚至可能造成火灾，严重威胁着消费者的安全。
造成此种问题的原因有以下几方面：
（1）电子扇风量小：电子扇的风量选择较小，刚刚能够满足冷却系统的散热，但不能满足机舱内对空气流动的要求。
（2）进气格栅进风面积小：进气格栅应该在不影响有效进风量的基础上满足美观的要求。进气格栅有效进风面积小，会造成前端冷却模块的散热效果差，且因进入机舱内的冷空气少，对机舱内的空气流动无法提供额外动力，造成机舱内温度高，对零部件产生不利的影响。
（3）各冷却零部件风阻系数大：包括冷凝器、中冷器、油冷器、散热器自身风阻系数较大，疊加在一起，造成外部冷风通过进气格栅后进入机舱内时，风速逐层降低，对各零部件的冷却效果明显降低，往往造成散热器的散热效果差。
（4）上部进气格栅开口角度不合理：进气格栅一般分为上下两部分，且上部进气格栅往往向下倾斜一定的角度，其作用是为换热器的上部分提供冷却风，开口角度直接关系着冷风是否能吹到换热器上，进而影响进入机舱的总风量。
（5）前端冷却模块与机舱总成的密封性差：此处密封性差，导致冷却风经过进气格栅后，大部分风由缝隙直接从发动机舱下部排出，未充分经过机舱内部，导致机舱内热积聚。
（6）发动机舱内布置不合理：发动机舱内除发动机外，还有各种线束和零部件，如果布置杂乱无序，可能导致冷却风无法顺畅的流过机舱，且有可能造成机舱内压力过高，不利于冷风的进入，造成前端冷却模块散热效果差。
（7）发动机舱内高温热源（除发动机）布置不合理：例如前排气，由排气歧管、催化器等高温热源，如若布置不合理，直接可能导致机舱内温度较高，甚至有可能直接造成一些零部件受到损坏，更有甚者，可能造成火灾等。
（8）各零部件耐受温度低：一些橡胶或塑料零部件使用的材料耐受温度较低，不能适应机舱内相对较高的环境温度，造成橡胶或塑料材质使用功能降低，甚至造成不可逆的变化。
以上8种情况中，电子扇风量小和进气格栅进风面积小，不仅对机舱散热效果差有影响，对其他两方面也有一定的影响。
3 驾驶室内舒适度（空调系统）问题
（1）冷凝器散热效果差：冷凝器散热效果差，直接造成空调系统压力高（高压和低压），进入膨胀阀的制冷剂温度高，导致出风口温度高，空调降温效果差。
（2）压缩机排量低：压缩机作为制冷剂在空调系统内流动的动力源，其提供的动力大小，直接决定着制冷剂流动的快慢和流量大小，间接影响空调系统的制冷量，进而影响制冷效果。
（3）空调系统制冷量不足：空调系统的制冷量设计不足，在设计阶段，考虑各种导热、传热、使用环境和工况等因素不够全面，造成存在制冷量“先天性”不足。 （4）空调系统匹配不合理：空调系统内每个零部件均可以满足相应的要求，但组合在一起后，不能将整个系统的性能发挥出来，需要对整个系统进行匹配，达到性能最佳。
（5）空调系统制冷剂加注量多：系统运行时，高低压力均较高，造成冷凝器、蒸发器的换热效果降低，空调制冷效果差。
（6）空调系统制冷剂加注量不足：系统运行时，因无足够的制冷剂，造成高压压力较低，低压压力较高，出风口温度高，空调系统降温效果差。
（7）膨胀阀开度小：系统运行时，高低压压力、空调制冷效果均介于多制冷剂和缺制冷剂之间。
（8）蒸发器换热量小：系统运行时，高低压压力均较低，蒸发器表面容易出现结霜现象，同时出风口温度异于正常值，进而降低空调系統的制冷效果。
（9）HVAC风道漏风：风道漏风后，空调系统运行正常，但会直接造成出风口温度升高，导致驾驶室内舒适度较差。
（10）HVAC内风门关闭不严：空调系统运行正常，但出风口温度出现突然上升，致使驾驶室内温度升高，舒适性降低。
（11）出风口吹风方向设计不合理：空调出风口方向直接影响着驾驶室内前部和后部的温度均匀性，造成空调系统的制冷效果不能完全的发挥出来或者不能完全的体现出来，同样对人体的舒适性造成一定的影响。
（12）驾驶室内的流场不合理：驾驶室内流场不合理，空调系统工作正常，但前后部区域的温度有一定的差距，同时风量有较大的差别，影响空调系统制冷效果的显现，造成误认为空调系统的性能不满足要求。
（13）驾驶室密封性差：造成驾驶室内外形成对流，驾驶室内热负荷升高，增大空调系统的制冷负担，而空调工作正常，出风口温度较低，但驾驶室内舒适性较差。
（14）驾驶室内顶棚隔热性差：高于正常值的热量通过顶棚，传导到驾驶室内，直接造成驾驶室内温度维持在较高的水平。
（15）鼓风机风量较小：鼓风机风量小，空调出风口温度很低，且蒸发器表面有可能结霜，进而造成空调频繁断开、吸合。不仅造成空调舒适性略差，而且还造成驾驶舒适性变差。
（16）电子扇风量小：电子扇风量小，造成空调系统中冷凝器散热差，高压压力和低压压力均偏高，出风口温度较高，制冷效果不好，驾驶室内舒适性差。
（17）前端冷却模块密封性差：与电子扇风量小造成的结果一样。
对于空调系统的问题，往往是其中的一方面影响整个系统的性能。所以对这方面的问题排查，不能只看表面现象就下定结论，而应该根据出现的现象，横向和纵向综合考虑，查找出真因所在;在整改的过程中，要注意对其他方面的影响。
根据车辆的设计计算报告书，可以迅速排查各系统的设计值是否满足要求，再根据以上所列各种问题现象可以查找到整车散热其他方面的问题，并对其进行相应改进，大部分问题均可以解决。
参考文献：
[1]童正明，杨秋香，殷园，等. 一种模拟汽车散热器空气出口温度的新方法[J]. 内燃机工程，2016，（4）：181-186.
[2]杜雪涛，王玉珏，李勇，等. 水冷型热管散热器水冷板结构的数值模拟及试验研究[J]. 机械设计与制造，2016，（2）：12-16.
[3]郭健忠，徐敏，张光德，等. 汽车散热器的性能分析及翅片结构优化[J]. 科学技术与工程，2016，（26）：58-64.