汽車整車散熱問題整改方向與措施

陳雨 封云 朱冬青 張輝

摘 要：隨著當前我們國家對于環保的重視程度不斷提升，汽車作為環境保護當中最受重視的一環，其各方各面都受到大眾的關注。整車熱管理是汽車節能減耗當中的關鍵一環，對汽車的整車熱管理也就成為當前汽車的整改重點之一。本文主要探索了汽車整車散熱問題整改方向與措施，希望可以拋磚引玉，給同行一些啟發。

關鍵詞：汽車;整車散熱;整改

現如今，汽車整車熱管理越來越被人們意識到其重要性絲毫不亞于整車NVH、車輛安全和可靠性三方面。同時隨著節能降耗和排放污染限值的提高，整車熱管理對此還有很多方面可以進行改進。

發動機作為汽車上所有熱量的來源，其自身的冷卻問題不僅關系著發動機是否能夠正常工作，而且關系著整車駕駛安全的問題。而發動機內燃料燃燒后的熱量分配約為：30%用于做功輸出;30%由廢氣排出帶走;30%由散熱器等冷卻系統散掉;10%由發動機本體散掉。

汽車整車熱管理包括發動機自身冷卻、機艙內零部件使用安全（機艙散熱）、駕駛室內舒適度（空調系統）和底盤熱管理四方面，本文主要討論汽車整車散熱的前三個方面。這三方面問題相互影響、相互制約。下面對這三方面問題逐一進行探討。

1 發動機自身冷卻問題

問題主要為：發動機進出水口溫度過高，導致發動機水溫高報警，車輛不能繼續行駛，必須進行停車怠速，等待發動機水溫下降至報警溫度以下，才可繼續行駛。

造成此種問題的原因有以下幾方面：

（1）發動機制造加工精度低：發動機制造加工精度直接影響著燃料的有效利用率;造成燃料燃燒后少于30%的熱量用于做功輸出，多于30%的需由冷卻系統帶走散掉。

（2）發動機水套設計不合理：發動機水套內防凍液的流道內經大小，決定著防凍液與發動機的有效接觸面積。接觸面積越大，防凍液能夠帶走的熱量越多。

（3）水泵設計不合理：水泵的揚程對防凍液在整個冷卻系統內的循環起著非常重要的作用，冷卻系統內的防凍液流量必須能夠保證發動機熱達到平衡狀態。

（4）發動機冷卻系統內阻大：發動機冷卻系統中水套、散熱器、節溫器、連接膠管的走向等因素，造成防凍液在循環回路中流動時的阻力大，使得單位時間內冷卻發動機的能力降低

（5）發動機進氣溫度過高：發動機進氣溫度直接影響著發動機的燃燒，發動機進氣溫度高，導致密度下降，可能造成發動機整體熱負荷升高和燃燒不充分，輸出有用功減少等。

（6）散熱器換熱量不足：發動機多余的熱量是通過散熱器進行散發的。在保證發動機水套、水泵設計合理的情況下，散熱器散熱能力的大小，是保證發動機正常工作的重要部件。

（7）電子扇風量大小：在滿足以上條件的情況下，電子扇風量大小對整體的散熱效果有很大的影響作用。

以上7種情況中，散熱器的散熱能力和電子扇風量的大小，不僅對發動機自身的散熱問題有影響，對于其他兩方面也有很大的影響。

2 機艙散熱問題

問題主要為：發動機機艙散熱效果差，直接導致機艙內溫度高，造成一些塑料制件和電器件，使用性能下降，使用壽命縮短，嚴重的甚至可能造成火災，嚴重威脅著消費者的安全。

造成此種問題的原因有以下幾方面：

（1）電子扇風量小：電子扇的風量選擇較小，剛剛能夠滿足冷卻系統的散熱，但不能滿足機艙內對空氣流動的要求。

（2）進氣格柵進風面積小：進氣格柵應該在不影響有效進風量的基礎上滿足美觀的要求。進氣格柵有效進風面積小，會造成前端冷卻模塊的散熱效果差，且因進入機艙內的冷空氣少，對機艙內的空氣流動無法提供額外動力，造成機艙內溫度高，對零部件產生不利的影響。

（3）各冷卻零部件風阻系數大：包括冷凝器、中冷器、油冷器、散熱器自身風阻系數較大，疊加在一起，造成外部冷風通過進氣格柵后進入機艙內時，風速逐層降低，對各零部件的冷卻效果明顯降低，往往造成散熱器的散熱效果差。

（4）上部進氣格柵開口角度不合理：進氣格柵一般分為上下兩部分，且上部進氣格柵往往向下傾斜一定的角度，其作用是為換熱器的上部分提供冷卻風，開口角度直接關系著冷風是否能吹到換熱器上，進而影響進入機艙的總風量。

（5）前端冷卻模塊與機艙總成的密封性差：此處密封性差，導致冷卻風經過進氣格柵后，大部分風由縫隙直接從發動機艙下部排出，未充分經過機艙內部，導致機艙內熱積聚。

（6）發動機艙內布置不合理：發動機艙內除發動機外，還有各種線束和零部件，如果布置雜亂無序，可能導致冷卻風無法順暢的流過機艙，且有可能造成機艙內壓力過高，不利于冷風的進入，造成前端冷卻模塊散熱效果差。

（7）發動機艙內高溫熱源（除發動機）布置不合理：例如前排氣，由排氣歧管、催化器等高溫熱源，如若布置不合理，直接可能導致機艙內溫度較高，甚至有可能直接造成一些零部件受到損壞，更有甚者，可能造成火災等。

（8）各零部件耐受溫度低：一些橡膠或塑料零部件使用的材料耐受溫度較低，不能適應機艙內相對較高的環境溫度，造成橡膠或塑料材質使用功能降低，甚至造成不可逆的變化。

以上8種情況中，電子扇風量小和進氣格柵進風面積小，不僅對機艙散熱效果差有影響，對其他兩方面也有一定的影響。

3 駕駛室內舒適度（空調系統）問題

（1）冷凝器散熱效果差：冷凝器散熱效果差，直接造成空調系統壓力高（高壓和低壓），進入膨脹閥的制冷劑溫度高，導致出風口溫度高，空調降溫效果差。

（2）壓縮機排量低：壓縮機作為制冷劑在空調系統內流動的動力源，其提供的動力大小，直接決定著制冷劑流動的快慢和流量大小，間接影響空調系統的制冷量，進而影響制冷效果。

（3）空調系統制冷量不足：空調系統的制冷量設計不足，在設計階段，考慮各種導熱、傳熱、使用環境和工況等因素不夠全面，造成存在制冷量“先天性”不足。

（4）空調系統匹配不合理：空調系統內每個零部件均可以滿足相應的要求，但組合在一起后，不能將整個系統的性能發揮出來，需要對整個系統進行匹配，達到性能最佳。

（5）空調系統制冷劑加注量多：系統運行時，高低壓力均較高，造成冷凝器、蒸發器的換熱效果降低，空調制冷效果差。

（6）空調系統制冷劑加注量不足：系統運行時，因無足夠的制冷劑，造成高壓壓力較低，低壓壓力較高，出風口溫度高，空調系統降溫效果差。

（7）膨脹閥開度小：系統運行時，高低壓壓力、空調制冷效果均介于多制冷劑和缺制冷劑之間。

（8）蒸發器換熱量小：系統運行時，高低壓壓力均較低，蒸發器表面容易出現結霜現象，同時出風口溫度異于正常值，進而降低空調系統的制冷效果。

（9）HVAC風道漏風：風道漏風后，空調系統運行正常，但會直接造成出風口溫度升高，導致駕駛室內舒適度較差。

（10）HVAC內風門關閉不嚴：空調系統運行正常，但出風口溫度出現突然上升，致使駕駛室內溫度升高，舒適性降低。

（11）出風口吹風方向設計不合理：空調出風口方向直接影響著駕駛室內前部和后部的溫度均勻性，造成空調系統的制冷效果不能完全的發揮出來或者不能完全的體現出來，同樣對人體的舒適性造成一定的影響。

（12）駕駛室內的流場不合理：駕駛室內流場不合理，空調系統工作正常，但前后部區域的溫度有一定的差距，同時風量有較大的差別，影響空調系統制冷效果的顯現，造成誤認為空調系統的性能不滿足要求。

（13）駕駛室密封性差：造成駕駛室內外形成對流，駕駛室內熱負荷升高，增大空調系統的制冷負擔，而空調工作正常，出風口溫度較低，但駕駛室內舒適性較差。

（14）駕駛室內頂棚隔熱性差：高于正常值的熱量通過頂棚，傳導到駕駛室內，直接造成駕駛室內溫度維持在較高的水平。

（15）鼓風機風量較小：鼓風機風量小，空調出風口溫度很低，且蒸發器表面有可能結霜，進而造成空調頻繁斷開、吸合。不僅造成空調舒適性略差，而且還造成駕駛舒適性變差。

（16）電子扇風量小：電子扇風量小，造成空調系統中冷凝器散熱差，高壓壓力和低壓壓力均偏高，出風口溫度較高，制冷效果不好，駕駛室內舒適性差。

（17）前端冷卻模塊密封性差：與電子扇風量小造成的結果一樣。

對于空調系統的問題，往往是其中的一方面影響整個系統的性能。所以對這方面的問題排查，不能只看表面現象就下定結論，而應該根據出現的現象，橫向和縱向綜合考慮，查找出真因所在;在整改的過程中，要注意對其他方面的影響。

根據車輛的設計計算報告書，可以迅速排查各系統的設計值是否滿足要求，再根據以上所列各種問題現象可以查找到整車散熱其他方面的問題，并對其進行相應改進，大部分問題均可以解決。

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