傳統(tǒng)汽油車熱管理系統(tǒng)與技術(shù)應(yīng)用分析

于 杰

奇瑞商用車(安徽)有限公司 安徽 蕪湖 241012

汽車熱管理系統(tǒng)涉及到的一個(gè)重要問題是熱管理系統(tǒng)和車輛運(yùn)行過程中的匹配性和整個(gè)熱管理系統(tǒng)的有效控制。熱管理系統(tǒng)要充分發(fā)揮出實(shí)際效能必須要依靠有效的控制策略，控制對(duì)象涉及到水泵轉(zhuǎn)速、電控節(jié)溫器閥門開度和冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等。應(yīng)當(dāng)結(jié)合汽車具體運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境情況，科學(xué)制定電控?zé)峁芾硐到y(tǒng)策略，確保汽車在各種外部環(huán)境之下都能夠處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)。

1 整車熱管理系統(tǒng)分析

整車熱管理系統(tǒng)屬于從汽車整體性出發(fā)，依靠有效措施對(duì)汽車內(nèi)部熱量傳遞進(jìn)行合理控制的系統(tǒng)。現(xiàn)代化的熱管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)以及潤(rùn)滑系統(tǒng)、暖風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)外影響因素等，選擇系統(tǒng)化、模塊化的策略將上述系統(tǒng)予以合理集成，從而最終形成一個(gè)更加科學(xué)的整車熱管理系統(tǒng)。它應(yīng)當(dāng)按照行車狀態(tài)和環(huán)境情況，能夠自動(dòng)對(duì)冷卻強(qiáng)度予以調(diào)整，從而確保汽車內(nèi)部各個(gè)部件都能夠處于最佳的溫度環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)汽車性能予以有效優(yōu)化，促進(jìn)燃油經(jīng)濟(jì)性以及駕駛舒適度的有效提升，所以深入研究更加科學(xué)可靠的熱管理系統(tǒng)有助于提升發(fā)動(dòng)機(jī)功率，優(yōu)化行車經(jīng)濟(jì)性，是我們實(shí)際工作中需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。

針對(duì)傳統(tǒng)汽油車而言，熱管理系統(tǒng)通常反映在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)以及乘用艙空調(diào)上，汽油車通常來說熱量來源為發(fā)動(dòng)機(jī)，應(yīng)當(dāng)依靠冷卻介質(zhì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施降溫，乘用艙的空調(diào)系統(tǒng)也是憑借發(fā)動(dòng)機(jī)提供能量。空調(diào)系統(tǒng)的冷風(fēng)輸出是利用發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)工作進(jìn)行制冷，而暖風(fēng)輸出是借助發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)形成的熱量，利用熱交換原理來對(duì)艙內(nèi)實(shí)施加熱[1]。

宇通博士后工作站研究表明，唯有確保發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳的環(huán)境溫度時(shí)才能夠達(dá)到最高的經(jīng)濟(jì)性。熱管理系統(tǒng)通常來說包含了冷卻智能控制模式以及風(fēng)扇智能控制模式兩種。冷卻智能控制即是保證發(fā)動(dòng)機(jī)能夠處于最佳的溫度環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)，借助于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度實(shí)施科學(xué)調(diào)控，確保發(fā)動(dòng)機(jī)溫度不會(huì)過冷或者過熱，讓其能夠維持在90℃左右，進(jìn)而讓其處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，從而真正發(fā)揮出其最大能量，它屬于智能空調(diào)的重要組成部分，而在這一溫度環(huán)境之下，原油也能夠發(fā)揮出最佳經(jīng)濟(jì)效益。風(fēng)扇智能控制模式即汽車發(fā)動(dòng)機(jī)散熱時(shí)能夠?qū)︼L(fēng)扇的轉(zhuǎn)速進(jìn)行有針對(duì)性的控制，可根據(jù)外部環(huán)境條件或者實(shí)際需求來控制風(fēng)扇高速或者低速轉(zhuǎn)動(dòng)。通常來說風(fēng)扇處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)會(huì)消耗10千瓦左右能量，若可以有效管控風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)速度則能夠有效降低能源消耗，這也和變頻空調(diào)的基本原理相同。智能控制模式不但能夠讓風(fēng)扇在適宜的溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)還可以對(duì)其進(jìn)行合理控制來確保汽車發(fā)動(dòng)機(jī)溫度保持在最佳的范圍內(nèi)。可以發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用熱管理系統(tǒng)能夠有效提升汽車運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)效能和自身性能。

2 汽油車熱管理技術(shù)應(yīng)用

汽油車熱管理不單單涉及到乘用艙空調(diào)，同時(shí)還包括對(duì)整車零部件的加熱保溫以及散熱降溫工作，對(duì)整車系統(tǒng)實(shí)施有效的熱能量管理。

2.1 電控風(fēng)扇 電控風(fēng)扇通常是依靠電動(dòng)機(jī)以及液壓泵馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，實(shí)施智能化管理模式，按照溫度傳感器采集到的溫度信號(hào)來對(duì)風(fēng)扇實(shí)際轉(zhuǎn)速予以調(diào)整，確保發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳溫度，在符合整機(jī)散熱要求的基礎(chǔ)上控制風(fēng)扇功率消耗以及噪聲，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降噪的目標(biāo)。

2.2 智能溫控進(jìn)氣格柵 智能溫控進(jìn)氣格柵包含了水溫傳感器、控制單元以及電動(dòng)格柵幾個(gè)模塊。水溫傳感器能夠收集發(fā)動(dòng)機(jī)溫度信號(hào)，控制單元按照該信號(hào)對(duì)電動(dòng)格柵進(jìn)氣角度予以調(diào)整。智能溫控進(jìn)氣格柵分為單級(jí)、多級(jí)以及無極三檔調(diào)整精度。當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)低溫的狀態(tài)下，進(jìn)氣格柵關(guān)閉，能夠有效減少汽車風(fēng)阻系數(shù)，還能夠減少發(fā)動(dòng)機(jī)升溫時(shí)間，控制油耗，降低發(fā)動(dòng)機(jī)磨損，促進(jìn)車輛動(dòng)力性能提升；汽車發(fā)動(dòng)機(jī)升溫后，進(jìn)氣格柵能夠自動(dòng)對(duì)進(jìn)氣角度實(shí)施調(diào)整，保證發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻的需求。

2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)分流冷卻技術(shù) 該技術(shù)主要是汽缸蓋與氣缸體利用不同的冷卻回路實(shí)施冷卻，獨(dú)立的冷卻水泵可以對(duì)冷卻回路的流量占比實(shí)施合理控制。分流式冷卻系統(tǒng)能夠確保汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)部件都能夠處于最佳的溫度點(diǎn)，有效促進(jìn)冷卻效率的提升，還能夠減少摩擦損失。

2.4 余熱回收技術(shù) 余熱回收技術(shù)目前來說表現(xiàn)出很大的節(jié)能潛力，冷卻系統(tǒng)內(nèi)的廢熱能夠當(dāng)成為汽車駕駛室的供暖源，從而實(shí)現(xiàn)廢熱回收；借助于壓電技術(shù)、溫差發(fā)電技術(shù)以及朗肯循環(huán)技術(shù)，對(duì)排氣熱回收系統(tǒng)予以設(shè)計(jì)，能夠?qū)ε艢鈨?nèi)的能量進(jìn)行有效收集。現(xiàn)階段余熱回收技術(shù)中相對(duì)普遍的主要是有機(jī)朗肯循環(huán)以及熱點(diǎn)轉(zhuǎn)化兩種。有機(jī)朗肯循環(huán)是從內(nèi)燃機(jī)余熱流內(nèi)吸取熱量，進(jìn)而產(chǎn)生擁有一定壓力與溫度的蒸汽，蒸汽膨脹做功來將余熱轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能和電能；有機(jī)朗肯循環(huán)的工質(zhì)不適應(yīng)高溫廢氣的余熱回收，溫差發(fā)電技術(shù)能夠依靠熱電材料在高溫排氣狀態(tài)下工作。溫差發(fā)電技術(shù)和有機(jī)朗肯循環(huán)技術(shù)的配合能夠促進(jìn)余熱回收效能的進(jìn)一步提升[2]。

業(yè)內(nèi)較為典型的宇通第二代熱管理系統(tǒng)選擇電子風(fēng)扇代替?zhèn)鹘y(tǒng)風(fēng)扇，借助ECU對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與啟停進(jìn)行調(diào)控。ECU利用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)能夠真正做到無級(jí)變速，確保發(fā)動(dòng)機(jī)水溫能夠保持在最佳狀態(tài)；電子風(fēng)扇不存在機(jī)械顫動(dòng)，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)能耗。同時(shí)該系統(tǒng)屬于一體化結(jié)構(gòu)，把散熱器與中冷器進(jìn)行并排設(shè)置，降低了冷卻模塊體積，第二代熱管理系統(tǒng)目前已經(jīng)在宇通客車中得以普遍運(yùn)用，能夠顯著降低燃油消耗8%-12%左右。

3 小結(jié)

總而言之，對(duì)傳統(tǒng)汽油車來說，熱管理系統(tǒng)是優(yōu)化汽車燃油經(jīng)濟(jì)性、提升駕駛舒適度的有效舉措，現(xiàn)階段汽車熱管理技術(shù)逐漸朝著電控化以及智能化的趨勢(shì)發(fā)展，例如以宇通為典型代表的熱管理技術(shù)目前已經(jīng)彰顯出極大效益，現(xiàn)階段實(shí)際應(yīng)用的熱管理技術(shù)較多，企業(yè)需根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行合理選擇。