陳雨 封云 朱冬青 張輝

摘 要：隨著當(dāng)前我們國(guó)家對(duì)于環(huán)保的重視程度不斷提升，汽車作為環(huán)境保護(hù)當(dāng)中最受重視的一環(huán)，其各方各面都受到大眾的關(guān)注。整車熱管理是汽車節(jié)能減耗當(dāng)中的關(guān)鍵一環(huán)，對(duì)汽車的整車熱管理也就成為當(dāng)前汽車的整改重點(diǎn)之一。本文主要探索了汽車整車散熱問(wèn)題整改方向與措施，希望可以拋磚引玉，給同行一些啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：汽車;整車散熱;整改

現(xiàn)如今，汽車整車熱管理越來(lái)越被人們意識(shí)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(shí)隨著節(jié)能降耗和排放污染限值的提高，整車熱管理對(duì)此還有很多方面可以進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車上所有熱量的來(lái)源，其自身的冷卻問(wèn)題不僅關(guān)系著發(fā)動(dòng)機(jī)是否能夠正常工作，而且關(guān)系著整車駕駛安全的問(wèn)題。而發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)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(tǒng)散掉;10%由發(fā)動(dòng)機(jī)本體散掉。

汽車整車熱管理包括發(fā)動(dòng)機(jī)自身冷卻、機(jī)艙內(nèi)零部件使用安全（機(jī)艙散熱）、駕駛室內(nèi)舒適度（空調(diào)系統(tǒng)）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(gè)方面。這三方面問(wèn)題相互影響、相互制約。下面對(duì)這三方面問(wèn)題逐一進(jìn)行探討。

1 發(fā)動(dòng)機(jī)自身冷卻問(wèn)題

問(wèn)題主要為：發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)出水口溫度過(guò)高，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)水溫高報(bào)警，車輛不能繼續(xù)行駛，必須進(jìn)行停車怠速，等待發(fā)動(dòng)機(jī)水溫下降至報(bào)警溫度以下，才可繼續(xù)行駛。

造成此種問(wèn)題的原因有以下幾方面：

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)制造加工精度低：發(fā)動(dòng)機(jī)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(tǒng)帶走散掉。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)水套設(shè)計(jì)不合理：發(fā)動(dòng)機(jī)水套內(nèi)防凍液的流道內(nèi)經(jīng)大小，決定著防凍液與發(fā)動(dòng)機(jī)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(shè)計(jì)不合理：水泵的揚(yáng)程對(duì)防凍液在整個(gè)冷卻系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)起著非常重要的作用，冷卻系統(tǒng)內(nèi)的防凍液流量必須能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)熱達(dá)到平衡狀態(tài)。

（4）發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)內(nèi)阻大：發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中水套、散熱器、節(jié)溫器、連接膠管的走向等因素，造成防凍液在循環(huán)回路中流動(dòng)時(shí)的阻力大，使得單位時(shí)間內(nèi)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的能力降低

（5）發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度過(guò)高：發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度高，導(dǎo)致密度下降，可能造成發(fā)動(dòng)機(jī)整體熱負(fù)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(fā)動(dòng)機(jī)多余的熱量是通過(guò)散熱器進(jìn)行散發(fā)的。在保證發(fā)動(dòng)機(jī)水套、水泵設(shè)計(jì)合理的情況下，散熱器散熱能力的大小，是保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的重要部件。

（7）電子扇風(fēng)量大小：在滿足以上條件的情況下，電子扇風(fēng)量大小對(duì)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(fēng)量的大小，不僅對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)自身的散熱問(wèn)題有影響，對(duì)于其他兩方面也有很大的影響。

2 機(jī)艙散熱問(wèn)題

問(wèn)題主要為：發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙散熱效果差，直接導(dǎo)致機(jī)艙內(nèi)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(yán)重的甚至可能造成火災(zāi)，嚴(yán)重威脅著消費(fèi)者的安全。

造成此種問(wèn)題的原因有以下幾方面：

（1）電子扇風(fēng)量?。弘娮由鹊娘L(fēng)量選擇較小，剛剛能夠滿足冷卻系統(tǒng)的散熱，但不能滿足機(jī)艙內(nèi)對(duì)空氣流動(dòng)的要求。

（2）進(jìn)氣格柵進(jìn)風(fēng)面積?。哼M(jìn)氣格柵應(yīng)該在不影響有效進(jìn)風(fēng)量的基礎(chǔ)上滿足美觀的要求。進(jìn)氣格柵有效進(jìn)風(fēng)面積小，會(huì)造成前端冷卻模塊的散熱效果差，且因進(jìn)入機(jī)艙內(nèi)的冷空氣少，對(duì)機(jī)艙內(nèi)的空氣流動(dòng)無(wú)法提供額外動(dòng)力，造成機(jī)艙內(nèi)溫度高，對(duì)零部件產(chǎn)生不利的影響。

（3）各冷卻零部件風(fēng)阻系數(shù)大：包括冷凝器、中冷器、油冷器、散熱器自身風(fēng)阻系數(shù)較大，疊加在一起，造成外部冷風(fēng)通過(guò)進(jìn)氣格柵后進(jìn)入機(jī)艙內(nèi)時(shí)，風(fēng)速逐層降低，對(duì)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(jìn)氣格柵開(kāi)口角度不合理：進(jìn)氣格柵一般分為上下兩部分，且上部進(jìn)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(fēng)，開(kāi)口角度直接關(guān)系著冷風(fēng)是否能吹到換熱器上，進(jìn)而影響進(jìn)入機(jī)艙的總風(fēng)量。

（5）前端冷卻模塊與機(jī)艙總成的密封性差：此處密封性差，導(dǎo)致冷卻風(fēng)經(jīng)過(guò)進(jìn)氣格柵后，大部分風(fēng)由縫隙直接從發(fā)動(dòng)機(jī)艙下部排出，未充分經(jīng)過(guò)機(jī)艙內(nèi)部，導(dǎo)致機(jī)艙內(nèi)熱積聚。

（6）發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)布置不合理：發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)除發(fā)動(dòng)機(jī)外，還有各種線束和零部件，如果布置雜亂無(wú)序，可能導(dǎo)致冷卻風(fēng)無(wú)法順暢的流過(guò)機(jī)艙，且有可能造成機(jī)艙內(nèi)壓力過(guò)高，不利于冷風(fēng)的進(jìn)入，造成前端冷卻模塊散熱效果差。

（7）發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)高溫?zé)嵩矗ǔl(fā)動(dòng)機(jī)）布置不合理：例如前排氣，由排氣歧管、催化器等高溫?zé)嵩?，如若布置不合理，直接可能?dǎo)致機(jī)艙內(nèi)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(zāi)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(yīng)機(jī)艙內(nèi)相對(duì)較高的環(huán)境溫度，造成橡膠或塑料材質(zhì)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(fēng)量小和進(jìn)氣格柵進(jìn)風(fēng)面積小，不僅對(duì)機(jī)艙散熱效果差有影響，對(duì)其他兩方面也有一定的影響。

3 駕駛室內(nèi)舒適度（空調(diào)系統(tǒng)）問(wèn)題

（1）冷凝器散熱效果差：冷凝器散熱效果差，直接造成空調(diào)系統(tǒng)壓力高（高壓和低壓），進(jìn)入膨脹閥的制冷劑溫度高，導(dǎo)致出風(fēng)口溫度高，空調(diào)降溫效果差。

（2）壓縮機(jī)排量低：壓縮機(jī)作為制冷劑在空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的動(dòng)力源，其提供的動(dòng)力大小，直接決定著制冷劑流動(dòng)的快慢和流量大小，間接影響空調(diào)系統(tǒng)的制冷量，進(jìn)而影響制冷效果。

（3）空調(diào)系統(tǒng)制冷量不足：空調(diào)系統(tǒng)的制冷量設(shè)計(jì)不足，在設(shè)計(jì)階段，考慮各種導(dǎo)熱、傳熱、使用環(huán)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(diào)系統(tǒng)匹配不合理：空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)零部件均可以滿足相應(yīng)的要求，但組合在一起后，不能將整個(gè)系統(tǒng)的性能發(fā)揮出來(lái)，需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行匹配，達(dá)到性能最佳。

（5）空調(diào)系統(tǒng)制冷劑加注量多：系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，高低壓力均較高，造成冷凝器、蒸發(fā)器的換熱效果降低，空調(diào)制冷效果差。

（6）空調(diào)系統(tǒng)制冷劑加注量不足：系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，因無(wú)足夠的制冷劑，造成高壓壓力較低，低壓壓力較高，出風(fēng)口溫度高，空調(diào)系統(tǒng)降溫效果差。

（7）膨脹閥開(kāi)度小：系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，高低壓壓力、空調(diào)制冷效果均介于多制冷劑和缺制冷劑之間。

（8）蒸發(fā)器換熱量小：系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，高低壓壓力均較低，蒸發(fā)器表面容易出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象，同時(shí)出風(fēng)口溫度異于正常值，進(jìn)而降低空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果。

（9）HVAC風(fēng)道漏風(fēng)：風(fēng)道漏風(fēng)后，空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行正常，但會(huì)直接造成出風(fēng)口溫度升高，導(dǎo)致駕駛室內(nèi)舒適度較差。

（10）HVAC內(nèi)風(fēng)門關(guān)閉不嚴(yán)：空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行正常，但出風(fēng)口溫度出現(xiàn)突然上升，致使駕駛室內(nèi)溫度升高，舒適性降低。

（11）出風(fēng)口吹風(fēng)方向設(shè)計(jì)不合理：空調(diào)出風(fēng)口方向直接影響著駕駛室內(nèi)前部和后部的溫度均勻性，造成空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果不能完全的發(fā)揮出來(lái)或者不能完全的體現(xiàn)出來(lái)，同樣對(duì)人體的舒適性造成一定的影響。

（12）駕駛室內(nèi)的流場(chǎng)不合理：駕駛室內(nèi)流場(chǎng)不合理，空調(diào)系統(tǒng)工作正常，但前后部區(qū)域的溫度有一定的差距，同時(shí)風(fēng)量有較大的差別，影響空調(diào)系統(tǒng)制冷效果的顯現(xiàn)，造成誤認(rèn)為空調(diào)系統(tǒng)的性能不滿足要求。

（13）駕駛室密封性差：造成駕駛室內(nèi)外形成對(duì)流，駕駛室內(nèi)熱負(fù)荷升高，增大空調(diào)系統(tǒng)的制冷負(fù)擔(dān)，而空調(diào)工作正常，出風(fēng)口溫度較低，但駕駛室內(nèi)舒適性較差。

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

（15）鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量較?。汗娘L(fēng)機(jī)風(fēng)量小，空調(diào)出風(fēng)口溫度很低，且蒸發(fā)器表面有可能結(jié)霜，進(jìn)而造成空調(diào)頻繁斷開(kāi)、吸合。不僅造成空調(diào)舒適性略差，而且還造成駕駛舒適性變差。

（16）電子扇風(fēng)量?。弘娮由蕊L(fēng)量小，造成空調(diào)系統(tǒng)中冷凝器散熱差，高壓壓力和低壓壓力均偏高，出風(fēng)口溫度較高，制冷效果不好，駕駛室內(nèi)舒適性差。

（17）前端冷卻模塊密封性差：與電子扇風(fēng)量小造成的結(jié)果一樣。

對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)的問(wèn)題，往往是其中的一方面影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。所以對(duì)這方面的問(wèn)題排查，不能只看表面現(xiàn)象就下定結(jié)論，而應(yīng)該根據(jù)出現(xiàn)的現(xiàn)象，橫向和縱向綜合考慮，查找出真因所在;在整改的過(guò)程中，要注意對(duì)其他方面的影響。

根據(jù)車輛的設(shè)計(jì)計(jì)算報(bào)告書(shū)，可以迅速排查各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)值是否滿足要求，再根據(jù)以上所列各種問(wèn)題現(xiàn)象可以查找到整車散熱其他方面的問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，大部分問(wèn)題均可以解決。

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