汽車熱管理綜述(編輯修改稿)
2025-05-06 03:00 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 國(guó)內(nèi)也有些公司在這方面做了一些研究，但是只是處于初步階段。如上文說的鄭州宇通集團(tuán)有限公司就采用了發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理技術(shù)。 總體來說，智能化熱管理系統(tǒng)研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)是熱管理系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的匹配的技術(shù)以及系統(tǒng)優(yōu)化控制策略的選擇問題。系統(tǒng)仿真分析表明系統(tǒng)仿真分析表明，熱管理系統(tǒng)效率很大程度上依賴于系統(tǒng)優(yōu)化控制策略，控制對(duì)象包括水泵轉(zhuǎn)速、電控節(jié)溫器閥門開度以及冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等。可以根據(jù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作和試驗(yàn)情況，依據(jù)系統(tǒng)優(yōu)化原則來制定智能化電控?zé)峁芾硐到y(tǒng)控制策略。使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下均工作在最佳溫度范圍，縮短暖機(jī)和駕駛艙升溫時(shí)間。提高發(fā)動(dòng)機(jī)后冷卻和駕駛艙后加熱能力。 新型材料的應(yīng)用 目前，汽車熱管理材料比較單一，散熱材料多為銅、鋁及鋁合金，冷卻介質(zhì)只要是水和乙二醇混合物。傳統(tǒng)散熱器的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)趨于極限，因此需要一種全新的高效冷卻理念來實(shí)現(xiàn)冷卻性能的極大改善。而納米流體作為散熱器的冷卻介質(zhì)冷卻潛力巨大，石墨泡沫液為汽車提供了全新的熱管理材料。而新材料的應(yīng)用最終目的還是為了提高零部件的冷卻效率。 陶瓷材料在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用是個(gè)新方向。國(guó)外，如美國(guó)、英國(guó)、日本等國(guó)家對(duì)這方面的研究比較早，同時(shí)也取得了一些成果。它的基本原理是對(duì)組成發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的零部件表面噴涂耐高溫的陶瓷涂層或者直接利用陶瓷材料制成零部件，實(shí)現(xiàn)燃燒室的高溫絕熱，提高燃燒效率。而我們國(guó)內(nèi)，對(duì)這方面也有了初步的研究。中船集團(tuán)711研究所研究開發(fā)了6105無(wú)水陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)，取得了很大的進(jìn)展；另外，上海內(nèi)燃機(jī)研究所對(duì)陶瓷鑲塊也進(jìn)行了相關(guān)的研究與探討。但是，并不是新材料就是完美的。盡管通過研究，有陶瓷層的發(fā)動(dòng)機(jī)傳給冷卻液的熱量減少了，但是傳給排氣的熱量缺增多了。另外，由于加工工藝的要求很苛刻以及高溫下潤(rùn)滑的問題，限制了陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展。除此之外，很多人還在冷卻液上做了很多研究。如納米流體就是其中一種工程傳熱流體。它的基本思想就是在傳統(tǒng)冷卻液里分散納米顆粒，提高冷卻液及機(jī)油的熱導(dǎo)率。這個(gè)概念最先也是由國(guó)外提出的。在流體中加入1％體積濃度的Cu納米微粒，可以提高流體導(dǎo)熱率40％，而加入1％體積濃度的C納米管可以提高流體k。250 。圖4給出了不同納米流體(金屬微粒和氧化物微粒)導(dǎo)熱率比值k／k。(k。為乙二醇導(dǎo)熱率)和納米微粒體積比的關(guān)系。其中，Cu微粒直徑小于10 nm，CuO和A1 0 微粒平均直徑為35nm。國(guó)外有人利用Flowmaste建立了重型貨車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)模型，對(duì)納米流體的冷卻與傳統(tǒng)流體的冷卻做了對(duì)比，結(jié)果顯示納米流體冷卻可提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率5%，降低水泵消耗88%，減少了散熱器面積5%。但是冷卻流體一變，冷卻器的材料就要考慮，所以對(duì)于納米流體的命運(yùn)還尚未可知。 現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)熱管理研究方法隨著計(jì)算流體力學(xué)和計(jì)算傳熱學(xué)的發(fā)展，它們?yōu)榘l(fā)動(dòng)的熱管理開辟了以個(gè)新途徑，所以模擬仿真稱為了一種比較流行，同時(shí)也比較實(shí)用的研究手段。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)熱平衡研究必須同時(shí)考慮多個(gè)系統(tǒng)的相互影響，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，所以利用仿真已經(jīng)成為了現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)研究的一個(gè)重要的手段。國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱平衡研究還是主要集中于對(duì)某些部件的研究，并沒有真正的把發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)做一個(gè)整體進(jìn)行具體的探究。大連理工大學(xué)的白敏麗研究發(fā)動(dòng)機(jī)熱平衡時(shí)也只是局限于將活塞組與汽缸套耦合起來考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的傳熱，并沒有上升到整機(jī)熱平衡的高度；另外浙大的俞小莉教授也是主要針對(duì)缸內(nèi)部件進(jìn)行了相關(guān)的耦合熱分析，對(duì)于整機(jī)的研究也不是很深入。不過他們都嘗試著從發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)角度進(jìn)行考慮，并取得了一些成果?，F(xiàn)在熱管理研究主要是利用多個(gè)軟件進(jìn)行一維與三維的聯(lián)合仿真。如在一維方面，AVL公司用BOOST進(jìn)行氣路循環(huán)模擬，用FLOWMASTER2模擬發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液循環(huán)和油路循環(huán)．而用CRUISE置于整個(gè)模型的最頂層，為前述的兩個(gè)軟件提供計(jì)算所需數(shù)據(jù)．同時(shí)控制計(jì)算數(shù)據(jù)傳輸及處理順序。梁樂華等用KULI軟件建立整車熱管理模型，模型包括發(fā)動(dòng)機(jī)模塊、空調(diào)模塊、車身模塊和空氣側(cè)流動(dòng)模塊。分析了散熱器、風(fēng)扇、冷卻水的相關(guān)參數(shù)，對(duì)各參數(shù)進(jìn)行了靈敏度分析，為熱管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了依據(jù)。在三維模擬研究方面，AVL公司采用FIRE仿真空氣側(cè)、發(fā)動(dòng)機(jī)熱部件和冷卻液三者之間的耦合作用，F(xiàn)IRE被連接到有限元程序(ABAQUS和MSC．NASTRAN)與熱力學(xué)代碼BOOST中。三維模擬既可以研究發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力部分的熱變化情況。另外，顧寧，倪計(jì)民等利用KULI軟件建立了發(fā)功機(jī)冷卻模型對(duì)瞬態(tài)下冷卻溫度以及潤(rùn)滑油溫度變化進(jìn)行了仿真。而國(guó)外，在這方面起步比較早，他們更多的是把整車系統(tǒng)都考慮進(jìn)來。美國(guó)就曾把汽車熱管理技術(shù)列為美國(guó)21世紀(jì)商用車計(jì)劃的關(guān)鍵技術(shù)之一。所以國(guó)內(nèi)在這方面投入的精力是很大的。其中一篇論文上介紹了一種中型軍車上應(yīng)用的一個(gè)熱管理系統(tǒng)，他們把發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)與傳動(dòng)系統(tǒng)冷卻分離開來，并且把風(fēng)扇與水泵都從發(fā)動(dòng)機(jī)身上解脫出來了，利用電控系統(tǒng)來控制。并利用AMESim軟件建立起了整個(gè)冷卻系統(tǒng)，如圖3所示。通過與實(shí)際試驗(yàn)相比較，仿真結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)相符的。圖3 高級(jí)熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖從上面我們可以看出，仿真不管精確程度好壞，都必須與試驗(yàn)研究緊密結(jié)合起來，才能真正達(dá)到相互互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)熱管理系統(tǒng)的真正優(yōu)化。而仿真也大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1