開式冷卻系統(tǒng)流水聲的分析改進

邢冠華，李光武

（華晨汽車工程研究院，遼寧 沈陽 110141）

前言

發(fā)動機冷卻系統(tǒng)一般分為開式冷卻系統(tǒng)和閉式冷卻系統(tǒng)。開式系統(tǒng)優(yōu)點是管路布置簡潔、膨脹水箱無耐壓要求，成本較低等；缺點是非即時排氣，冷卻系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生氣體后不能及時排出，要在大循環(huán)開啟且系統(tǒng)壓力達到泄壓閥開啟壓力后才會開啟排氣。閉式冷卻系統(tǒng)優(yōu)點為即時排氣，缺點是管路布置較繁瑣，對膨脹水箱的要求較高，成本較高等。

冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖1所示：

圖1　冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖

1　問題現(xiàn)象描述及原因分析

1.1　現(xiàn)象描述

冷車啟動后，在怠速加油門使發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到 2500rpm至3000rpm左右時在駕駛室內(nèi)可以聽到在中控臺內(nèi)有“嘩嘩”的流水聲，此現(xiàn)象在動機轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高或發(fā)動機熱機后消失。

1.2　原因分析

表1　問題復現(xiàn)跟蹤表

初步分析其原因為，在生產(chǎn)線上真空加注時冷卻液未加滿或 4S店手工加注時沒有進行有效排氣，導致系統(tǒng)內(nèi)有空氣殘留，冷車啟動后，小循環(huán)內(nèi)的氣泡隨冷卻液進入暖風機，水汽混合物對暖風芯體內(nèi)壁沖擊形成流水聲。

為復現(xiàn)此現(xiàn)象，模擬冷卻系統(tǒng)缺液和系統(tǒng)內(nèi)存有空氣的情況，方法是排掉部分冷卻液并進行手工加注。按照表1的操作和跟蹤方式在車輛上進行現(xiàn)象復現(xiàn)：

通過三天的持續(xù)跟蹤，確定了流水聲問題的原因和發(fā)生機理。

2　方案設計

2.1　改進思路

基于流水聲產(chǎn)生機理，我們發(fā)現(xiàn)降低小循環(huán)流量并打碎小循環(huán)內(nèi)氣泡可以有效降低流水聲，氣泡越小，流水聲越小，在氣泡很小的情況下，流水聲消失。針對此思路，我們在小循環(huán)的暖風進水管上增加了節(jié)流閥，這樣可以有效的減小氣泡體積，同時通過暖風機的冷卻液流量也會相應的減少。

考慮到暖風機內(nèi)冷卻液流量對空調(diào)制熱性能的影響，我們對不同規(guī)格的節(jié)流閥對流量的影響進行了試驗分析，試驗結(jié)果見圖2：

圖2　流量測試結(jié)果

不同規(guī)格的節(jié)流管在整車上進行驗證來比對其對流水聲的改善，驗證方式按照1.2表格步驟進行，經(jīng)驗證表明，采用5mm節(jié)流閥效果比較理想。

由于增加節(jié)流閥，導致暖風機冷卻液流量減少，必須要進行空調(diào)系統(tǒng)的最大制熱試驗來驗證制熱性能，試驗數(shù)據(jù)見表2：

表2　最大制熱試驗數(shù)據(jù)

試驗數(shù)據(jù)表明采用 5mm節(jié)流閥后，最大制熱效果滿足整車制熱性能要求。

2.2　方案設計

基于以上，我們采取節(jié)流管加旁通的方案，這樣既能滿足空調(diào)制熱要求，又能避免發(fā)動機水套局部熱點發(fā)生，更可以有效的消除流水聲，方案如圖3、圖4所示：

圖3　節(jié)流閥結(jié)構(gòu)

圖4　暖風水管總成

三通：大管段內(nèi)徑14mm，外徑18mm；小管段外徑8mm，內(nèi)徑4mm；三通帶節(jié)流閥：大管段內(nèi)徑14mm，外徑18mm；小管段外徑8mm，內(nèi)徑4mm；節(jié)流閥內(nèi)徑5mm；一個旁通管：內(nèi)徑7mm，外徑13mm。

3　方案實施及跟蹤

此方案于2010年4月正式上線切換，在跟蹤時間內(nèi)，售后IPTV值由最高24.17降至0，見圖5，改進措施在實際生產(chǎn)中效果明顯。

圖5　售后IPTV統(tǒng)計

6　結(jié)語

本次的設計改進的主要優(yōu)勢是：

1）對空調(diào)冷卻系統(tǒng)影響最小，包括對發(fā)動機冷卻和空調(diào)制熱性能的影響。

2）對冷卻系統(tǒng)改動最小，成本最低。

3）方便解決售后車輛問題。