冷卻模塊密封方式對(duì)進(jìn)風(fēng)的影響

殷農(nóng)民 陶邦銀

浙江眾泰汽車制造有限公司杭州分公司 浙江省杭州市 310018

1 引言

炎炎夏日，車輛的使用環(huán)境變得更加苛刻，許多用戶在車輛停車時(shí)，需要長(zhǎng)怠速開空調(diào)。此時(shí)冷卻模塊位置熱回流現(xiàn)象非常嚴(yán)重，進(jìn)而降低散熱器、冷凝器、中冷器效率，用戶最直觀感受就是空調(diào)性能的下降。本文從怠速熱回流角度，分析冷卻模塊不同密封位對(duì)散熱器、冷凝器、中冷器進(jìn)風(fēng)量、進(jìn)氣溫度的影響，總結(jié)了密封冷卻模塊密封的注意事項(xiàng)，從而指導(dǎo)設(shè)計(jì)。

2 問題提出

2.1 車輛性能能夠問題描述

某車型在進(jìn)行溫度場(chǎng)CFD分析時(shí)，怠速時(shí)，冷卻模塊與FEM（前端框架）之間、FEM（前端框架）外部都存在比大的熱回流，散熱器、冷凝器、中冷器前進(jìn)風(fēng)溫度偏高?？照{(diào)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、中冷系統(tǒng)性能受到影響。

圖1 怠速熱回流流線圖

2.2 車輛基本信息，見表1

表1 車輛基本參數(shù)

3 分析

3.1 問題解決方案

FEM（前端框架）外部空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，解決熱回流成本大、周期長(zhǎng)、工藝復(fù)雜。為了節(jié)省項(xiàng)目開發(fā)周期、節(jié)約成本，采用密封冷卻模塊與FEM（前端框架）間隙的方案減小熱回流，提升怠速工況時(shí)空調(diào)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、中冷系統(tǒng)的性能。此次問題優(yōu)化共進(jìn)行了三種方案的對(duì)比。

方案一：

（1）冷凝器兩側(cè)與散熱器之間采用海綿密封。

方案二：

（1）冷凝器兩側(cè)與散熱器之間采用海綿密封；

（2）冷凝器兩側(cè)與FEM之間采用海綿密封；

（3）冷凝器上端與FEM之間采用海綿密封。

方案三：

（1）冷凝器兩側(cè)與散熱器之間采用海綿密封；

（2）冷凝器兩側(cè)與FEM之間采用海綿密封；

（3）冷凝器上端與FEM之間采用海綿密封；

（4）散熱器兩側(cè)與FEM之間采用海綿密封。

3.2 方案結(jié)果

怠速工況下三種密封方案散熱器、冷凝器、中冷器前進(jìn)風(fēng)量結(jié)果見表3，進(jìn)風(fēng)溫度的結(jié)果見表4。

4 結(jié)果分析

4.1 進(jìn)風(fēng)量

中冷器前進(jìn)風(fēng)量

方案一＜方案二＜方案三

冷凝器前進(jìn)風(fēng)量

方案一＞方案二＞方案三

表2 密封方案

表3 進(jìn)風(fēng)量（kg/s）分析結(jié)果

表4 進(jìn)風(fēng)溫度（℃）分析結(jié)果

散熱器前進(jìn)風(fēng)量

方案一＞方案二＞方案三

原因分析：

（1）散熱器及冷凝器的進(jìn)風(fēng)阻力隨隨著密封條的增加而增加，因此進(jìn)風(fēng)量逐漸減?。?/p>

（2）隨著密封條的增加，中冷器后部熱回流減小。原先由熱回流流經(jīng)散熱器的空氣量需要中冷器前位置的空氣量補(bǔ)充，因此中冷器前進(jìn)風(fēng)量隨密封條的增加而增加。

4.2 進(jìn)風(fēng)溫度

中冷器前進(jìn)風(fēng)溫度

方案一＞方案二＞方案三

冷凝器前進(jìn)風(fēng)溫度

方案一＞方案二＜方案三

方案一＞方案三

散熱器前進(jìn)風(fēng)溫度

方案一＞方案二＞方案三

原因分析：

（1）隨著FEM和冷卻模塊之間密封條的增加，中冷器和散熱器熱回流減小，低溫的外部空氣量增加，進(jìn)風(fēng)的溫度出現(xiàn)和預(yù)期一樣，逐步降低。

（2）隨著FEM和冷卻模塊之間密封效果的加強(qiáng)，冷凝器前空氣溫度出現(xiàn)了和預(yù)期相反的現(xiàn)象，未完全密封的方案二效果優(yōu)于完全密封的方案三。通過排查發(fā)現(xiàn)，方案三中，散熱器下部超出冷凝器范圍的位置，增加的和FEM之間的密封，導(dǎo)致怠速時(shí)整個(gè)散熱器前的進(jìn)風(fēng)分布比較均勻，主要是FEM外部的自然風(fēng)、FEM外少量的熱回流和經(jīng)過冷凝器和中冷器后的風(fēng)量。而方案二中，散熱器下部超出冷凝器范圍的位置，散熱器和 FEM之間未進(jìn)行密封。導(dǎo)致散熱器下部風(fēng)阻小，和冷凝器重疊的上部范圍風(fēng)阻大。怠速時(shí)，散熱器前的進(jìn)風(fēng)量由流經(jīng)冷凝器的空氣、流經(jīng)中冷器的空氣、散熱器下部熱回流三部分組成。由于方案二中散熱器下部的熱回流大于方案三，導(dǎo)致方案二中流經(jīng)冷凝器的FEM外部熱回流減少。方案二中冷凝器前進(jìn)風(fēng)由外部自然冷空氣組成，因此方案二的密封方式最有利于空調(diào)性能的提升。

考慮到車輛怠速時(shí)，負(fù)荷小，對(duì)散熱器性能要求低。發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速低于增壓器介入轉(zhuǎn)速，因此對(duì)中冷器性能要求低。然而隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的降低，空調(diào)性能也隨之下降，但是夏季怠速時(shí)要求有較好的空調(diào)性能來滿足客戶的需求。綜合空調(diào)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、中冷系統(tǒng)在怠速工況的性能需求，本車型最終選取方案二的密封優(yōu)化方式。

5 結(jié)語

在工程設(shè)計(jì)中，不能盲目進(jìn)行密封、阻隔解決機(jī)艙熱回流現(xiàn)象，應(yīng)綜合考慮冷卻系統(tǒng)、中冷系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)的性能，進(jìn)行效果分析，兼顧成本控制、生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀，選擇適當(dāng)?shù)拿芊馕恢眉胺绞健?/p>