淺談新能源客車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

摘 要 良好的冷卻系統(tǒng)不僅可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功效，還能降低整車(chē)的油耗和有害氣體排放。文章介紹了如何在后置式混合動(dòng)力新能源客車(chē)動(dòng)力艙內(nèi)，通過(guò)優(yōu)化冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，獲得滿(mǎn)足混合動(dòng)力新能源客車(chē)裝配和性能要求的冷卻系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞 新能源客車(chē);冷卻系統(tǒng);結(jié)構(gòu)優(yōu)化

現(xiàn)如今，隨著國(guó)家對(duì)汽車(chē)節(jié)能減排的要求不斷提高，以及新能源汽車(chē)開(kāi)發(fā)的大力扶持，油電和氣電混合動(dòng)力新能源客車(chē)應(yīng)運(yùn)而生，因發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)增加了高壓發(fā)電機(jī)等，冷卻系統(tǒng)布置的空間很小，原結(jié)構(gòu)為傳統(tǒng)的水散熱器與中冷器分別為單體，且在整車(chē)上布置方式為前后疊加布置，將中冷器放置在水散熱器的前端，這種結(jié)構(gòu)已無(wú)法布置在狹小的空間內(nèi);同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的機(jī)械冷卻風(fēng)扇系統(tǒng)也無(wú)法布置，為了降低軸功率損耗和油耗，冷卻風(fēng)扇采用多個(gè)電子風(fēng)扇替代發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械風(fēng)扇，而電子風(fēng)扇卻有風(fēng)量小和風(fēng)壓低的缺陷。設(shè)計(jì)一款滿(mǎn)足油電和氣電混合動(dòng)力新能源客車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)散熱需求，并且適用于電子風(fēng)扇冷卻的冷卻模塊，已成為刻不容緩所要解決的問(wèn)題[1]。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案：

（1）現(xiàn)客車(chē)行業(yè)冷卻系統(tǒng)為傳統(tǒng)的水散熱器與中冷器分別為單體，且在整車(chē)上布置方式為前后疊加布置的結(jié)構(gòu)，該布置方式為中冷器放置在水散熱器的前端，冷卻空氣先經(jīng)過(guò)中冷器后再對(duì)水散熱器進(jìn)行冷卻，這就要求水散熱器的散熱面積大且芯厚比較厚。優(yōu)化后的冷卻模塊，采用將水散熱器和中冷器的布置方式改為并排放置，使冷卻空氣能同時(shí)經(jīng)過(guò)水散熱器和中冷器，這樣能大大提升水散熱器和中冷器的散熱效果，滿(mǎn)足新能源客車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)散熱需求;使水散熱器和中冷器的體積制造得更小，整個(gè)冷卻系統(tǒng)重量比原先的重量減輕10%左右[2]。

（2）中冷器總成從散熱器背面移到與散熱器并排放置，中冷器的體積大小減小很多，通過(guò)對(duì)中冷器芯體結(jié)構(gòu)的更改，將老結(jié)構(gòu)中冷器芯子組件中的散熱管原為擠壓成型的多孔口琴管，該結(jié)構(gòu)中冷器內(nèi)阻一般較小，但散熱效果不是很好;新結(jié)構(gòu)中冷器芯子組件中的散熱管為擠壓成型的兩孔管，散熱管的寬度在8～10mm，在每個(gè)孔內(nèi)塞入波距在4.5～6mm散熱帶，優(yōu)化后結(jié)構(gòu)既能滿(mǎn)足中冷器內(nèi)部空氣阻力的要求，又能提高中冷器的散熱性能，滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)的使用要求[3]。

（3）并列式結(jié)構(gòu)完善后，對(duì)水散熱器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在不影響產(chǎn)品使用性能前提下，將水散熱器鋁板翅結(jié)構(gòu)改進(jìn)為加強(qiáng)型鋁管帶結(jié)構(gòu)，將散熱扁管厚度設(shè)置為2.2～2.6mm，可以有效地讓冷卻水中的雜質(zhì)順利通過(guò)散熱扁管內(nèi)腔，將扁管壁厚設(shè)置為0.45～0.55mm，可以有效提高散熱扁管的耐腐蝕性，散熱扁管內(nèi)壁沿周帶有凸起的三角狀齒，可以增加冷卻水的熱傳導(dǎo)和提高散熱扁管的強(qiáng)度，從而提高整個(gè)鋁散熱器的耐壓和抗震能力，同時(shí)提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

（4）對(duì)導(dǎo)風(fēng)罩結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在電子風(fēng)扇導(dǎo)風(fēng)罩內(nèi)側(cè)設(shè)隔板，將每個(gè)電子風(fēng)扇隔成N個(gè)單獨(dú)的區(qū)域，并將電子風(fēng)扇面到芯子組件面的距離設(shè)在100mm左右，使電子風(fēng)扇引風(fēng)效果達(dá)到最佳[4]。

總之，通過(guò)將傳統(tǒng)的水散熱器與中冷器前后串聯(lián)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化為將水散熱器和中冷器的布置方式改為并排放置，整個(gè)冷卻系統(tǒng)重量比原先的重量減輕15%～20%左右;采用電子風(fēng)扇作為冷卻風(fēng)的驅(qū)動(dòng)裝置，可去除發(fā)動(dòng)機(jī)自帶風(fēng)扇，減少發(fā)動(dòng)機(jī)軸消耗功率，提升整車(chē)燃料消耗經(jīng)濟(jì)性，優(yōu)化后的冷卻系統(tǒng)經(jīng)主機(jī)廠裝車(chē)試驗(yàn)后滿(mǎn)足整車(chē)散熱要求，散熱效果大大高于前后疊加布置的結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔣學(xué)鋒.后置發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)的研究[J].汽車(chē)技術(shù)，2000（2）： 10-13.

[2] 楊小松.汽車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)匹配性探討[J].汽車(chē)研究與開(kāi)發(fā)，1999（2）： 24-26.

[3] 石海民.多風(fēng)扇冷卻模塊匹配設(shè)計(jì)與控制方法研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2017.

[4] 夏媛，胡建，萬(wàn)興宇，等.基于并聯(lián)冷卻模塊的電子冷卻風(fēng)扇應(yīng)用研究[C].2015年APC聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì).2015年APC聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.六安：湖北省內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)，2015：158-161.

作者簡(jiǎn)介

沈華明（1978-），男，浙江杭州人;學(xué)歷：本科，職稱(chēng)：工程師，現(xiàn)就職單位：杭州東風(fēng)散熱器有限公司，研究方向：車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)和制造工藝開(kāi)發(fā)，以及發(fā)動(dòng)機(jī)用鈑金拉伸件的工藝開(kāi)發(fā)。