現(xiàn)代汽車中的新功能不斷涌現(xiàn)，并將很快超過機(jī)械類功能所提供的價(jià)值。其中汽車熱管理就是一個(gè)整合的概念，如果分解到細(xì)枝末節(jié)，會(huì)是一個(gè)非常龐大的課題。

早期汽車研發(fā)設(shè)計(jì)中并沒有熱量管理概念，只是冷卻系統(tǒng)，純粹降溫保護(hù)作用，發(fā)動(dòng)機(jī)只要不過熱拉缸就了，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作主要集中在發(fā)動(dòng)機(jī)的額定工況的流量計(jì)算，各種工況下路試能達(dá)到熱平衡，有暖風(fēng)，冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)也就算合格了。

汽車熱管理的重要性

汽車存在熱害，會(huì)開鍋，會(huì)拉缸。這是在一百多年前第一代造車先驅(qū)就已經(jīng)意識(shí)到的問題。隨著科技技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展以及汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越發(fā)激烈，各品牌車型車上附件及功能可謂八仙過海各顯神通，空調(diào)需要越來(lái)越舒適，將來(lái)還得各種輔助駕駛，油耗要求越來(lái)越低，當(dāng)然能量以及效率也必須跟著提升。另外，熱風(fēng)險(xiǎn)長(zhǎng)時(shí)間的影響著汽車的零部件壽命，慢慢成為了一種慢性病的感覺，專治熱管理的老中醫(yī)需要算好這個(gè)時(shí)間，然后保證在車子的生命周期中，零部件不要因?yàn)闊犸L(fēng)險(xiǎn)失效，導(dǎo)致汽車零部件的損壞甚至自燃現(xiàn)象。

而且汽車的工作環(huán)境復(fù)雜，不僅要能夠適應(yīng)瀝青或水泥里面、雪地、沙漠、草地甚至水面等多種不同的地理環(huán)境，還要能夠適應(yīng)風(fēng)雨、日照、濕度等多變的天氣條件。要評(píng)估在這些復(fù)雜多變的環(huán)境條件下長(zhǎng)時(shí)間工作潛在的熱故障或隱患，這就需要通過長(zhǎng)期的溫度、熱流等測(cè)試分布，從而為防熱、散熱、隔熱等提供總體的設(shè)計(jì)思路及數(shù)據(jù)參考。

汽車熱管理技術(shù)難點(diǎn)

整車熱管理最大的技術(shù)難點(diǎn)在于，如何取得熱效率和廢熱利用之間平衡，以及整車前期開發(fā)方案仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。

不同的整車廠，基于不同的需求，對(duì)于整車熱管理的需求及設(shè)計(jì)可能都會(huì)有不同的解答，這就會(huì)出現(xiàn)熱效率和廢熱利用平衡不同需求而需要對(duì)不在同一平臺(tái)甚至不同的車型進(jìn)行熱管理控制策略的重新設(shè)計(jì)。就針對(duì)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)而言如何找到這兩者的平衡，目前國(guó)內(nèi)這方面的部分整車廠都不具備完善的計(jì)算能力，只能通過整車油耗實(shí)驗(yàn)不斷嘗試優(yōu)化熱管理方案。

整車開發(fā)方案熱仿真的難點(diǎn)在于

1、前期預(yù)測(cè)：熱風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別以及最優(yōu)化設(shè)計(jì)

2、模擬分析：車輛瞬態(tài)最高熱量值預(yù)測(cè)

3、冷卻精準(zhǔn)控制：發(fā)動(dòng)機(jī)、電子泵、風(fēng)扇、電子節(jié)溫器等部件控制。

4、氣候及地理特征對(duì)整車熱管理影響研究：沙漠、濕地、高溫、低溫多種環(huán)境的綜合考慮。

大眾EA888發(fā)動(dòng)機(jī)創(chuàng)新熱管理系統(tǒng)

眾所周知，任何整車廠都是圍繞著汽車動(dòng)力總成開展研發(fā)的。一直以來(lái)，冷卻產(chǎn)品作為發(fā)動(dòng)機(jī)的“跟班”，都是被動(dòng)接受整車需求。而要實(shí)現(xiàn)熱管理的站在整車角度優(yōu)化熱管理系統(tǒng)，就必須和動(dòng)力總成同步進(jìn)行研討，甚至向汽車動(dòng)力系統(tǒng)滿足一切要求。

而大眾集團(tuán)在第三代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)上，大眾推出了創(chuàng)新型發(fā)動(dòng)機(jī)熱能管理系統(tǒng)，其冷卻回路的主要特點(diǎn)是：在原來(lái)傳統(tǒng)節(jié)溫器控制大、小循環(huán)的基礎(chǔ)上全新開發(fā)出運(yùn)用電控旋轉(zhuǎn)閥組件的創(chuàng)新型熱量管理系統(tǒng)。創(chuàng)新型熱量管理系統(tǒng)是針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器的一項(xiàng)智能冷起動(dòng)和暖機(jī)程序，它可實(shí)現(xiàn)全可變發(fā)動(dòng)機(jī)溫度調(diào)節(jié)，對(duì)冷卻液液流進(jìn)行目標(biāo)控制。

1、創(chuàng)新型熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

發(fā)動(dòng)機(jī)溫度調(diào)節(jié)執(zhí)行器構(gòu)件如圖1所示，旋轉(zhuǎn)閥組件包含：冷卻液泵、2個(gè)旋轉(zhuǎn)閥、恒溫器、用于控制冷卻液液流的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度調(diào)節(jié)執(zhí)行器N493、帶轉(zhuǎn)向角度傳感器的齒輪以及驅(qū)動(dòng)冷卻液泵的平衡軸齒形皮帶。

（圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)溫度調(diào)節(jié)執(zhí)行器）

旋轉(zhuǎn)閥組件主要特點(diǎn)是組件內(nèi)包含2個(gè)旋轉(zhuǎn)閥元件，由發(fā)動(dòng)機(jī)溫度調(diào)節(jié)執(zhí)行器N493通過電力驅(qū)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)閥1通過一根軸由發(fā)動(dòng)機(jī)溫度調(diào)節(jié)執(zhí)行器N493直接驅(qū)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)閥2通過一個(gè)中間齒輪（針齒輪）在旋轉(zhuǎn)閥1上齒形門的作用力下運(yùn)轉(zhuǎn)。這表示旋轉(zhuǎn)閥1和2是通過機(jī)械方式聯(lián)動(dòng)的，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)互相影響。另一恒溫器帶有擴(kuò)張?jiān)涔δ苁亲鳛橐豁?xiàng)安全裝置（緊急恒溫器），發(fā)生故障時(shí)在113℃的溫度下啟動(dòng)。

2、旋轉(zhuǎn)閥組件的工作原理

執(zhí)行器電機(jī)如圖2所示，它通過一個(gè)齒輪驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)閥1，控制冷卻液在機(jī)油冷卻器、發(fā)動(dòng)機(jī)和主冷卻器之間流動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)越熱，執(zhí)行器電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)閥1旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力越大。旋轉(zhuǎn)閥2通過一個(gè)中間齒輪由旋轉(zhuǎn)閥1上的齒形門驅(qū)動(dòng)。控制板上的轉(zhuǎn)向角傳感器（霍爾傳感器）將旋轉(zhuǎn)閥位置發(fā)送至發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元。發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)且接續(xù)運(yùn)行模式結(jié)束后，旋轉(zhuǎn)閥自動(dòng)設(shè)置為40°角。如果系統(tǒng)中有故障，發(fā)動(dòng)機(jī)可通過緊急恒溫器在此角度范圍內(nèi)運(yùn)行。如果沒有故障，且發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)，旋轉(zhuǎn)閥角度被設(shè)置為160°。執(zhí)行器是通過圖譜由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元驅(qū)動(dòng)的。通過驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)閥，可實(shí)現(xiàn)不同的開關(guān)位置，從而讓暖機(jī)較快，并將發(fā)動(dòng)機(jī)溫度保持在86～107℃。

（圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)閥組件分解圖）

3、創(chuàng)新型熱管理系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程

發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)熱能管理系統(tǒng)控制邏輯圖（圖3）控制著正反轉(zhuǎn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)2個(gè)旋轉(zhuǎn)滑閥的開度，實(shí)現(xiàn)冷卻液溫度智能控制。具體邏輯圖有3個(gè)基本控制范圍：暖機(jī)范圍、溫度控制范圍和持續(xù)運(yùn)行模式范圍。當(dāng)旋轉(zhuǎn)閥1上的齒形門處于145°角位置時(shí)，它會(huì)接合旋轉(zhuǎn)閥2。冷卻液流向氣缸體，隨著旋轉(zhuǎn)閥2的旋轉(zhuǎn)，液流增加。當(dāng)旋轉(zhuǎn)閥1處于85°時(shí)，旋轉(zhuǎn)閥2在達(dá)到其最大旋轉(zhuǎn)角度時(shí)斷開聯(lián)接，冷卻液液流流向氣缸體的通道完全打開。暖機(jī)范圍又分為3個(gè)調(diào)節(jié)階段：少量液流、暖機(jī)和調(diào)節(jié)（160°）。

（圖3 熱能管理系統(tǒng)控制邏輯圖）

冷卻液循環(huán)的控制如圖4所示，從暖機(jī)范圍到溫度控制范圍再到接續(xù)運(yùn)行模式，2個(gè)旋轉(zhuǎn)閥的位置在各個(gè)階段是不同的，且每個(gè)階段都是無(wú)縫連接。其目的是盡可能使用氣缸內(nèi)燃油燃燒產(chǎn)生的熱量來(lái)給發(fā)動(dòng)機(jī)加熱。如果車輛乘員需要在“靜態(tài)冷卻液”階段進(jìn)行加熱，則會(huì)向車內(nèi)提供熱量。

（圖4 熱能管理系統(tǒng)控制冷卻液循環(huán)圖）

（本文部分內(nèi)容摘自：修車幫）