變速冷卻風(fēng)扇

冷卻風(fēng)扇用于在炎熱環(huán)境、高負(fù)荷/炎熱環(huán)境、啟停和有時(shí)在怠速時(shí)為空調(diào)提供額外的冷卻空氣流量。兩速或ON/OFF型風(fēng)扇會(huì)因突然切換而產(chǎn)生瞬態(tài)振蕩和熱波動(dòng)。同時(shí)，當(dāng)它全速運(yùn)行時(shí)，會(huì)消耗大量電能，導(dǎo)致高功耗。具有PWM（脈寬調(diào)制）控制器的變速風(fēng)扇可以根據(jù)需求提供空氣流量，并具有更平滑的溫度控制?？刂频恼伎毡葘@著降低功耗。例如，額定功率為600瓦的風(fēng)扇在20%的占空比下可能僅消耗不到100瓦。此外，還包括其他設(shè)備，如冷卻EGR冷卻器（廢氣再循環(huán)）、液體冷卻中冷器、排氣熱回收系統(tǒng)（EHRS）和低溫散熱器，這些都增加了車輛熱系統(tǒng)的復(fù)雜性。正如我們所看到的，大多數(shù)都是可變?cè)O(shè)備。隨著這些新設(shè)備和技術(shù)的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)和控制車輛熱和冷卻系統(tǒng)已成為汽車工程師面臨的挑戰(zhàn)。

圖1 一種新型車輛熱管理系統(tǒng)架構(gòu)

熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新模式 - 基于模型

迄今為止，車輛冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要針對(duì)極端高溫條件下的穩(wěn)定狀態(tài)。然而，隨著新型熱管理特性的加入，車輛的熱管理系統(tǒng)變得日益復(fù)雜，這不僅增加了對(duì)系統(tǒng)控制和校準(zhǔn)的復(fù)雜性，也推動(dòng)了設(shè)計(jì)方法的變革。表1展示了從傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)到新型基于模型的設(shè)計(jì)方法的演變趨勢(shì)。表1. 車輛熱管理設(shè)計(jì)趨勢(shì)

03  車輛熱管理系統(tǒng)仿真工具開發(fā) 

建模方法

構(gòu)建車輛熱管理系統(tǒng)的模型是一項(xiàng)涵蓋了多個(gè)工程領(lǐng)域的復(fù)雜工作，它需要綜合運(yùn)用機(jī)械工程、液壓學(xué)、熱力學(xué)、流體力學(xué)以及熱傳遞學(xué)等學(xué)科的知識(shí)。為了在瞬態(tài)條件下精確預(yù)測(cè)流體的溫度變化，所構(gòu)建的模型應(yīng)當(dāng)包含流體循環(huán)模型、發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)的熱模型、車輛前端冷卻空氣模型、整車與傳動(dòng)系統(tǒng)模型，以及控制邏輯模型。此外，模型還必須能夠模擬不同的駕駛循環(huán)，包括那些為了評(píng)估燃油經(jīng)濟(jì)性而設(shè)計(jì)的循環(huán)，以及反映現(xiàn)實(shí)世界駕駛情況的循環(huán)。模型中還應(yīng)當(dāng)整合變速箱換擋策略和離合器的控制邏輯。圖2展示了一個(gè)典型的車輛熱管理系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu)。在車輛開發(fā)時(shí)間表上，應(yīng)使用不同的模型以服務(wù)于不同的目的。在概念階段，可以使用替代模型和較少細(xì)節(jié)的模型進(jìn)行系統(tǒng)布局、初步尺寸確定和方向性設(shè)計(jì)。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（如CAD數(shù)據(jù)）可用時(shí)，可以構(gòu)建詳細(xì)模型以提供更準(zhǔn)確的結(jié)果。在所有硬件和系統(tǒng)設(shè)計(jì)確定后，可以實(shí)施與測(cè)試相關(guān)的生產(chǎn)意圖模型，用于控制和校準(zhǔn)目的。Traussnig 在他的論文中概述了這種程序。根據(jù)過去的經(jīng)驗(yàn)，基于半經(jīng)驗(yàn)的模型在車輛產(chǎn)品開發(fā)過程中更為穩(wěn)健，并提供更準(zhǔn)確的結(jié)果。子模型應(yīng)基于實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)構(gòu)建。例如，冷卻液流動(dòng)回路應(yīng)與實(shí)際流動(dòng)臺(tái)架測(cè)試相關(guān)聯(lián)，并將其作為基線。如果存在發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)，應(yīng)從測(cè)試中獲得發(fā)動(dòng)機(jī)散熱圖圖和傳動(dòng)效率圖。

圖2 車輛熱管理系統(tǒng)模型布局