浅谈关于汽车冷却系统匹配的关键技术分析
黄承彬
（一汽解放汽车有限公司柳州分公司，柳州 545006）
[摘 要] 在我国经济不断发展与人们生活水平不断提升的大背景下，私家车逐渐演变为人们的主要代步工具。作为汽车的“心脏”，发动机需要长时间处于高温状态下，要保证其发挥工作性能，就必须借助冷却系统进行降温。本文就汽车冷却系统匹配的关键技术进行分析。
[关键词] 汽车；冷却系统；关键技术
汽车的发展已有一百余年的历史，在相关生产制造技术不断发展以及原材料更新的同时，汽车的五大系统（冷却系统、空气供给系统、润滑系统、燃油供给系统、点火系统）也得到了较大程度的改善。作为汽车的核心组成部分之一，冷却系统的性能，将对发动机的安全性、使用寿命以及燃油性等产生直接影响。从实践的角度分析，汽车装载质量的不确定性以及各地路况之间的差异性，造成了车辆在动力以及油耗等方面的差异，在此背景下，冷却系统匹配是否合理，将关系到汽车的经济性与动力性。
就汽车冷却系统的前期理论计算与后期匹配验证来看，最大扭矩工况以及最大功率工况是两个较为特殊的工况，针对不同的车型，冷却系统的理论计算与匹配验证也存在一定的差异。本文针对轿车的冷却系统匹配进行分析。
一、散热器匹配
从提高散热器散热效率的角度分析，在有限的布置空间内，尽可能地增大散热器的迎风面积，降低芯子的厚度，能够为散热效率的提升创造良好的基础。考虑到高速行车时车辆的冷却系统需要，在散热器匹配中需要充分考虑到迎风面冲击效应。现阶段针对散热器性能改进的措施，大致有以下三种。
①更换散热器材料，如以铝代铜，提高散热器的散热量；
②改进焊接技术，如采用硬钎焊技术等，提高散热器散热量；
与中央税和地方税比较，共享税的特质并不明显，但可结合中央税和地方税的收入配置原理综合衡量共享税的属性——同时兼具中央税和地方税特性的税种往往被划分为中央地方共享税，并可以根据中央或者地方分成比例，强调它的中央税特性或地方税特性。[21]共享税模式可考虑以下的实现路径：
水箱是冷却系统中较为关键的一个组件，从水箱匹配角度来看，尽可能地利用迎面风，能够在一定程度上提高冷却系统的冷却性能。就冷却系统的实际需求而言，系统需要从散热风扇获得的空气流量值与系统自身能够获取的自然空气流量之间存在着较为密切的关联。针对高速公路车辆，多采用前置式冷却系统，因而能够获得足够的自然空气流量。考虑到水箱采用前置式设计，在进行水箱匹配时，可结合实际情况，对水箱的进风口面积进行改进，进而充分利用迎面风。
本文实现了运用TMS320F2812芯片并根据规则采样法获取频率可调的SPWM波形的方法，按照恒压频比控制算法控制异步电动机运行，设计的通用变频器输出从0～100 Hz，驱动三相异步电动机平稳调速，测试结果表明：系统硬件设计可靠。应用PS12034功率模块设计制作变频器，具有硬件电路设计规模小、调试简单、电磁兼容性以及抗干扰能力强、变频系统运行稳定、系统开发周期短等优势，选用PS12034功率模块设计通用变频器具有较强的实际应用价值。
上面提到的是无任何干扰频率情况下的匹配网络，也可以说是理想状态下的匹配网络，由于土地资源和其他方面的原因，一个发射台往往同时发射多个频率，存在着双频共塔或多频共塔的情况，频率与频率之间相互干扰严重，特别是共塔频率会存在严重的高频倒送干扰，为了消除共塔频率的相互影响，必须增加一个或多个抑制网络——阻塞网络。阻塞网络的主要作用是抑制共塔频率的相互影响，最大限度地阻止共塔频率对本频的影响。图2是三种常见的阻塞网络组成形式原理图。
(twcp-tacp)—液气平均温差（℃）。
K—散热系数（kj/m2h℃）；
S—散热面积（m2）；
式中 Q—散热能力（kJ/h）；
根据上述公式，在系统压力升高以后，在其他参数不变的情况下，液气平均温差将增大，散热器的散热性能亦随之增大，即可达到提高散热器散热效果的目的。但另一方面，系统压力的提升，也会带来渗漏风险的增加等负面影响。
③在不提高生产成本、增大空间尺寸的前提下，提高系统压力。
此外，结合实践经验来看，散热器在使用一年后将会出现局部积垢或者脱焊等现象，进而降低散热器的散热面积以及散热性能。根据相关的数据，散热性能的变换约为3～10%。因此，在散热器匹配中，需要考虑这一因素的影响。
二、水箱匹配
在散热器匹配中，散热器的散热能力是匹配过程中的重要指标，一般采用以下公式进行核算：
针对水箱的改进问题，有研究提出了在汽车的前保险杠处开进风口的方式，以增加水箱的正面进风面积，并通过移开水箱前上部横梁的方式，确保水箱能够有一个相对较好的进风口。试验结果表明，此种改进方法能够切实降低水温，进而提高最高车速。就水箱匹配而言，在设计阶段，应当做好水箱进风面积等方面的设计，确保其冷却效果；在校验阶段，需要通过热态模拟试验以及计算机仿真相结合的方式，以验证特殊工况下的冷却性能。
三、冷却液匹配
从冷却液的匹配考虑，其匹配要点主要为冷却液的选用。在冷却液选用阶段，冰点与沸点是需要审慎考虑的两个要素。根据相关的研究，冷却液的冰点、沸点的高低，与冷却系统的压力等因素之间存在着较为密切的关联。根据轿车发动机冷却系统的设计特点，在设计时多采用强制循环水冷系统，以冷却液作为冷却介质，通过水泵的强制作用实现冷却液的循环流动，进而达到冷却目的。因此，冷却液的合理选择，能够对发动机的冷却系统形成一定的保护作用，并改善冷却系统的散热效果，提高发动机的功率。
L9(34)正交试验结果与分析见表2。根据表2结合综合评分进行分析可知，聚乙烯醇添加量对玉米秸秆淀粉-聚乙烯醇薄膜抗拉强度和变形率综合影响最大，其次是甘油添加量，玉米秸秆淀粉添加量对薄膜的抗拉强度和变形率综合影响较小。正交试验处理的最优组合是A3B1C3，正交试验表中综合评分最高的是第7组A3B1C3，因此综合考虑，确定玉米秸秆淀粉-聚乙烯醇薄膜的最优配方为玉米秸秆淀粉添加量3%、甘油添加量1.5%、聚乙烯醇添加量3.5%。
在冷却液的选用阶段，虽然丙二醇型冷却液具有较为显著的优势，但由于成本相对较高，难以实现大范围的推广应用，因而现阶段采用的冷却液仍然以乙二醇型冷却液为主。根据相关的试验结果，乙二醇型冷却液的冰点与其含量之间存在着非线性关系，在进行匹配时，需要考虑这一因素的影响。从冷却液的流向来看，现阶段的设计有从机体水套到缸盖水套的流向以及从缸盖水套到机体水套的流向。
羊链球菌病的主要传染源来自于已经患病的羊和携带致病菌的羊，在此之上，因感染链球菌病而死亡的羊的皮毛、排泄物等也具有相当强的传染能力。链球菌病的病菌对于绵羊和山羊都具有很强的侵染性，同时也会由母羊妊娠传递给羔羊。通常感染链球菌病之后会存在长短不一的潜伏期，在潜伏期中可以通过呼吸道以及蚊虫叮咬进行传播。另外羊链球菌病具有很明显的机械性，高发季节在于春季，同时也具有一定的地区流行性。一但患病，羊的死亡率非常高，并且会迅速进行传染，对于养殖户产生巨大的经济损失。
四、冷却水泵匹配
在汽车的冷却系统中，冷却系统的冷却水泵是实现冷却液循环流动的重要组件，考虑其与冷却系统、发动机的匹配程度，对系统的冷却性能有着重要意义。从设计阶段来看，水泵的可靠性，与其水封、轴承之间存在着较为密切的关联，而流量以及扬程等参数的设计，需要根据具体车型的发动机功率而确定，一般情况下，水泵流量应当控制在额定功率的2.3倍左右，扬程一般为0.7～1.5Kpa。
结 语
冷却系统是汽车中非常重要的一个系统，根据发动机的工作特性，一般需要在85℃～95℃之间，发动机才能发挥出其最佳性能。因此，汽车冷却系统需要同发动机达到最佳的匹配状态，避免发动机过冷或者过热等现象的发生。针对冷却系统的匹配，需要综合考虑整个冷却系统的热平衡过程，进而实现发动机与冷却系统的最佳匹配。
参考文献 ：
[1]侯献军，马将森，杜松泽，等.基于CFD方法的整车冷却系统匹配分析[J].汽车技术，2015（11）：11-14.
[2]刘鹏，刘志博.发动机冷却系统匹配浅析[J].重型汽车，2013（2）：16-17.
标签：汽车论文; 冷却系统论文; 关键技术论文; 一汽解放汽车有限公司柳州分公司论文;