汽车热管理技术难点分析及第三代大众ea888发动机创新型热管理系统-欧洲杯买球app

现代汽车中的新功能不断涌现，并将很快超过机械类功能所提供的价值。其中汽车热管理就是一个整合的概念，如果分解到细枝末节，会是一个非常庞大的课题。

早期汽车研发设计中并没有热量管理概念，只是冷却系统，纯粹降温保护作用，发动机只要不过热拉缸就了，冷却系统的设计工作主要集中在发动机的额定工况的流量计算，各种工况下路试能达到热平衡，有暖风，冷却系统设计也就算合格了。

汽车热管理的重要性

汽车存在热害，会开锅，会拉缸。这是在一百多年前第一代造车先驱就已经意识到的问题。随着科技技术的创新发展以及汽车市场竞争越发激烈，各品牌车型车上附件及功能可谓八仙过海各显神通，空调需要越来越舒适，将来还得各种辅助驾驶，油耗要求越来越低，当然能量以及效率也必须跟着提升。另外，热风险长时间的影响着汽车的零部件寿命，慢慢成为了一种慢性病的感觉，专治热管理的老中医需要算好这个时间，然后保证在车子的生命周期中，零部件不要因为热风险失效，导致汽车零部件的损坏甚至自燃现象。

而且汽车的工作环境复杂，不仅要能够适应沥青或水泥里面、雪地、沙漠、草地甚至水面等多种不同的地理环境，还要能够适应风雨、日照、湿度等多变的天气条件。要评估在这些复杂多变的环境条件下长时间工作潜在的热故障或隐患，这就需要通过长期的温度、热流等测试分布，从而为防热、散热、隔热等提供总体的设计思路及数据参考。

汽车热管理技术难点

整车热管理最大的技术难点在于，如何取得热效率和废热利用之间平衡，以及整车前期开发方案仿真结果的准确性。

不同的整车厂，基于不同的需求，对于整车热管理的需求及设计可能都会有不同的解答，这就会出现热效率和废热利用平衡不同需求而需要对不在同一平台甚至不同的车型进行热管理控制策略的重新设计。就针对传统内燃机而言如何找到这两者的平衡，目前国内这方面的部分整车厂都不具备完善的计算能力，只能通过整车油耗实验不断尝试优化热管理方案。

整车开发方案热仿真的难点在于

1、前期预测：热风险识别以及最优化设计

2、模拟分析：车辆瞬态最高热量值预测

3、冷却精准控制：发动机、电子泵、风扇、电子节温器等部件控制。

4、气候及地理特征对整车热管理影响研究：沙漠、湿地、高温、低温多种环境的综合考虑。

大众ea888发动机创新热管理系统

众所周知，任何整车厂都是围绕着汽车动力总成开展研发的。一直以来，冷却产品作为发动机的“跟班”，都是被动接受整车需求。而要实现热管理的站在整车角度优化热管理系统，就必须和动力总成同步进行研讨，甚至向汽车动力系统满足一切要求。

而大众集团在第三代ea888发动机上，大众推出了创新型发动机热能管理系统，其冷却回路的主要特点是：在原来传统节温器控制大、小循环的基础上全新开发出运用电控旋转阀组件的创新型热量管理系统。创新型热量管理系统是针对发动机和变速器的一项智能冷起动和暖机程序，它可实现全可变发动机温度调节，对冷却液液流进行目标控制。

1、创新型热管理系统结构

发动机温度调节执行器构件如图1所示，旋转阀组件包含：冷却液泵、2个旋转阀、恒温器、用于控制冷却液液流的发动机温度调节执行器n493、带转向角度传感器的齿轮以及驱动冷却液泵的平衡轴齿形皮带。

（图1 发动机温度调节执行器）

旋转阀组件主要特点是组件内包含2个旋转阀元件，由发动机温度调节执行器n493通过电力驱动。旋转阀1通过一根轴由发动机温度调节执行器n493直接驱动。旋转阀2通过一个中间齿轮（针齿轮）在旋转阀1上齿形门的作用力下运转。这表示旋转阀1和2是通过机械方式联动的，在运转时会互相影响。另一恒温器带有扩张元件，其功能是作为一项安全装置（紧急恒温器），发生故障时在113℃的温度下启动。

2、旋转阀组件的工作原理

执行器电机如图2所示，它通过一个齿轮驱动旋转阀1，控制冷却液在机油冷却器、发动机和主冷却器之间流动。发动机越热，执行器电机驱动旋转阀1旋转的驱动力越大。旋转阀2通过一个中间齿轮由旋转阀1上的齿形门驱动。控制板上的转向角传感器（霍尔传感器）将旋转阀位置发送至发动机控制单元。发动机停机且接续运行模式结束后，旋转阀自动设置为40°角。如果系统中有故障，发动机可通过紧急恒温器在此角度范围内运行。如果没有故障，且发动机起动，旋转阀角度被设置为160°。执行器是通过图谱由发动机控制单元驱动的。通过驱动相应的旋转阀，可实现不同的开关位置，从而让暖机较快，并将发动机温度保持在86～107℃。

（图2 发动机旋转阀组件分解图）

3、创新型热管理系统调节过程

发动机控制单元根据热能管理系统控制逻辑图（图3）控制着正反转电机运动，进而无级调节2个旋转滑阀的开度，实现冷却液温度智能控制。具体逻辑图有3个基本控制范围：暖机范围、温度控制范围和持续运行模式范围。当旋转阀1上的齿形门处于145°角位置时，它会接合旋转阀2。冷却液流向气缸体，随着旋转阀2的旋转，液流增加。当旋转阀1处于85°时，旋转阀2在达到其最大旋转角度时断开联接，冷却液液流流向气缸体的通道完全打开。暖机范围又分为3个调节阶段：少量液流、暖机和调节（160°）。

（图3 热能管理系统控制逻辑图）

冷却液循环的控制如图4所示，从暖机范围到温度控制范围再到接续运行模式，2个旋转阀的位置在各个阶段是不同的，且每个阶段都是无缝连接。其目的是尽可能使用气缸内燃油燃烧产生的热量来给发动机加热。如果车辆乘员需要在“静态冷却液”阶段进行加热，则会向车内提供热量。

（图4 热能管理系统控制冷却液循环图）

（本文部分内容摘自：修车帮）