新型汽车暖气风箱设计 提升汽车燃效
想象一辆汽车牵引着重1360公斤的拖车在摄氏43度的环境下运行,这种行车工况仅仅占行车总时间的1%,但是所有车辆都会为这种状况的发生设计专门的散热系统。这种过度设计意味着尺寸过大的散热水箱和风扇,从而增大了日常行车过程的前进阻力,降低了燃油经济性。最近的一项研究成果显示,空气动力学阻力降低10%,中型车的燃油经济性可以提高1.5%,卡车提高3%。
CSEG公司日前研发并申请了一项专利,该专利是一种更为合理的散热解决方案,既减小了散热水箱的体积,提高了燃油经济性,降低了原始设备制造商的生产成本以及消费者的使用成本,又保证了散热量满足极端行驶工况的需求。创新设计为在暖通空调(HVAC)风箱中附加了一个排气门,以实现加热器芯发挥散热冷却作用,更高效地利用现有零部件,提高系统效能。
加热器芯能够移除发动机废热总量的10%到20%,因为该部件安放在发动机中,而且流经的冷却空气量持续稳定。加热器芯可以根据具体需求自主选择是否在发动机制冷循环中发挥作用,因此可以根据常规行车工况对前端散热水箱进行优化,从而提高燃油经济性。其中也存在问题,那就是当外界环境温度过高,发动机需要更大的散热量,但驾乘人员同样会感觉热,不太可能在这种情况下打开暖气。为了解决上述问题,通过添加排气门的方法对暖通空调风箱进行改进,此创新排气门被称作“制冷门”,安装在加热器芯附近。制冷门把来自于加热器芯的热空气从车舱内排出,因此驾驶室的舒适性不会受到负面影响。
在极端的行车环境中,当驾驶员打开空调的时候,一定量的空气可以经过混合气门流向加热器芯,同时保证冷空气流向驾驶室,流向加热器芯的分离气流提升了发动机冷却量;制冷门打开的时候,源自加热器芯的热空气二次导向发动机室中;混合气门开启或关闭的评判标准是不影响驾乘舒适性。
加热器芯用于冷却发动机,创新设计为暖通空调添加了一个制冷门
流经加热器芯的空气量决定着发动机散热量的增加值,鼓风机需要在一个比正常值稍高的速度下运转,以便为驾驶室和加热器芯供给充足的空气。制冷门开闭状态以及鼓风机速度是由电子控制单元(ECU),参考发动机散热量和驾驶室舒适要求数据后自主调节的。
当发动机和驾驶室同时需要供热的时候,制冷门所处的状态可以让来自加热器芯的部分热空气流入驾驶室中,剩余部分送往发动机舱中;当发动机不需要供热的时候,制冷门始终保持关闭状态,系统简化成常规的暖通空调。通过Flowmaster软件的模拟评估,制冷门设计的效能较高,因为加热器芯的工作效力要远超散热器,每当1立方英尺/分钟的风量流过加热器芯,流过汽车前端用于散热的气流需求量降低1.5立方英尺/分钟。当车载空调启用的时候,额外的空气要送往蒸发器,冷凝器的热负荷会升高,从而增加散热水箱的热负荷量。冷凝器负荷的影响也通过计算机模拟进行了评估,如果有额外150立方英尺/分钟的空气流过蒸发器,冷凝器负荷提高40%;空气流量达到200立方英尺/分钟,负荷升高80%;输送到加热器芯的空气量每增加1立方英尺/分钟,汽车前散热端水箱需要空气降低1.2立方英尺/分钟。
冷凝器负荷改变使得辅助冷却成为可能
这项创新技术的核心价值在于优化汽车前端冷却模块,帮助提高燃油经济性。制冷门技术的使用,可以帮助减小汽车前端的散热水箱和冷却风扇的尺寸;如果散热系统的大小和结构不做改变,那么车辆牵引力将得到提升,因为发动机散热能力有所加强。除此之外,此散热技术还促进了其他燃料节省技术的功效,例如可以帮助进气格栅自主开闭系统以及废气再循环装置在最佳效率点附近运行。
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