開式冷卻系統流水聲的分析改進

邢冠華，李光武

（華晨汽車工程研究院，遼寧 沈陽 110141）

前言

發動機冷卻系統一般分為開式冷卻系統和閉式冷卻系統。開式系統優點是管路布置簡潔、膨脹水箱無耐壓要求，成本較低等；缺點是非即時排氣，冷卻系統內產生氣體后不能及時排出，要在大循環開啟且系統壓力達到泄壓閥開啟壓力后才會開啟排氣。閉式冷卻系統優點為即時排氣，缺點是管路布置較繁瑣，對膨脹水箱的要求較高，成本較高等。

冷卻系統結構原理如圖1所示：

圖1　冷卻系統結構原理圖

1　問題現象描述及原因分析

1.1　現象描述

冷車啟動后，在怠速加油門使發動機轉速達到 2500rpm至3000rpm左右時在駕駛室內可以聽到在中控臺內有“嘩嘩”的流水聲，此現象在動機轉速繼續升高或發動機熱機后消失。

1.2　原因分析

表1　問題復現跟蹤表

初步分析其原因為，在生產線上真空加注時冷卻液未加滿或 4S店手工加注時沒有進行有效排氣，導致系統內有空氣殘留，冷車啟動后，小循環內的氣泡隨冷卻液進入暖風機，水汽混合物對暖風芯體內壁沖擊形成流水聲。

為復現此現象，模擬冷卻系統缺液和系統內存有空氣的情況，方法是排掉部分冷卻液并進行手工加注。按照表1的操作和跟蹤方式在車輛上進行現象復現：

通過三天的持續跟蹤，確定了流水聲問題的原因和發生機理。

2　方案設計

2.1　改進思路

基于流水聲產生機理，我們發現降低小循環流量并打碎小循環內氣泡可以有效降低流水聲，氣泡越小，流水聲越小，在氣泡很小的情況下，流水聲消失。針對此思路，我們在小循環的暖風進水管上增加了節流閥，這樣可以有效的減小氣泡體積，同時通過暖風機的冷卻液流量也會相應的減少。

考慮到暖風機內冷卻液流量對空調制熱性能的影響，我們對不同規格的節流閥對流量的影響進行了試驗分析，試驗結果見圖2：

圖2　流量測試結果

不同規格的節流管在整車上進行驗證來比對其對流水聲的改善，驗證方式按照1.2表格步驟進行，經驗證表明，采用5mm節流閥效果比較理想。

由于增加節流閥，導致暖風機冷卻液流量減少，必須要進行空調系統的最大制熱試驗來驗證制熱性能，試驗數據見表2：

表2　最大制熱試驗數據

試驗數據表明采用 5mm節流閥后，最大制熱效果滿足整車制熱性能要求。

2.2　方案設計

基于以上，我們采取節流管加旁通的方案，這樣既能滿足空調制熱要求，又能避免發動機水套局部熱點發生，更可以有效的消除流水聲，方案如圖3、圖4所示：

圖3　節流閥結構

圖4　暖風水管總成

三通：大管段內徑14mm，外徑18mm；小管段外徑8mm，內徑4mm；三通帶節流閥：大管段內徑14mm，外徑18mm；小管段外徑8mm，內徑4mm；節流閥內徑5mm；一個旁通管：內徑7mm，外徑13mm。

3　方案實施及跟蹤

此方案于2010年4月正式上線切換，在跟蹤時間內，售后IPTV值由最高24.17降至0，見圖5，改進措施在實際生產中效果明顯。

圖5　售后IPTV統計

6　結語

本次的設計改進的主要優勢是：

1）對空調冷卻系統影響最小，包括對發動機冷卻和空調制熱性能的影響。

2）對冷卻系統改動最小，成本最低。

3）方便解決售后車輛問題。