冷卻模塊密封方式對進風的影響

殷農民 陶邦銀

浙江眾泰汽車制造有限公司杭州分公司 浙江省杭州市 310018

1 引言

炎炎夏日，車輛的使用環境變得更加苛刻，許多用戶在車輛停車時，需要長怠速開空調。此時冷卻模塊位置熱回流現象非常嚴重，進而降低散熱器、冷凝器、中冷器效率，用戶最直觀感受就是空調性能的下降。本文從怠速熱回流角度，分析冷卻模塊不同密封位對散熱器、冷凝器、中冷器進風量、進氣溫度的影響，總結了密封冷卻模塊密封的注意事項，從而指導設計。

2 問題提出

2.1 車輛性能能夠問題描述

某車型在進行溫度場CFD分析時，怠速時，冷卻模塊與FEM（前端框架）之間、FEM（前端框架）外部都存在比大的熱回流，散熱器、冷凝器、中冷器前進風溫度偏高。空調系統、冷卻系統、中冷系統性能受到影響。

圖1 怠速熱回流流線圖

2.2 車輛基本信息，見表1

表1 車輛基本參數

3 分析

3.1 問題解決方案

FEM（前端框架）外部空間結構復雜，解決熱回流成本大、周期長、工藝復雜。為了節省項目開發周期、節約成本，采用密封冷卻模塊與FEM（前端框架）間隙的方案減小熱回流，提升怠速工況時空調系統、冷卻系統、中冷系統的性能。此次問題優化共進行了三種方案的對比。

方案一：

（1）冷凝器兩側與散熱器之間采用海綿密封。

方案二：

（1）冷凝器兩側與散熱器之間采用海綿密封；

（2）冷凝器兩側與FEM之間采用海綿密封；

（3）冷凝器上端與FEM之間采用海綿密封。

方案三：

（1）冷凝器兩側與散熱器之間采用海綿密封；

（2）冷凝器兩側與FEM之間采用海綿密封；

（3）冷凝器上端與FEM之間采用海綿密封；

（4）散熱器兩側與FEM之間采用海綿密封。

3.2 方案結果

怠速工況下三種密封方案散熱器、冷凝器、中冷器前進風量結果見表3，進風溫度的結果見表4。

4 結果分析

4.1 進風量

中冷器前進風量

方案一＜方案二＜方案三

冷凝器前進風量

方案一＞方案二＞方案三

表2 密封方案

表3 進風量（kg/s）分析結果

表4 進風溫度（℃）分析結果

散熱器前進風量

方案一＞方案二＞方案三

原因分析：

（1）散熱器及冷凝器的進風阻力隨隨著密封條的增加而增加，因此進風量逐漸減小；

（2）隨著密封條的增加，中冷器后部熱回流減小。原先由熱回流流經散熱器的空氣量需要中冷器前位置的空氣量補充，因此中冷器前進風量隨密封條的增加而增加。

4.2 進風溫度

中冷器前進風溫度

方案一＞方案二＞方案三

冷凝器前進風溫度

方案一＞方案二＜方案三

方案一＞方案三

散熱器前進風溫度

方案一＞方案二＞方案三

原因分析：

（1）隨著FEM和冷卻模塊之間密封條的增加，中冷器和散熱器熱回流減小，低溫的外部空氣量增加，進風的溫度出現和預期一樣，逐步降低。

（2）隨著FEM和冷卻模塊之間密封效果的加強，冷凝器前空氣溫度出現了和預期相反的現象，未完全密封的方案二效果優于完全密封的方案三。通過排查發現，方案三中，散熱器下部超出冷凝器范圍的位置，增加的和FEM之間的密封，導致怠速時整個散熱器前的進風分布比較均勻，主要是FEM外部的自然風、FEM外少量的熱回流和經過冷凝器和中冷器后的風量。而方案二中，散熱器下部超出冷凝器范圍的位置，散熱器和 FEM之間未進行密封。導致散熱器下部風阻小，和冷凝器重疊的上部范圍風阻大。怠速時，散熱器前的進風量由流經冷凝器的空氣、流經中冷器的空氣、散熱器下部熱回流三部分組成。由于方案二中散熱器下部的熱回流大于方案三，導致方案二中流經冷凝器的FEM外部熱回流減少。方案二中冷凝器前進風由外部自然冷空氣組成，因此方案二的密封方式最有利于空調性能的提升。

考慮到車輛怠速時，負荷小，對散熱器性能要求低。發動機怠速轉速低于增壓器介入轉速，因此對中冷器性能要求低。然而隨著發動機轉速的降低，空調性能也隨之下降，但是夏季怠速時要求有較好的空調性能來滿足客戶的需求。綜合空調系統、冷卻系統、中冷系統在怠速工況的性能需求，本車型最終選取方案二的密封優化方式。

5 結語

在工程設計中，不能盲目進行密封、阻隔解決機艙熱回流現象，應綜合考慮冷卻系統、中冷系統、空調系統的性能，進行效果分析，兼顧成本控制、生產工藝現狀，選擇適當的密封位置及方式。