關于增壓發動機進氣溫度敏感因素對熱管理性能的研究

鄭濤

關于增壓發動機進氣溫度敏感因素對熱管理性能的研究

鄭濤

（奇瑞汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241000）

車輛的熱管理性能與發動機的進氣溫度密切相關，文章基于整車項目開發和DOE方法，梳理影響整車發動機進氣溫度的敏感因素并加以約束，經試驗確認方案有效，可以將整車發動機進氣溫度控制在目標范圍內，所確認的方案可為整車項目開發提供支持。

增壓發動機；進氣溫度；敏感因素

引言

車輛運行在高溫工況，如進氣溫度過高，則充氣效率降低，同工況發動機功率隨之下降，表現為整車動力性變差，冷卻性能惡化；敲缸爆震，影響發動機附件的可靠耐久；爆震時排氣溫度急劇升高，氮氧化物含量急劇升高，造成大氣污染[1]。如何有效控制高溫工況增壓發動機進氣溫度，是各主機廠一直努力的方向[2]。本文基于整車實踐，梳理出高溫工況影響進氣溫度的敏感因素。

1 問題提出

1.1 問題描述

臺架試驗發現研發的某新型渦輪增壓水冷式發動機的輸出功率對進氣溫度特別敏感，雖經調整優化，但搭載整車開展冷卻性能試驗，出現退角功率下降，發動機水溫超標，甚至爆震、拉缸等問題[3]。經關聯專業共同確認，將該型發動機的進氣溫度控制在70℃以下可解決問題，這一目標由整車冷卻性能集成部門實現。

基于發動機進氣系統熱交換原理（圖1）和DOE方法。從進氣冷端、熱端、冷卻模塊組合方式等維度確認影響目標達成的敏感因素，制定工程方案。

圖1 發動機進氣系統熱交換圖

1.2 試驗工況

試驗工況見表1。

表1 試驗工況

1.3 引氣口溫度對進氣溫度的敏感度

基于整車布置，分別測試了不同空濾引氣口位置對進氣溫度的影響，見圖2、3。

圖2 原狀態

圖3 引氣口前置

環境風洞測試結果，見圖4。

圖4 引氣口溫度對進氣溫度的影響

基于上述測試結果，引氣口溫度不是影響進氣溫度的敏感因素。

1.4 空濾后空氣溫度對進氣溫度的敏感度

基于原狀態引氣口位置，對空濾本體+前后引氣管進行隔熱處理。

環境風洞測試結果，見圖5。

基于上述結果，增壓器前空氣溫度不是影響進氣溫度的敏感因素。

圖5 包裹空濾對進氣溫度的影響

1.5 前端模塊導風板對進氣溫度的敏感度[4]

基于兩側、頂部導風板，在“上下式”前端模塊基礎上增加底部導風板，見圖6。

圖6 前端模塊導風板示意圖

環境風洞測試結果，見圖7。

圖7 底部導風板對進氣溫度的影響

基于上述結果，前端導風板是影響進氣溫度的強關聯因素。

1.6 冷卻模塊組合方式對進氣溫度的敏感度

低溫散熱器在不同位置，分別進行測試；布置方式，見圖8、9。

圖8 上下式

圖9 三明治式

環境風洞測試結果，見圖10。

圖10 上下式vs三明治式對進氣溫度的影響

基于上述結果，兩種結構在不同工況進氣溫度各有優缺，冷卻模塊組合方式是影響進氣溫度的強關聯因素。

1.7 中東市場拓展

搭載此發動機車型計劃銷售中東區域，進行了中東工況驗證。

試驗工況，見表2。

表2 試驗工況

環境風洞測試結果，見圖11。

2 問題解決

2.1 國內工況與中東工況試驗結果

國內工況與中東工況試驗結果，見表3。

2.2 確認影響目標達成的敏感因素

基于整車實踐，確認對該型發動機，冷卻模塊密封、冷卻模塊組合方式是影響目標達成的敏感因素。

表3 國內工況與中東工況試驗結果

3 結論

綜上：基于系統工作原理，依靠試驗設計方法，可有效解決具體實踐中出現的工程問題。

[1] 余志生.汽車理論[M].北京:機械工業出版社,1983.

[2] 龍金世,王靜.發動機進氣溫度對整車性能的影響研究[J].科學中國人,2015(30):56.

[3] 雍安姣,付永宏,吳旭.水冷中冷增壓發動機怠速進氣溫度研究[J].內燃機與配件,2017(10):13-15.

[4] 殷農民,王森,田文毅.導風板形狀對進風量的影響趨勢[J].汽車零部件,2019(07):63-65.

Research on Sensitive Factors of Intake Air Temperature About Supercharged Engine

Zheng Tao

( Chery Automobile Co., Ltd., Anhui Wuhu 241000 )

The thermal performance of a vehicle are closely related to the temperature of air entering the cylinder. Based on the vehicle project development and DOE method, This paper confirm the sensitive factors of the intake air temperature and constraint them. Based on testing results the methods can control the temperature within the target range. The methods can be used for vehicle project development.

Supercharged engine; Intake air temperature; Sensitive factors

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.07.030

TK442

A

1671-7988(2021)07-91-03

TK442

A

1671-7988(2021)07-91-03

鄭濤，碩士，工程師，就職于奇瑞汽車股份有限公司，研究方向：整車熱管理性能開發。