新型汽車暖氣風箱設(shè)計 提升汽車燃效
想象一輛汽車牽引著重1360公斤的拖車在攝氏43度的環(huán)境下運行,這種行車工況僅僅占行車總時間的1%,但是所有車輛都會為這種狀況的發(fā)生設(shè)計專門的散熱系統(tǒng)。這種過度設(shè)計意味著尺寸過大的散熱水箱和風扇,從而增大了日常行車過程的前進阻力,降低了燃油經(jīng)濟性。最近的一項研究成果顯示,空氣動力學阻力降低10%,中型車的燃油經(jīng)濟性可以提高1.5%,卡車提高3%。
CSEG公司日前研發(fā)并申請了一項專利,該專利是一種更為合理的散熱解決方案,既減小了散熱水箱的體積,提高了燃油經(jīng)濟性,降低了原始設(shè)備制造商的生產(chǎn)成本以及消費者的使用成本,又保證了散熱量滿足極端行駛工況的需求。創(chuàng)新設(shè)計為在暖通空調(diào)(HVAC)風箱中附加了一個排氣門,以實現(xiàn)加熱器芯發(fā)揮散熱冷卻作用,更高效地利用現(xiàn)有零部件,提高系統(tǒng)效能。
加熱器芯能夠移除發(fā)動機廢熱總量的10%到20%,因為該部件安放在發(fā)動機中,而且流經(jīng)的冷卻空氣量持續(xù)穩(wěn)定。加熱器芯可以根據(jù)具體需求自主選擇是否在發(fā)動機制冷循環(huán)中發(fā)揮作用,因此可以根據(jù)常規(guī)行車工況對前端散熱水箱進行優(yōu)化,從而提高燃油經(jīng)濟性。其中也存在問題,那就是當外界環(huán)境溫度過高,發(fā)動機需要更大的散熱量,但駕乘人員同樣會感覺熱,不太可能在這種情況下打開暖氣。為了解決上述問題,通過添加排氣門的方法對暖通空調(diào)風箱進行改進,此創(chuàng)新排氣門被稱作“制冷門”,安裝在加熱器芯附近。制冷門把來自于加熱器芯的熱空氣從車艙內(nèi)排出,因此駕駛室的舒適性不會受到負面影響。
在極端的行車環(huán)境中,當駕駛員打開空調(diào)的時候,一定量的空氣可以經(jīng)過混合氣門流向加熱器芯,同時保證冷空氣流向駕駛室,流向加熱器芯的分離氣流提升了發(fā)動機冷卻量;制冷門打開的時候,源自加熱器芯的熱空氣二次導(dǎo)向發(fā)動機室中;混合氣門開啟或關(guān)閉的評判標準是不影響駕乘舒適性。
加熱器芯用于冷卻發(fā)動機,創(chuàng)新設(shè)計為暖通空調(diào)添加了一個制冷門
流經(jīng)加熱器芯的空氣量決定著發(fā)動機散熱量的增加值,鼓風機需要在一個比正常值稍高的速度下運轉(zhuǎn),以便為駕駛室和加熱器芯供給充足的空氣。制冷門開閉狀態(tài)以及鼓風機速度是由電子控制單元(ECU),參考發(fā)動機散熱量和駕駛室舒適要求數(shù)據(jù)后自主調(diào)節(jié)的。
當發(fā)動機和駕駛室同時需要供熱的時候,制冷門所處的狀態(tài)可以讓來自加熱器芯的部分熱空氣流入駕駛室中,剩余部分送往發(fā)動機艙中;當發(fā)動機不需要供熱的時候,制冷門始終保持關(guān)閉狀態(tài),系統(tǒng)簡化成常規(guī)的暖通空調(diào)。通過Flowmaster軟件的模擬評估,制冷門設(shè)計的效能較高,因為加熱器芯的工作效力要遠超散熱器,每當1立方英尺/分鐘的風量流過加熱器芯,流過汽車前端用于散熱的氣流需求量降低1.5立方英尺/分鐘。當車載空調(diào)啟用的時候,額外的空氣要送往蒸發(fā)器,冷凝器的熱負荷會升高,從而增加散熱水箱的熱負荷量。冷凝器負荷的影響也通過計算機模擬進行了評估,如果有額外150立方英尺/分鐘的空氣流過蒸發(fā)器,冷凝器負荷提高40%;空氣流量達到200立方英尺/分鐘,負荷升高80%;輸送到加熱器芯的空氣量每增加1立方英尺/分鐘,汽車前散熱端水箱需要空氣降低1.2立方英尺/分鐘。
冷凝器負荷改變使得輔助冷卻成為可能
這項創(chuàng)新技術(shù)的核心價值在于優(yōu)化汽車前端冷卻模塊,幫助提高燃油經(jīng)濟性。制冷門技術(shù)的使用,可以幫助減小汽車前端的散熱水箱和冷卻風扇的尺寸;如果散熱系統(tǒng)的大小和結(jié)構(gòu)不做改變,那么車輛牽引力將得到提升,因為發(fā)動機散熱能力有所加強。除此之外,此散熱技術(shù)還促進了其他燃料節(jié)省技術(shù)的功效,例如可以幫助進氣格柵自主開閉系統(tǒng)以及廢氣再循環(huán)裝置在最佳效率點附近運行。
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