不断改进的冷却系统验证了高级汽车零部件的先进性

作者：Stuart Kelly

欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 运行良好的冷却系统对于汽车的运转效率至关重要。从上世纪20年代的T型车到未来的原型车，无论它们是冷却内燃发动机还是电动汽车，冷却系统在控制汽车的发动机\或电池\或混合驱动产生热量方面，发挥着重要作用。它们产生的热量极高，一辆时速50 英里的标准 四缸汽车平均每分钟排出 4,000焦受控热量。如果未对这些热量进行有效冷却，发动机可能会在几分钟内损坏。 冷却系统由水泵、恒温器、散热器、盖子以及几个连接软管组成。无论您在45℃的撒哈拉沙漠驾车穿越，或在寒冷刺骨的1月，在莫斯科高速公路上驾车兜风，冷却系统都能够将汽车发动机维持在恒定的温度。如果发动机的温度过低，会降低燃油的经济性，并且增加排放量。相反，如果发动机的温度长时间升高，则发动机可能会过热并且造成严重的损坏。 虽然一些汽车发动机用空气冷却，但大部分的汽车冷却系统是用液体冷却。冷却机制就是一个循环系统，在这个系统中，液体冷却剂流经汽车的发动机组并且带走发动机产生的热量，这些被加热的液体随后流入汽车前方具有换热器功能的散热器内，当冷却剂流经散热器内的薄管时，液体冷却剂被来自汽车出风格栅的空气流冷却，再返回发动机带走更多热量，重新循环。 消费者需求和监管法规推动新的设计趋势 目前的监管趋势，结合消费者对绿色技术的需求，正促使汽车供应商和OEM开发有助于减少二氧化碳排放的零部件和系统。为了满足这些需求，制造商需要减轻车辆的重量并且缩小其体积，同时不牺牲性能。本质来说，这意味着需要将更强的发动机挤装进更小的空间，这样会提高热量水平，反过来使高效的冷却系统变得更加重要。 当然，部分绿色技术措施已促使纯电动汽车和混合动力汽车得到发展。自有内燃机以来，冷却系统只需处理汽车发动机产生的热量，但如今它们还需要处理这些现代交通工具中电池和先进电子设备带来的热量。最近的销售预测表明，汽车行业一般会在混合动力汽车开发方面的投资多于纯电动汽车的投资 。这更加挑战了冷却系统，因为混合动力车同时需要电动机和燃气或柴油发动机。这不仅意味着需要对两种组件进行冷却，而且它会增加车辆的重量和在车辆中的占用空间。 虽然纯电动汽车和混合动力汽车，强调降低排放和更好的燃油经济性等环境问题，但还要求发动机及其组件降低噪音。这是因为纯电动汽车和混合动力汽车在低速行驶时，比传统的竞争对手（发动机噪音很大，司机振感明显），运行更加安静和平稳。所以，制造商需要减少噪音、振动和不平顺性（NVH）的工程解决方案，以确保更愉悦的驾驶体验。 来自消费者和监管需求的挑战足以让制造商重新设计汽车冷却系统，然而，另外还有一个安全规章条例给制造商施加了压力。在过去几年里，欧盟颁布了新的行人交通安全法（如：欧盟法规2004/102/EC），要求制造商重新考虑他们的汽车配件设计。这项新法规基于成人和儿童的头部模型冲击试验和两项腿部模型冲击试验，旨在保护交通事故中的行人。由于这些新的标准，制造商必须考虑缩小体积，设计出能适用于引擎盖（或发动机罩）下方较小空间的冷却系统等配件。通过利用创新的配件解决方案，汽车制造商可以确保其冷却系统体重较轻，体积较小且更加高效，从而符合更高标准的规章条例。 安装解决方案直面新的设计挑战 鉴于这些对汽车OEM的市场和监管要求，冷却系统已变得比以往任何时候都要复杂。决定冷却效率有三个基本参数：散热器散热面积、系统内的冷却剂流速，以及散热器的空气流量。即使它们中的任何一个出现小问题，都可能危害到发动机的效率。例如：设计用于为散热器吹风的冷却风扇能够维持汽车发动机内部的恒定可控温度。如果风扇出现故障，则可能导致发动机过热并且被烧掉。在汽车发动机整个生命周期持续运行而无需维修的性能有利于汽车的整体性能。 鉴于现代设计的需求，在发动机组内安装冷却风扇尤其具有挑战性。这促使采用新设计的能够推动更高效运行的新汽车配件。例如：定位圈就是一个在OEM制造商工具包中的重要工具。在轴承安装的时候，这种径向弹性定位圈能把两个配件装配在一起。定位圈产生的弹性保持力能将配件安装在一起，并且可以减少部件之间的摩擦，降低或消除噪音和振动。同时也可以在受热膨胀期间，减少部件之间的共振。 由不锈钢或其它惰性合金制成的高质量定位圈设计用于满足高性能要求，无需进行维护。此外，定位圈的波纹在交配组件之间创建了接口，可以良好地吸振并且减少噪音，对愉悦的驾驶体验有重要作用。 促使定位圈在冷却系统中如此高效的重要因素是它们能够承受极端的温度变化以及恶劣的环境。它们能够补偿不同材料组件之间自然出现的不同热膨胀，从而减少潜在的装配故障。定位圈也可以补偿部件的角偏移，并允许轴向位移，同时改善内部向外部件传递热量。 定位圈方案比传统的过盈压配法具有显著的优势，它是更好的一种替代方案，可防止冷却风扇安装应用中部件之间出现滑动等问题。过盈压配法不符合现代车辆设计中降低NVH的严格要求。这是因为这种方法不能补偿不同材质部件出现的不同膨胀率和收缩率。除了产生更大的噪音外，这种方法还可能导致腐蚀，并且造成更频繁的维修。 过盈压配法的另一个弊端是给生产过程中的加工和装配带来额外的成本。定位圈方案不需要对配件进行额外加工或加热，并且可以放宽轴承室的公差精度，因而可以直接使用浇铸或模制配件。无需严格精密的配件，定位圈使装配变得更加轻松，同时减少生产时间和成本。 降低成本，提高品牌忠诚度 随着OEM对他们产品方案的研究和理解，他们正寻找生产更强大、体重更轻、体积更小的“环保”车辆的途径。发动机配件如冷却风扇，用了定位圈安装，能够提高装配的效率、减轻车辆的重量、减少NVH并且提高安全性。 这些益处可轻松转化至消费者。车主在驾驶电动汽车或混合动力车时，能够提高燃油的效率同时体验减少NVH的愉悦，收获经济和环保的益处。一个具有终身免维护的卓越制冷系统不仅为生产带来益处，也使长期消费者节省成本。最终，这些成果提高了品牌的忠诚度。 （本文作者Stuart Kelly为圣戈班高功能塑料公司衬套和定位圈单元全球气候控制市场经理。）(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (6/22/2013)