工程边缘
关于两用加热器芯的建议
Sudhi乌普鲁里，计算机科学专家组
借助Flomaster设计的车辆燃油经济性更好
我n汽车发动机冷却，现在大多数制造商都有过度设计的问题。前端冷却组件（图1）的尺寸通常适用于极端驾驶条件，例如在110°F（43°C）高温天气下牵引3辆拖车，000磅或5，000磅（1）350kg- 2，300公斤），并且上升到一个极端的等级——这种情况很少发生。因此，在美国，你看到的大多数汽车都是带着一个超大的冷却包和一个超大的冷却风扇四处行驶，以满足99%以上的人永远不会遇到的一个极端情况。
图1显示加热器芯的典型汽车发动机冷却系统示意图
这种过度设计导致了日常驾驶者更高的阻力和更低的燃油经济性。一些汽车原始设备制造商在前照灯热交换器（机油冷却器，增压空气冷却器）以减轻冷却组件上的热负荷，从而使冷却组件更小。但这可能是一个昂贵的选择。
但有一个明显的解决方案正盯着我们的脸：加热器的核心！它已经插到发动机里了。它始终有充足的冷却液流量，能够去除15-20%的发动机总余热。问题是，当车外很热，发动机需要额外冷却时，司机也很热，不太可能，甚至不愿意打开加热器。
为了使用加热器芯，需要对暖通空调空气箱进行设计更改-需要添加一个冷却门，该冷却门可以将热空气从加热器芯排放到发动机罩下，从而不会影响座舱舒适性（图2）。然后，加热器芯可用于按需补充发动机冷却，从而优化前端冷却组件，以便定期驾驶，从而提高汽车燃油经济性。
图2加热器芯设计改变，增加了空调空气箱的冷却门，有助于冷却发动机。
这就是这项技术的工作原理。
在极端工作条件下，当驾驶员打开空调时，混合风门将允许一些空气进入加热器芯，同时保持进入客舱的冷却气流。分流的气流将通过加热器芯提供辅助发动机冷却。冷却门将打开，来自加热器芯的热空气将被排放回发动机罩下。图2显示了在这种情况下混合门和冷却门的位置，并且混合门的位置不会影响座舱舒适性。通过加热器芯的气流量将决定加热器芯将提供的辅助发动机冷却量。如果假设风机需要以稍高的速度运行，以向客舱和加热器芯输送足够的气流以进行发动机冷却，冷却门位置和鼓风机转速将由发动机控制单元（ECU）根据发动机冷却要求自动控制。
图3两用加热器核心技术–其他两种操作模式：AC开启，冷却打开（左）加热打开，冷却开（右）
图4Flomaster Duhc系统仿真网络（带定制的驱动循环仪表盘）和参数化设计曲面图
当除了辅助发动机冷却（图3-左）外，还需要客舱加热时，发动机冷却门的位置应确保来自加热器芯的部分热空气被送入客舱，其余的热空气被排放到机罩下，从而提供客舱加热和辅助发动机冷却。当不需要辅助发动机冷却时，因此，发动机冷却门将保持关闭，以模仿今天的暖风、通风与空调系统空气箱操作（图3-右）。
使用1d热流体模拟软件Flomaster V7.9（图4）对设计干预的效果进行了计算评估。金宝愽备用网址发现通过加热器芯输送的每立方英尺每分钟（cfm）所需的前端气流减少了1.5 cfm。这是因为加热器芯的气流速度非常低，如100 cfm或200 cfm，工作效率比2号散热器高很多，500 CFM。
有一个额外的变量需要考虑-当额外的空气通过蒸发器时，冷凝器的热负荷也上升了。作为一个例子，在一种情况下，150 cfm的气流通过加热器芯，凝汽器热负荷上升了40%。当200 cfm被送至加热器芯时，然而，凝汽器热负荷上升了80%。当我们进行模拟以计算冷凝器的附加热负荷时，我们仍然发现了明显的好处。对于通过加热器芯发送的每一个CFM，所需前端气流减少了1.5倍CFM。这是因为加热器芯的工作效率远高于散热器。
这种两用加热器核心（DUHC）技术的主要优点是为日常驾驶而优化的前端冷却模块。前端冷却模块的尺寸和冷却风扇的尺寸将减小，从而为道路负载行驶条件提供更好的燃油经济性。如果前端冷却模块的尺寸和结构是固定的，然后添加此技术将使车辆具有更高的拖车牵引额定值。例如，先进的燃油经济性启用技术可以更有效地工作，例如在所有发动机运行模式下，自动格栅百叶窗（AGS）长时间关闭或废气再循环（EGR）以所需的效率百分比运行。
这就提出了对于大型车辆（如小型货车或具有前后加热器核心的SUV）来说，DUHC设计比例更高。这些大型车辆需要更多的发动机冷却，并将有两个加热器来补充发动机的冷却。其暖通空调空气箱中的发动机冷却门提供按需辅助发动机冷却，即：通过加热器芯的气流与乘客加热和风机设置无关。我们相信，现在是时候充分利用这些现有的汽车部件，为日常驾驶提供更优化的设计，我们的优雅技术正在申请专利。
参考文献：
1。“两用加热器芯有助于提高车辆燃油经济性”由S。Uppuluri美国汽车工程师学会杂志2014年5月文章；网址：http://articles.sae.org/13181
2。“表征发动机冷却液之间的热相互作用，内燃机的机油和环境，“由Upuluri，S.普鲁克斯J.MarovicB.和Naiknaware，A.SAE INTJ发动机6（2）：2013
三。CSEG“先进的发动机热管理”2012年解决方案方法：
图5启用辅助冷却后预测的Flomaster冷凝器负荷变化
