车辆热管理发展现状及仿真试验方法

黄文亮 邢栋

摘要：车辆热管理技术是保证行车安全行使的重要途径之一，车辆热管理系统功能的优劣将会直接影响动力系统的性能，本文先简单描述车辆热管理，重点分析车辆热管理发展现状和仿真试验方法。

关键词：车辆热管理;仿真试验;三维仿真

车辆热管理是能源危机出现后发展起来的一种技术，从系统集成、整体角度采取综合控制和管理的方法控制和优化热量传递过程，提高资源的使用效率，本文主要研究车辆热管理发展现状及仿真试验方法。

1.车辆热管理概述

车辆热管理技术是近几年随着能源短缺发展起来的一种技术，当前车辆热管理系统主要包括冷却系统、进排气系统、燃烧系统以及电器附件等，将这些系统统称集成为有效的热管理，优化车辆的热量传递过程。热管理系统的效率很大程度上依赖系统优化控制策略。发动机热管理技术对提高整车性能潜力非常大。车辆热管理核心思想为调节车辆冷却强度实现节省燃油的目的。

2.车辆热管理发展现状

在车辆热管理系统中，车辆核心部件仍然采用的是被动系统，只能有限地调节发动机和车辆的热分布状态，无法精确控制冷却热空气流量。在热管理系统中热管理材料占据重要地位，但是传统的热管理材料比较单一，影响了循环冷却液量，间接影响散热效率。车辆热管理系统是一个含目标、系统等复杂的系统，重视零部件的开发，并不会重视系统之间的匹配，能源利用率非常低。

车辆热管理系统的控制目标是降低排放量、提高燃料的使用率以及可靠性，当前研究的主要的发展方向包括以下几方面。随着计算机技术的不断发展应用，热管理系统将会逐渐向着控制智能化发展，可以通过传感器、计算机芯片提供最佳的冷却介质流量，提高管理效率。如电控水泵的使用能够独立控制流量，安装位置没有太大限制，比较灵活，能够减少压力损失，优化水泵水力特性设计。采用电控水泵的设计能够保证在电动机停止的情况下仍然工作，避免了出现发动机缸体温度过高的情况。通过模拟试验发现采用电控水泵与传统水泵相比，能够减少功耗损失超过87%。法雷奥公司主要是通过水泵流量进行控制和调节，减少不必要的传热损失，提高发动机的效率。

电控风扇的设计采用智能控制模式，在满足整机散热的情况下，达到节能降低噪音的目的。如丰田公司设计开发采用电液比例技术控制发动机冷却风险系统，能够依照实际需求控制调节风扇，保证任何车速下具有良好的冷却空气流量，噪音低、布置灵活。我国也有研究设计单片机作为核心的温控系统，实现精确调节冷却系统水温的目的，保证了汽车的可靠运行，减少发动机的损耗，提高工程机械的可靠性以及经济性。

节温器是车辆冷却系统中的关键设计部分，电控节温器的设计具有感应时间短、阻力小的特点，可以任意调节阀门开度，更好地解决冷却液温度问题。在电动机高速运转下，能够更快的降低冷却液温度，在中低负荷情况下，能够减少传热损失，优化燃烧。另外电控节温器的设计能够保证发动机工作平稳，能够延长发动机的使用寿命。

车辆热管理系统的研究材料将会逐渐向着多样化发展，在前文提到，热管理系统材料比较单一，设计方法已经用到了极限，材料的多样化发展是必然的发展需要。高级传热流体当前已经有部分实验室研究出来，能够提高发动机冷却液及机油的导热性能，纳米流体是一种工程传热流体，通过传热流体分散微粒组成，能够使导热率提高40%左右。多用换热器能够减少车辆前端的体积，减少车辆空气阻力，提高车辆的安全性，随着性能的不断优化，换热器的的厚度仍然会受到装配的限制。也有研究提出一种机械智能温控系统，满足散热器的性能要求，也能减少模块的气测压降。石墨泡沫散热器也是研究的一种热点材料，能够使散热器的体积更加小，降低风阻，提高车辆行驶的安全性。

热管理研究手段将会向着综合化发展，车辆热管理技术的研究主要是通过实验平台，虽然花费的时间以及费用都比较高，但是真实性非常可靠，随着计算机技术的不断应用，热管理研究手段将会向着综合发展。

3.仿真试验方法

计算机的不断发展不断刺激了计算流体力学以及计算传热学的发展进步，当前仿真试验已经试验采用的重要手段之一，具有非常大的应用潜力，与传统的试验方法项目相比，不会受到条件的限制、成本也非常的低，当前的车辆热管理仿真试验研究主要分为一维仿真试验、三维仿真试验以及二者结合的仿真试验方法。

一维仿真试验利用了一维流动与传热软件建立仿真模型，在此仿真试验中所需要的计算资源较短，因此收敛速度非常快，能够快速的达到较好的结果。我国在这方面有不少的研究成果，如梁乐华等人设计车辆管理模型，并对各参数分析灵敏度，为热管理的设计和优化提供了重要参考数据。

三维仿真试验是一种利用三维分析软件模拟计算发动机冷却水腔和散热器部件的方式，能够分析流场的压力分布以及温度分布等，三维仿真试验能够研究发动机的热量变化，快速的得到车辆的详细信息。有研究采用高强化多缸柴油机作为研究对象，采用仿真试验进行设计。

一维仿真试验结果能够为三维仿真试验提供很多的基本条件，同样三维试验的结果也能用来验证一维试验结果的可靠性，因此在车辆热管理的仿真试验中，通常是采用一维和三维联合仿真，既能研究系统中各部件的配合使用，也能够针对系统的中关键部分进行分析，仿真效率大大的提高。仿真试验也可以与试验研究结合在一起，提高计算结果的准确性，这两种试验方法在实际的工作中需要结合在一起，发挥出自身的优势缩短设计成本和周期。

4.结束语

综上所述，本文重点研究车辆热管理发展现状及仿真试验方法。随着能源利用的逐渐加大，节约能源使用逐渐受到人们的关注，人们对车辆节能环保的要求越来越高，当前车辆热管理技术的研究还比较少，这方面还需要不断的改善。

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??- ? ? ?～y@? ，这种变速器是通过液力传递和齿轮之间的组合的方式从而达到变速变矩。

5.2液力自动变速器的优点

液力自动变速器不采用离合换挡，档位设置较少，变化较大，连接比较平稳，较易操作不仅给驾驶员提供便利，也为乘客带来舒适的乘车体验。而其缺点也是显著的，液力自动变速器机构复杂，制造和修理都比较麻烦，所以隐隐有被淘汰的趋势。

6.电控机械自动变速器（AMT）

电控机械自动变速器的产生是以干式离合器和固定轴式变速器为基础，综合应用模糊控制理论，电子技术和变速理伦，并以电子控制元件为核心，进一步通过液压控制系统控制离合器的动作，例如选档，换档以及分离和结合。

6.1电控机械自动变速器的基本原理

依据驾驶员的指令（油门，制动）并与车辆的运行状态（车速，档位，发动机转速）相结合根据一定的原理，并辅以相应的执行手段，从而联合控制汽车的动力以及传动系统，进一步实现起步，换档的智能操作。

6.2电控机械自动变速器的优点

（1）控制系统结构相对简洁，便于安装，维护以及后期保养。

（2）灵活方便，可提高生活安全性，并有效减少驾驶员的劳动强度，并能使驾驶员注意力更加集中在行车环境中遇到的突发情况。

7.电控机械自动变速器在我国的发展趋向

自动变速器的分类广泛但其核心技术是电液控制，电子技术和传感器技术。但是由于液力自动变速器对于技术和经济投入要求比较高，因此难以形成规模化。因此我国就现在的国情来讲更应以电控机械自动变速器方向为主，主要原因还是性价比比较高，投资少且可批量生产，收益比较可观。

8.结语

汽车市场的迅速扩大使得本国汽车制造业大量兴起，病史汽车工艺以及科技得到大幅度的提升，变速器仅仅是其中的一部分，在保证现状的同时，我们应该大力开展科技创新，多从国外先进的技术中取长补短，要紧跟着时代的脚步，争取时刻处在科技前沿，以及重型汽车的高技术含量开发和生产适合我国现阶段国情的重型车用变速器。

参考文献

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