現代汽車熱管理系統研究進展 

摘要：分析了當前汽車熱管理系統的組成和存在的問題；介紹了目前國內外對于汽車熱管理系統的設計理念 和研究方法，包括智能化電控熱管理系統、新型布局熱管理系統、新型熱管理材料和熱管理系統仿真等。展望了現代 汽車熱管理系統的發展 目標，指出采用電控冷卻部件實現精確冷卻和分流式冷卻的有效整合是行之有效的手段 ，全 新熱管理材料的出現必將加速熱管理系統模塊化和集成化的進程。

關鍵詞：汽車 ，熱管理，研究

Research Progress of M odern Vehicle Thermal Management System (VTMS)

【Abstract]The structure and existent problems of VTMS are analyzed in this paper，and the design concept and research methods，such as intelligent electronic-controlled VTMS，new layout VTMS，new thermal management materials and VTMS simulation etc，are also presented．The development goal of modem VTMS is discussed，and the integration of bypass- flow cooling and precision cooling with electronic-controlled elements has been identified as the most promising means to be adopted in a modem VTMS．The modularization and integration of VTMS will surely speed up with some new thermal management materials．

 Key words：Vehicle，Thermal management system，Research

1 現代汽車熱管理系統簡述

        隨著人們對汽車節能、環保、安全和舒適性的 要求越來越高，世界主要汽車廠家紛紛研制出更加 先進的汽車熱管理系統。汽車熱管理系統是從系統 集成和整體角度出發．統籌熱量與發動機及整車之 間的關系，采用綜合手段控制和優化熱量傳遞的系 統。其可根據行車工況和環境條件 ，自動調節冷卻 強度以保證被冷卻對象工作在最佳溫度范圍，從而 優化整車的環保性能和節能效果 。同時改善汽車運 行安全性和駕駛舒適性等『l1。先進的汽車熱管理系 統設計必須同時考慮發動機冷卻系統與潤滑系統、 暖通空調系統(HVAC)以及發動機艙內外的相互影 響，采用系統化、模塊化設計方法 ，將冷卻系統、潤 滑系統、HVAC等進行設計集成、制造集成，集成為 一個有效的熱管理系統(圖 1)。熱管理系統工作性 能的優劣．直接影響著汽車動力系統的整體性能。開發高效可靠的汽車熱管理系統，已成為發動機進 一步提高功率、改善經濟性所必須突破的關鍵技術 問題。因此，采用先進的熱管理系統設計理念，應用 汽車現代設計方法和手段 ，對汽車熱管理系統進行 深入研究具有十分重要的實際意義。

2 汽車熱管理系統組成和目前存在的問題 

       汽車熱管理系統主要用于冷卻和溫度控制，如 對發動機、機油、潤滑油、增壓空氣、燃料、電子裝置 以及排氣再循環 (EGR)的冷卻和對發動機艙及駕駛 室的溫度控制等。汽車熱管理系統由各個部件和傳 熱流體組成，部件包括換熱器、風扇、冷卻液泵、壓縮 機、節溫器、傳感器、執行器、冷卻水套和各種管道； 傳熱流體包括空氣、冷卻液、機油、潤滑油、廢氣、燃 料、制冷劑等，這些部件和流體必須協調工作以滿足 車輛散熱和溫度控制要求。 

       由于組成汽車熱管理系統部件眾多且結構復 雜，加上發動機運行工況的多樣性．其影響因素也是 多方面且錯綜復雜的。總體來說，影響熱管理系統 的主要因素主要有循環冷卻液量、冷卻空氣流量、冷 卻水套結構和散熱效率。目前，大部分發動機冷卻 系統仍屬于傳統的被動系統，只能有限地調節發動 機和汽車的熱分布狀態，不能精確控制循環冷卻液 量和冷卻空氣流量，不能使發動機各部件工作在最 佳溫度范圍。傳統 的冷卻系統中采用機械驅動的冷 卻水泵和冷卻風扇 ，冷卻介質流量取決于發動機轉 速，而非發動機實際運行時冷卻量需求，無法實現對 發動機水溫在全部工況范圍內的合理控制。許多研 究顯示，傳統水泵的泵水量僅在5％的時間內正確12]。 此外．這些部件耗功嚴重．比如風扇消耗的功率可以 達到發動機總功率輸出的 10％l 3l。傳統的節溫器通 常為蠟式節溫器，采用單點控制 ，控制響應慢．不能 對流過散熱器的冷卻液流量進行精確控制。研究表 明，在 25°C大氣溫度時。質量為 27．5 t的貨車運行 時速為 105 km／h，其蠟式節溫器打開時間僅 占總時 間的 10％『21。目前，發動機的冷卻介質主要為冷卻液 和空氣，冷卻液中乙二醇的傳熱系數比較低，而空氣 的傳熱系數更低，溫度變化范圍較大，它們不僅影響 循環冷卻液量和冷卻空氣流量，還間接影響散熱器、 中冷器等的散熱效率。同時。冷卻水套的結構對發 動機的冷卻效率也會產生較大的影響。

       此外 ，冷卻系統 、潤滑系統和 HVAC設計相對 分離，這些都造成了當前的汽車熱管理系統設計相 對落后，不能從系統集成和整體角度出發來控制和 優化熱量傳遞過程，使得能量利用率較低。同時也 不能滿足現代發動機在各種工況下運轉時的散熱要 求 ，造成冬季發動機起動階段暖機時間長、車室升溫 慢，大負荷時發動機關鍵部件冷卻不足、中小負荷冷 卻過度，以及發動機停車后關鍵部件溫度高等問題。

因此，現代汽車的熱管理系統要能夠既滿足汽車動 力系統在各種工況下運轉時的散熱需要，保證關鍵 區域具有足夠的冷卻，又要降低整車的散熱量，減小 對熱管理系統的散熱要求．還要能夠對發動機艙和 駕駛室進行溫度控制，使汽車具有良好的動力性、經 濟性和舒適性。 、 

3 現代汽車熱管理系統研究現狀與進展

       汽車熱管理不僅涉及發動機的冷卻系統、潤滑 系統、增壓系統和 EGR，還涉及汽車的傳動系統和 HVAC等。將冷卻系統、潤滑系統和 HVAC等系統 集成為統一的汽車熱管理系統，能充分考慮熱管理 系統對整車性能的影響，將熱管理系統的效率提高 至最理想值，最大限度地發揮熱管理系統的功用。 

       汽車熱管理技術被列為美國21世紀商用車計 劃的關鍵技術之一，對提高整車性能潛力巨大。高性 能的汽車熱管理系統的控制 目標是提高燃料經濟 性，降低排放，增加功率輸出和車輛承載能力，降低 氣動阻力損失和車輛維護費用，提高可靠性以及車 輛對環境的適應能力[31。目前，汽車熱管理系統的發 展趨勢主要有以下幾個方面。

3.1 熱管理系統控制智能化

       隨著計算機技術及發動機電控技術的發展。采 用電子驅動及控制的冷卻水泵、風扇、節溫器等部 件。可以通過傳感器和計算機芯片根據實際的發動 機溫度控制運行，提供最佳的冷卻介質流量，實現熱 管理系統控制智能化，降低了能耗，提高了效率。

       Valeo Engine Cooling(VEC)公司在 1992年開 發出了一種由電控水泵、電控節溫器和電動風扇組 成的發動機冷卻系統[41。其電控水泵由電機驅動，可 以對冷卻液流量進行獨立控制；由于不用曲軸驅動， 安裝位置比較靈活，可以優化水泵水力特性設計，減 少壓力損失：減少了V形帶及齒輪對水泵軸承的循 環側向負載力，降低了驅動損失。電控節溫器的控制 系統由傳感器、電機和控制模塊組成，可以根據冷卻 液溫度或者發動機部件溫度來控制冷卻液流量。電 動風扇轉速只有高速和低速兩擋。試驗表明，該系統 可以節省燃油 5％，降低 HC排放 10％，但 NO 排放 增加 l0％～20％，原因是發動機冷卻液溫度升高致 使燃燒溫度升高。

       隨著相關技術的進步．采用電控水泵和電控節 溫器控制的核態沸騰冷卻成為可能。而核態沸騰傳 熱具有較高的換熱性能，在各種傳熱方式中效率最 高，其不僅可以減小換熱器、風扇和冷卻液泵的尺寸．還可以減小冷卻液流量及冷卻水腔的容積．從而 降低燃油消耗。N．S．Apt~3等提出了發動機的新型冷卻 系統的概念 Newcool。該系統采用強迫對流／核態沸 騰混合冷卻，即強迫對流傳熱處理 95％(中小負荷) 的冷卻要求 ，核態沸騰傳熱處理剩下的 5％(大負 荷)的冷卻要求。Newcool后來被稱為 REROM冷卻 嗓 統，和傳統的冷卻系統相比，其結構改變較小，用 電控水泵替代傳統水泵，加裝帶隔膜的特殊膨脹水 箱，但它節約成本 10％～15％，減輕質量 20％～25％， 減少冷卻液體積 20％～25％，減少燃油消耗 2％～3％， 降低 CO排放 10％．降低 HC排放 3％(歐洲燃油消 耗與排放測試循環．MVEG)t61。

       VEC公司在 1999年提 出了在 發動機上配置一 種名為 THEMIS的先進發動機熱管理系統。其主要 部件包括電控水泵、電控節溫器和電控風扇，其中風 扇 FANTRONIC的轉速能根據冷卻液溫度和空氣調 節循環參數來調節，從而能夠降低噪聲和燃料消耗。 THEMIS能夠根據駕駛條件和發動機負荷來管理和 優化發動機溫度。以改善發動機的冷卻性能。使排放 達到歐IV、歐 V排放標準和北美 CAFE標準 。試驗 結果表明，與普通發動機冷卻系統相比，該系統可節 約2％～5％的燃油消耗，降低 HC排放 10％，CO排 放減少 2O％，并保持 NO 水平不變；可以縮短發動 機暖機、空調制冷和車室升溫 的時間；該系統還具有 良好的后加熱功能，即當發動機停車后 ，可以使 Volvo$80在環境溫度一20°C時保持駕駛室溫度 30 min基本不變嘲。

       Paget~等在一輛中型軍用貨車上安裝了先進的 熱管理系統 。系統主要部件集中安裝在駕駛艙后側 的熱管理系統模塊艙(駕駛室影響模塊艙進氣)中， 艙內包括動力系統的散熱器、水冷中冷器的散熱器、 混合水箱、電控風扇、電控水泵和電控節溫器 (圖 2)，而中冷器和機油冷卻器位于動力系統附近。試驗 結果表明，系統采用 PID控制，動力系統的冷卻液 溫度控制 比較精確 ，波動小于 5°C，暖機時變速器機 油升溫到 80°C時間減少約 50％．穩定狀態燃油經 濟性改善 5％～2O％。

       Cho等用電控水泵取代傳統機械水泵．利用試 驗和模擬對比分析發現，通過控制水泵轉速并提高 電控水泵效率，功率消耗降低量超過 87％；若將水泵 轉速提高至最大值時，可降低散熱器尺寸超過 27％， 對提高發動機性能和燃料經濟性潛力很大。C0rton 等開發出的電控冷卻系統中采用了電控水泵和電控 節溫器，并開發出與這些電動部件相應的優化控制 策略。通過臺架試驗對比研究發現，在冷機起動的情 況下，新的冷卻系統能夠顯著縮短暖機時間，大大提 高暖機溫度。另外，電控節溫器對冷卻液的良好控制 允許冷卻系統有較高的出水溫度。在相同的配置和 冷卻要求下，電控水泵的能量消耗僅為機械水泵的 16％，即使考慮到電能的轉換效率只有機械能效率 的一半，整個冷卻系統的能量消耗仍可降低 2／3左 右，優勢十分明顯。然而，ChanfreauI·q等對 THEMIS 進行的試驗結果表明，發動機燃油經濟性的改善主 要是由于電控節溫器的作用，而不是電控水泵．因為 電控節溫器可以實現發動機暖機時冷卻液“不流動” 的控制策略，進而加快發動機暖機過程．縮短駕駛室 升溫時間，還可以降低水泵和風扇的功率消耗。

       國內郭新民[11]等對裝載機冷卻系統控制裝置進 行了研究，該發動機冷卻系統中的風扇和水泵由液 壓馬達驅動，利用單片機根據冷卻水溫度的變化調 節電磁比例溢流閥的溢流量以實現冷卻風扇和水泵 轉速的自動調節。結果表明，低溫預熱時，該控制裝 置可使預熱時間減少 50％，提高了暖機速度，預熱 階段節約燃油 43％。張釗【·2]等對某發動機電控冷卻 系統進行試驗和仿真計算，結果表明，先進的智能化 電控冷卻系統技術。可使發動機在不同工況下均能 工作在最佳溫度范 圍，大幅度提高冷卻系統效能 ，減 小水泵功耗，從而提高發動機的燃油經濟性和動力 性。2007年，鄭州宇通集團有限公司生產的客車采用 了發動機熱管理技術．能夠精確控制發動機冷卻水 的溫度 (86～95 oC)，行駛百公里可以節 約燃油 5％～ 1O％。

       智能化熱管理系統研發的關鍵技術是熱管理系 統與發動機運行的匹配技術以及系統優化控制策略 的選擇問題。系統仿真分析表明，熱管理系統效率很 大程度上依賴于系統優化控制策略，控制對象包括 水泵轉速、電控節溫器閥門開度以及冷卻風扇轉速 等。可以根據汽車發動機實際工作和試驗情況，依據 系統優化原則來制定智能化電控熱管理系統控制策 略。使發動機在不同工況下均工作在最佳溫度范圍， 縮短暖機和駕駛艙升溫時間。提高發動機后冷卻和駕駛艙后加熱能力 。 

3.2 熱管理系統結構最優化

3.3.1 冷卻水套結構優化

      冷卻液流量、壓力以及合理的流場分布都直接 影響發動機的冷卻效果。改進發動機冷卻水套結構， 尋求合適的流場分布，可以改善發動機的熱負荷和 熱應力，防止發動機部件損壞，提高發動機零部件的 使用壽命、發動機功率及燃油的經濟性。 

       Kobayashi[13]等早在 1984年提出即分流式冷卻 系統的設計，即氣缸蓋和氣缸體有不同的冷卻回路， 使得氣缸蓋和氣缸體具有不同的溫度。較低的氣缸 蓋溫度有利于進氣和改善排放，而較高的氣缸體溫 度則有利于降低摩擦損失，改善燃油經濟性。該設計 的優勢在于使發動機各部分在最優的溫度設定點工 作，達到較高的冷卻效率。試驗結果表明，將流向氣 缸蓋的冷卻液溫度降為50°C，而流向氣缸體為 80 °C，可使壓縮比從 9提高到 12，能夠實現部分負荷 狀態節油 5％、怠速節油7％、滿負荷時的功率輸出 提高 l0％的目標。 Finlay[ 41等驗證了使用該系統可使 兩者溫度相差約 100 oC，即氣缸體溫度可高達 150°C 而氣缸蓋溫度可降低到50°C，較高的氣缸體溫度使油 耗降低 4％~6％。在部分負荷時HC排放降低 20％ 35％。節氣門全開時，氣缸蓋和氣缸體溫度設定值最 大可調 50°C和90。【=．從整體上改善了燃油消耗、功 率輸出和排放。

      逆流式水冷系統也是基于上述思想，將溫度較 低的冷卻液首先引入氣缸蓋水套，然后流過氣缸體 水套，使得氣缸蓋溫度比氣缸體低。這種系統理論上 可以提高壓縮比和改善充氣效率．但根據VEC公司 在氣候風洞的測試，逆流式水冷系統和傳統水冷系 統性能區別不大[61。 

       Finlay還提出了“精確冷卻”的概念．即利用最 少的冷卻以達到最佳的溫度分配。精確冷卻系統的 設計關鍵在于確定冷卻水套的尺寸及選擇匹配的冷 卻水泵，以保證系統的散熱能力能夠滿足發動機低速 大負荷時關鍵區域工作溫度的需求。研究表明，采用 精確冷卻系統，在發動機整個工作轉速范圍．冷卻液 流量可下降40％，使氣缸蓋水套流速達4 m／s、溫度降 低 60°C。CloughI 對四氣門汽油機的氣缸體和氣缸蓋 進行改造，實現精確冷卻，使得水套容積減少 64％， 水泵功率消耗減少54％．暖機時間也減少 18％ 

3.3.2 空氣側部件布局優化 

       空氣側部件的空間布局對發動機艙內的空氣流 動和溫度分布影響顯著。Delphi汽車公司針對傳統的冷凝器一散熱器一風扇布 置順 序的冷卻模 塊 (CRFM)，提出了新的冷凝器一風扇一散熱器布置順 序的冷卻模塊(CFRM)概念，即將風扇置于冷凝器 和散熱器之間。研究表明CFRM配置能驅動更多空 氣流過冷凝器 和散熱器 ，CFRM 的空氣 流量較 CRFM高 16％【161。但 CFRM布置順序怠速時容易引 起前端空氣回流。

       Soldnertl；q等提出了一個新的概念 ：緊湊型冷卻 系統(CCS)。與傳統的軸流式冷卻系統相比，CCS系 統為基于離心式風扇的徑流式系統，散熱器、中冷器 和冷凝器都布置在風扇周圍。與傳統的軸流式系統 相比，CCS系統每單位體積的性能提高了42％，噪 音降低了 6dB左右。同時。徑流式風扇功率消耗為 軸流式風扇的70％。但是，由于發動機艙縱向空間 限制．CCS系統存在著一個內在的缺點——裝配困 難。這種技術已逐漸受到國內外研究人員的重視，并 正處于研發階段。PagetT]等研制的軍用貨車熱管理系 統模塊艙的散熱也使用了離心式風扇，改善了模塊 艙內的通風散熱。

       Avequint'sl等提出了一種多用換熱器 ，將散熱器 和冷凝器連接成單一模塊。匹配該換熱器的車輛風 洞試驗結果表明，換熱器的體積減少近 3O％，質量 減少 5％～l0％。熱性能也得到了提高。假如能夠避免 散熱器和冷凝器之間的熱過渡區，這種技術可以滿 足散熱器和冷凝器的性能要求．使空氣側壓降最小 化，極大減少裝配空間及其制造費用。

       VEC公司針對汽車前端的換熱器越來越多的 特點，研制出全新布局的汽車熱管理系統 Ultimate— Cooling系統(圖 3)[61。該系統僅用一種冷卻液(水) 對汽車所有傳熱流體進行冷卻．原來的風冷換熱器 (中冷器、冷凝器、機油冷卻器、燃油冷卻器)變為全 新的水冷熱交換器 (WCAC、WCDS、WOC和 WFC)。 它們被從汽車前端移到發動機罩下，其中中冷器安 裝在發動機上。前端只有一個風冷多溫度散熱器．以 提供高溫循環和低溫循環冷卻。即高溫循環對發動 機、機油和 EGR冷卻以及對燃油和車廂加熱，低溫 循環對空調制冷劑和燃油冷卻。試驗結果表明，汽車 前端熱管理系統體積減少 40％．輕度碰撞不會損壞 冷凝器．避免制冷劑泄漏。水冷式中冷器使增壓空氣 的溫度比原來降低 4—2O°C，燃油節省 6％(28~C， AC／ON，MVEG)。另外 ，該系統還可以為 HEV和 FCEV的動力系統提供低溫冷卻。

3.3 熱管理系統材料多元化 

       目前，汽車熱管理系統材料比較單一，散熱器材 料通常為銅、鋁及鋁合金，冷卻介質主要是水和乙二 醇混合物。傳統散熱器的設計方法已經趨近極限．因 此急需一種全新的高效的冷卻理念，來實現冷卻性 能的極大改善。而納米流體作為散熱器的冷卻介質 冷卻潛力巨大，石墨泡沫也為汽車提供了全新的熱 管理材料

 3.3.1 納米流體

       納米流體是一種工程傳熱流體，通過在傳統傳 熱流體(水、乙二醇混合物和機油)中分散納米微粒 形成，用來提高發動機冷卻液及機油的導熱率。

       納米流體概念最先是由美國Argonne國家實驗 室的Choi等在 1995年提出的。Choi等在流體中加 入 1％體積濃度的 Cu納米微粒，可以提高流體導熱 率 40％，而加入 1％體積濃度的 C納米管可以提高 流體導熱率 250  。圖4給出了不同納米流體(金 屬微粒和氧化物微粒)導熱率比值 k／k。( 。為乙二醇 導熱率)和納米微粒體積比的關系。其中，Cu微粒直 徑 小 于 10 nm，CuO和 A1 0 微 粒 平 均 直 徑 為 3mm。

       Saripella[~等用 Flowmaster建立了重型貨車發動 機冷卻系統模型，進行了冷卻液為基液(乙二醇／水各 5O％)和納米流體(4％體積濃度 CuO)的對比仿真，模 擬結果表明，納米流體冷卻液可提高發動機功率 5％，降低水泵功耗 88％，減少散熱器表面積5％。

       Routbortt2 】等進行了納米流體(乙二醇+CuO)對金 屬的侵蝕機理試驗 ，CuO體積濃度為 0．1％～0．85％．

散熱器材料為 A13003，持續時間為 3 620 h，試驗顯 示 CuO對 A13003幾乎沒有腐蝕．但其對聚合物水 泵齒輪腐蝕比較嚴重，這也說明了材料選擇的重要 性。因此，將納米流體作為散熱器的冷卻介質時。必 須確保納米流體使用時高效、安全和可靠。 

3.3.2 石墨泡沫換熱器

      1997年 Klett等在 Oak Ridge國家實驗室開發 出第一種導熱率超過 40W／m·K的石墨泡沫材料。 石墨泡沫為球形的網狀結構 (傳統的碳泡沫為五角 十二面體結構，如圖 5)，接觸表面積很大(>4 m2／g)， 傳熱性能優良，具有較高的熱擴散率以及優良的吸 音和電磁屏蔽能力。這種石墨泡沫材料密度為0．2～ 0．6 g／em ，導熱率比傳統碳泡沫高 3-9倍 ．比金屬鋁 泡沫高 10倍，目前導熱率已經高達 187W／ITI·K[Z~l。 因此，石墨泡沫作為全新的汽車熱管理材料。可以使 散熱器的體積變得更小，降低了發動機罩的高度。進 而降低風阻，改善駕駛員視野。提高安全性。

       Klettt~等用石墨泡沫材料做成一個 22．9 cm~17．78 cmxl5．27 cm 的換熱器 (散熱器)，安裝在 588 kW 的 V8賽車發動機上．替代原有的68．6 cmx48．3 cmx7．6 cm散熱器。在車速為290 km／h、水溫 99．4°C 的穩定 工況條件下 ，冷卻水流量僅為 57．5 L／min。風扇空氣 流量僅是原來的2．3％。其整體傳熱系數要比傳統的 散熱器提高 10倍以上。因此，對于橫截面積為 48 cm~69 cm的汽車散熱器。在具有相同的散熱量的情 況下，其尺寸可以減少到 20 cmx20 cm。這樣就可以 減少散熱器的體積、質量和費用，從而提高燃油效 率。 

3.4 熱管理研究手段綜合化

       汽車熱管理技術的研究手段主要包括試驗研究 和模擬研究。試驗研究雖然周期長、花費高，但真實 可靠，不僅為模擬研究提供充分的試驗數據，還能驗 證仿真計算的精度，是汽車熱管理研究必不可少的 手段．依然得到研究人員的重視和應用。

       Clemson大學已經建成了專門研究智能熱管理系統的試驗平臺，包括熱源、智能節溫器、散熱器和 可變速的水泵、風機等，Salah則通過該平臺開發了 多種發動機冷卻水溫非線性控制策略。

       清華大學[蠲正在建設國內第一個汽車熱管理系 統試驗平臺．該試驗平 臺為汽車熱管理 ，特別是燃料 電池汽車熱管理的技術研究提供相應的平臺技術支 持。同濟大學倪計民[261等建立了發動機熱管理系統 試驗平臺，試驗平臺包括駕駛室取暖器、節氣門加熱 裝置、發動機罩等．結構與整車相同。可以研究熱管 理系統中各部件的工作特性，進行發動機各種工況 的熱性能試驗研究。浙江大學譚建勛[271等進行了工 程機械熱管理系統試驗平臺的開發。該試驗平臺能 夠較準確地測量系統各部件熱特性參數，同時也可 以評價整車的冷卻系統性能，優化整車的散熱系統 匹配設計 。

       計算流體力學和計算傳熱學為汽車熱管理系統 的研究開辟了新的途徑。使模擬仿真成為一種非常 有效的研究手段。同傳統的建造一試驗方法相比，仿 真具有可預先研究、無條件限制、信息豐富、成本低 和周期短等優點。

       汽車熱管理方面的仿真研究大部分是利用多個 軟件進行一維和三維耦合模擬計算分析。如在一維 模擬研究方面。AVL公一司【 睬 用 BOOST進行氣路循 環模擬，用 FLOWMASTER2模擬發動機冷卻液循環 和油路循環 ．而用 CRUISE置于整個模型的最頂層 ， 為前述的兩個軟件提供計算所需數據．同時控制計 算數據傳輸及處理順序。梁樂華[281等用KULI軟件建 立整車熱管理模型，模型包括發動機模塊、空調模 塊、車身模塊和空氣側流動模塊。分析了散熱器、風 扇、冷卻水的相關參數，對各參數進行了靈敏度分 析 ，為熱管理系統的設計和優化提供了依據 。在三維 模擬研究方面，AVL公司【1]采用 FIRE仿真空氣側、 發動機熱部件和冷卻液三者之間的耦合作用，FIRE 被連接到有限元程序(ABAQUS和 MSC．NASTRAN) 與熱力學代碼 BOOST中。三維模擬既可以研究發動 機動力部分的熱變化情況 ，同時還可以對發動機艙 底流及乘客舒適性進行精確模擬，能夠得到整個車 輛的局部溫度及速度的詳細信息。文獻『29]對發動 機冷卻系統中流動與傳熱的模擬研究進行了詳細的 介紹。 

       試驗研究和模擬研究是相輔相成的．且不可分 割，將二者有機地結合起來，發揮各自的研究優勢． 不僅能夠縮短熱管理系統設計的周期和成本．也必 將促進汽車熱管理系統的快速發展 。

4 結束語 

       縱觀目前汽車熱管理系統的發展趨勢，從設計 的有效性和實用性方面來看．系統的部件結構和布 局結構優化是改善汽車熱管理系統的關鍵。使用電 控冷卻部件實現精確冷卻和分流式冷卻的合理整 合，能最大程度滿足逐漸提高的熱管理系統性能要 求，具有十分理想的應用前景；而熱管理系統的智能 化、模塊化和集成化是未來發展的目標；全新熱管理 材料的出現必將加速熱管理系統模塊化和集成化的 進程 。

 參 考 文 獻 

 1  Mahmoud K G，Loibner E，et a1．Simulation—Based Vehicle Th- ermal Management System Concept and Methodology．SAE Pa- per 2003—01—0276．

 2 Allen D J,Lasecki M P．Therm al Management Evolution and Co- ntrolled Coolant Flow．SAE Paper 2001一Ol一1732．

 3  Wambsganss M W ．~ erm al Management Concepts for Higher —Efficiency Heavy Vehicles．SAE Paper 1999-01-2240．

 4  Couetouse H，Gentile D．Cooling System Control in Automotive Engines．SAE Paper 920788．

 5 Ap N S,Golm N C．New Concept of Engine Cooling System(Ne— wcoo1)．SAE Paper 971775．

 6  Ap N S,Tarquis M．Innovative Engine Cooling Systems Compa- rison．SAE Paper 2005一O1—1378． 

 7  Page R W，Hnatczuk W，et a1．Thermal Management for the 21st Century-Improved Th e~ al Control＆ Fuel Economy in an Ar- my Medium Tactical Vehicle．SAE Paper 2005—01      —2068．

 8 Cho H，Jung D H，et a1．Application of Controllable Electric Co- olant Pump for Fuel Economy And Cooling Performane Impro- vement．IMECE 2004—61056．

 9  Cortona E．Onder C H．Engine Thermal Management  tll Ele- ctric Cooling Pu mp．SAE Paper 2000—01—0965．

10  Chanfreau M，Gessier B，et a1．The Need for an Electrical Wat- er Valve in a THErmal Management Intelligent System(TH- EMISTM)．SAE Paper 2003-01-0274．

11 孫新年，郭新民，等．裝載機冷卻系統控制裝置設計與試驗 研究．內燃機學報，2008，26(2)：188～191．

12 張釗，張揚軍，諸葛偉林．發動機電控冷卻系統性能仿真研 究．汽車工程，2005，27(3)：791～794．

13  Kobayashi H，Yoshimura K，et a1．A Study on Dual Circuit Co- oling for Higher Compression Ratio．SAE Paper 841294．

14  Finlay I C，Gallacher G R，et a1．The Application of Precision Cooling to Th e Cylinder Head of A Small Automotive Petrol Engine．SAE Paper 880263．

15  CloughM J~PrecisionCoolingofAEngineSAEPaper931123．

16 Yang Z G，Bozeman J,et a1．CFRM Concept for Vehicle Ther- mal System．SAE Paper 2002-01-1207．

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