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1.   背景描述

在發動機冷卻系統中，目前大多數制造商都會遇到這樣一個設計問題：在高溫的行駛

條件下（比如 43℃的熱天），為了達到良好的散熱效果就需要使用超大尺寸的前端冷卻包和風扇。這種大尺寸的前端冷卻包不僅增加了車身的重量，還不利于車輛燃油經濟性。況且，這種極端的天氣我們甚少遇到，卻要為此設計一個超大尺寸的前端冷卻包，讓這些制造商苦惱不已。現在這些汽車制造商正在為此尋求解決辦法，他們曾將換熱器（油冷器、中冷器）置于車大燈的下方以減低冷卻包的熱負荷，最終達到縮減冷卻包尺寸的，但這又會增加制造成本。為了更好的解決這一問題，本文介紹了另一種解決方案：暖風芯體兩用。

2.   技術難點

暖風芯體與發動機出口相連，當有足夠的冷卻劑流過暖風時，它能移除整個發動機15%-20%的廢熱。但這里有一個難題：當發動機使用暖風通路來冷卻時，乘員艙將會變得很熱，以至于駕駛員不太可能也不愿意打開暖風。

3.   案例介紹

為了能使用暖風芯體來達到降溫目的，通過在 HVAC 空氣箱中增加一個冷卻門的方式

排放從暖風芯體到發動機艙的熱空氣（如圖 1），使乘員艙的舒適性不受影響。在這種高溫天氣下，駕駛員會打開空調，那么混合門將允許一些冷空氣進入到暖風芯體。轉道的這部分氣流將通過暖風芯體給發動機提供額外的冷卻。圖  2  顯示了冷卻門和混合門的位置。

             圖 1 HVAC 空氣箱中增加了冷卻門的暖風芯體

當然暖風芯體還可以有其它的兩種操作模式：1）當乘員艙也需要被加熱的時候，暖

風芯體的工作模式（如圖 2-左），發動機冷卻門按照如圖位置，使熱空氣從暖風芯體輸送到乘員艙對其進行加熱，其余的空氣排放到發動機艙以供乘員艙加熱并補充發動機冷卻。

2）當發動機不再需要補充冷卻時，發動機門將關閉，與我們現在的 HVAC 空氣箱工作模式一樣（圖 2-右）。

該方案使用了一維熱流體仿真軟件 Flowmaster V7.9（圖 4）對其進行了評估。通過仿真了解到：1）1 立方英尺每分鐘（1CFM）空氣通過暖風芯體，前端進氣量可以降低

1.5CFM。2）當 150CFM 空氣通過暖風芯體時，冷凝器的熱負荷將升高 40%；當 200CFM空氣通過暖風芯體時，冷凝器的熱負荷將升高到 80%。雖然增加了冷凝器的負荷，但是由于暖風芯體具有比散熱器更高的換熱效率，這對于前端冷卻模塊優化的價值也是非常大的。

4.   總結

兩用暖風芯體（DUHC）技術的關鍵好處在于為日常駕駛前端冷卻模塊的優化。前端

冷卻模塊尺寸和冷卻風扇尺寸的減小有助于提高路面負載駕駛環境的燃油經濟性。特別是對于較大型的汽車，該方法效果尤為明顯。而且，如果在固定了前端冷卻模塊尺寸和結構后使用該方法，還可以增加汽車的拖拽重量。同時，該技術還可以提高燃油經濟性，比如可以讓自動格柵百葉窗（AGS）長時間關閉，或者在一種更高效率上完成廢氣再循環（EGR）操作。