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1、冷却模块集成培训汽研院电器部武东 2008.4.24培训内容冷却模块集成一、冷却模块构成：冷却模块主要构成：冷却风扇，散热器、冷凝器、膨胀水箱、等组成。具 体见下图。从下图可以看出，对于PTC也就是将上述部件，组装在一起，即 空调系统和动力总成的冷却系统部分件集成在一起，对于性能和空间装配 之间的关系，统筹考虑设计，从而更好的避免相互间影响。二、 设计要点2.1对于冷却模块集成设计时，首先性能是否满足要求并结合空间限制，然后综合 考虑之间相互关系。设计时，作为一个整体模块化设计，可以优化结构，使空 调的冷凝器冷却系统和发动机冷却系统更好综合考虑，这种方式的冷却效果较 好，成本低，装配方便，减少
2、装配工位，散热性能好，提高换热效率等方面都 有优势，。冷却系统模块化设计是目前许多汽车生产厂家的首选，也将是以后发展设计 的趋势，在现有的很多的竞争车型中，很多车型采用此种方式，例如B22的竞 争车型雷克萨斯（RX350）及B16的竞争车型福特的Mondeo（福特还有一款S- Max等）都采用冷却模块集成化设计。对于冷却模块设计主要分为两大块：（1）空调系统的冷凝器（2）动力总成的 冷却系统。 （一）空调系统冷凝器原理省略，具体见空调系统原理 （二）发动机冷却系统原理 2.2 冷却系统功用内燃机运转时，与高温燃气相接触的零件受到强烈的加热，如不加以适当的冷 却，会使内燃机过热，充气系数下降，燃
3、烧不正常（爆燃、早燃等），机油变 质和烧损，零件的摩擦和磨损加剧，引起内燃机的动力性、经济性、可靠性和 耐久性全面恶化。但是，如果冷却过强，汽油机混合气形成不良，机油被燃烧 稀释，柴油机工作粗爆，散热损失和摩擦损失增加，零件的磨损加剧，也会使 内燃机工作变坏。因此，冷却系统的主要任务是保证内燃机在最适宜的温度状 态下工作。2.3 冷却系统设计中的一般要求一个良好的冷却系统，应满足下列各项要求：1）散热能力能满足内燃机在各种工况下运转时的需要。当工况和环境条件变 化时，仍能保证内燃机可靠地工作和维持最佳的冷却水温度。 2)应在短时间内，排除系统的多余压力，并保证系统压力最佳。3) 应考虑膨胀空间
4、，一般其容积占系统内冷却液总容积的4-6%；3） 4) 具有较高的加水速率，初次冷却液加注量能达到系统容积的90%上。5) 在发动机高速运转，系统压力盖打开时，水泵进口应为正压；6) 有一定的缺水工作能力，缺水量大于第一次未加满冷却液的容积；7) 设置水温报警装置（待选）；8) 冷却系统密封好，正常工作下不得漏水；9) 冷却系统消耗功率小，启动后，能在短时间内达到正常工作温度。10)使用可靠，寿命长，制造成本低 2.4 冷却系统的总体布置：冷却系统总布置主要考虑两方面：一是空气流通系统；二是冷却液循环系统 。在设计工作中尽量提高进风系数（效率）和冷却液循环中的散热力2.5.1 提高通风系数总的
5、进风口有效面积和散热器正面积之比30%。对于空气流通不顺的结构，需 要加导风装置使风能有效的吹到散热器的正面积上，提高散热器的利用率。在 整车空间布置允许的条件下，尽量增大散热器的迎风面积，减薄芯子厚度(建议 是提高通气效率)。这样可充分利用风扇的风量和车的迎面风，提高散热器的散 热效率。一般货车芯厚不超过四排水管，轿车芯厚不超过二排水管。风扇实际 空气流量与散热器和风扇理论匹配点上所确定的空气流量（即风扇台架流量） 之比称为进风系数;造成进风系数低的原因，大致可归纳为如下三个原因。 阻挡，即被障碍物阻挡，或进风及排风的流通截面太小，阻力太大； 回流，即由于风扇工作时前后产生压差，一部分气流通
6、过周围间隙或其 他途径从后端高压处回流到前端低压处； 风扇与散热器的相对位置配合不好，在散热器上存在着无气流的死角， 使气流产生大量的涡流回喘流。改善冷却空气流通系统的措施如下： 减少空气流动阻力 降低热风温度，防止热风回流；增加护风设备，提高进风利用率。合理布置风扇和散热器芯部的相对位置：从正面看，风扇与散热器相对位置 是以散热器芯部未被风扇叶片扫过的面积最小时为最佳； 2.5.2、提高冷却循环中的除气能力 散热器位置高于发动机，并使散热器上水室具有足够大的容量或散热 器最高处具有除气设施。 当散热器位置稍高于发动机或与发动机等高时，应该设计副水箱和相 应的除气管。散热器位置低于发动 机时，
7、必须设 置副水箱和引气管，并设有强制连 续除气循环的管路 .三、设计输入 HVAC/PTC 设计整车输入参数汇总PTC Interface Control Document1.0INTRODUCTION The purpose of this Partial Interface Control Document (ICD) is to capture in one document the interfaces at the subsystem level that impact HVAC system design and performance. Changan is responsibl
8、e to coordinate the related suppliers to provide Air International the updated information as required. 2.0 Engine Bay Interface2.1 Engine 2.1.1 Engine Basic Information summary车型配置表：车型Vehicle发动机型号 1发动机型 号2发动机型号 3 B221.9D2.0TCI Table 1, Engine Basic Information Summary （前面3项是基本信息，比 较重要） Engine / Con
9、dition发动机 型号1发动机型号 2发动机 型号3Gasoline/Diesel Displacement排量1.92.0（ 1971ml）Tubine？（是否涡轮增压） 涡轮增压 Engine redline RPM (Soft Limit) 5500r/min Engine cutout RPM (Fuel Shut Off) A/C OFF engine idle speed RPM (D)rive at an ambient greater than 0C800RP M2.0TCI 切断油转速 6000 无空调怠速 75030 带空调怠速 750（联电系 统几乎无变化 ）A/C O
10、FF engine idle speed RPM (N)eutral at an ambient greater than 0C850RP MA/C OFF engine idle speed RPM at an ambient less than or equal to 0CA/C Engaged engine idle speed RPM (D)rive A/C Engaged engine idle speed RPM (N)eutralCrank Pitch Diameter (mm) or Pulley ratioRatio:24/28 (crank/waterpump) Water
11、pump Pulley Diameter (mm) 2.1.2 Engine RPM vs. Vehicle Speed （发动机转速和车速的关系）When tested per spec*, the engine RPM is the function of the Vehicle speed and Gear position as shown in the following chart.2.1.2.1 Engine Model 1 + Transmission Model 1（QR631）目前B22发动机配置：2.0TCI（汽油），最大功率127/5500，最大 扭矩235/1900；
12、1.9D（柴油），最大功率93/4000，最大扭矩271/2000。 后期性能会有所提升，提升目标分别是，汽油143/5511，295/2000；柴油 105/400，300/20002.2 Coolant Management 1 Coolant Temperature When tested per Spec*, the coolant temperature at the engine outlet to the heater shall perform per the following charts: 根据 测试或规范，从发动机进/出口的防冻液温度If there is no inf
13、or for temperature, engine heat dissipation need to be confirmed. 如果没有温度信息，需要提供发动机在不同条件（ 转速、负载等）下的散热量。也可从不同状态下的功率、效率曲线中推算。Heat rejection of AT transmission and charge air cooler. 自动排 挡和空冷器的散热量。 2.2.2 Coolant Flow （防冻液流量，水泵扬程曲线） Radiator and heater core coolant flow data as a function of engine speed
14、 is shown on the following charts.2.2.3 Coolant Cleanliness 发动机水套清洁度要求The potential contaminants in the engine portion of the coolant circuit shall not have more than TBD g of ferrous contaminants, TBD g of non-ferrous metallic contaminants, and TBD g of miscellaneous non-metal contaminants. 2.2.4 V
15、ehicle Engine cooling test condition. 整车发动机冷却标定 测试工况。针对不同的发动机型号和车型。（注：部分数据需要从发动机特征曲线中推算） Driving Condition 行驶工况Engine Heat Rejection (kW) To coolantTransmissio n Heat Rejection (kW) To coolantCAC Heat RejectionCoolant Flow Rate (L/min) Coolant 50/50Air Flow Rate (m/s) Fan poweredRadiator Inlet Coola
16、nt Temperature () (target)车速、爬 坡率发动机散 热量变速箱散 热量空冷器散 热量防冻液流 量空气流动 速度防冻液进 口温度（ 目标值）根据下表不予考虑进口： 130扬程曲线 见附表反算： 0.120.18118出口： 55TCI流量： 550公斤/小 时/GDI流量 ：650公斤/ 小时1冷却系统验收工况整车磨合3000km；试验过程中冷却液和机油温度达到要求（机油温度瞬时 最高145；出水温度瞬时最高118）。 序号档位载荷坡度环境条件车速（Km/h ）空调评价指标*10无0温度：45 湿度：50% 日照：950W/M20全开运行20分钟水 温、机油温达 到要求22满载12温度：45 湿度：50% 日照：950W/M240全开运行20分钟水 温、机油温达 到要求3最高档满载3温度：45
