現(xiàn)代汽車中的新功能不斷涌現(xiàn)，并將很快超過機械類功能所提供的價值。其中汽車熱管理就是一個整合的概念，如果分解到細枝末節(jié)，會是一個非常龐大的課題。

早期汽車研發(fā)設(shè)計中并沒有熱量管理概念，只是冷卻系統(tǒng)，純粹降溫保護作用，發(fā)動機只要不過熱拉缸就了，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計工作主要集中在發(fā)動機的額定工況的流量計算，各種工況下路試能達到熱平衡，有暖風(fēng)，冷卻系統(tǒng)設(shè)計也就算合格了。

汽車熱管理的重要性

汽車存在熱害，會開鍋，會拉缸。這是在一百多年前第一代造車先驅(qū)就已經(jīng)意識到的問題。隨著科技技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展以及汽車市場競爭越發(fā)激烈，各品牌車型車上附件及功能可謂八仙過海各顯神通，空調(diào)需要越來越舒適，將來還得各種輔助駕駛，油耗要求越來越低，當(dāng)然能量以及效率也必須跟著提升。另外，熱風(fēng)險長時間的影響著汽車的零部件壽命，慢慢成為了一種慢性病的感覺，專治熱管理的老中醫(yī)需要算好這個時間，然后保證在車子的生命周期中，零部件不要因為熱風(fēng)險失效，導(dǎo)致汽車零部件的損壞甚至自燃現(xiàn)象。

而且汽車的工作環(huán)境復(fù)雜，不僅要能夠適應(yīng)瀝青或水泥里面、雪地、沙漠、草地甚至水面等多種不同的地理環(huán)境，還要能夠適應(yīng)風(fēng)雨、日照、濕度等多變的天氣條件。要評估在這些復(fù)雜多變的環(huán)境條件下長時間工作潛在的熱故障或隱患，這就需要通過長期的溫度、熱流等測試分布，從而為防熱、散熱、隔熱等提供總體的設(shè)計思路及數(shù)據(jù)參考。

汽車熱管理技術(shù)難點

整車熱管理最大的技術(shù)難點在于，如何取得熱效率和廢熱利用之間平衡，以及整車前期開發(fā)方案仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。

不同的整車廠，基于不同的需求，對于整車熱管理的需求及設(shè)計可能都會有不同的解答，這就會出現(xiàn)熱效率和廢熱利用平衡不同需求而需要對不在同一平臺甚至不同的車型進行熱管理控制策略的重新設(shè)計。就針對傳統(tǒng)內(nèi)燃機而言如何找到這兩者的平衡，目前國內(nèi)這方面的部分整車廠都不具備完善的計算能力，只能通過整車油耗實驗不斷嘗試優(yōu)化熱管理方案。

整車開發(fā)方案熱仿真的難點在于

1、前期預(yù)測：熱風(fēng)險識別以及最優(yōu)化設(shè)計

2、模擬分析：車輛瞬態(tài)最高熱量值預(yù)測

3、冷卻精準(zhǔn)控制：發(fā)動機、電子泵、風(fēng)扇、電子節(jié)溫器等部件控制。

4、氣候及地理特征對整車熱管理影響研究：沙漠、濕地、高溫、低溫多種環(huán)境的綜合考慮。

大眾EA888發(fā)動機創(chuàng)新熱管理系統(tǒng)

眾所周知，任何整車廠都是圍繞著汽車動力總成開展研發(fā)的。一直以來，冷卻產(chǎn)品作為發(fā)動機的“跟班”，都是被動接受整車需求。而要實現(xiàn)熱管理的站在整車角度優(yōu)化熱管理系統(tǒng)，就必須和動力總成同步進行研討，甚至向汽車動力系統(tǒng)滿足一切要求。

而大眾集團在第三代EA888發(fā)動機上，大眾推出了創(chuàng)新型發(fā)動機熱能管理系統(tǒng)，其冷卻回路的主要特點是：在原來傳統(tǒng)節(jié)溫器控制大、小循環(huán)的基礎(chǔ)上全新開發(fā)出運用電控旋轉(zhuǎn)閥組件的創(chuàng)新型熱量管理系統(tǒng)。創(chuàng)新型熱量管理系統(tǒng)是針對發(fā)動機和變速器的一項智能冷起動和暖機程序，它可實現(xiàn)全可變發(fā)動機溫度調(diào)節(jié)，對冷卻液液流進行目標(biāo)控制。

1、創(chuàng)新型熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

發(fā)動機溫度調(diào)節(jié)執(zhí)行器構(gòu)件如圖1所示，旋轉(zhuǎn)閥組件包含：冷卻液泵、2個旋轉(zhuǎn)閥、恒溫器、用于控制冷卻液液流的發(fā)動機溫度調(diào)節(jié)執(zhí)行器N493、帶轉(zhuǎn)向角度傳感器的齒輪以及驅(qū)動冷卻液泵的平衡軸齒形皮帶。

（圖1 發(fā)動機溫度調(diào)節(jié)執(zhí)行器）

旋轉(zhuǎn)閥組件主要特點是組件內(nèi)包含2個旋轉(zhuǎn)閥元件，由發(fā)動機溫度調(diào)節(jié)執(zhí)行器N493通過電力驅(qū)動。旋轉(zhuǎn)閥1通過一根軸由發(fā)動機溫度調(diào)節(jié)執(zhí)行器N493直接驅(qū)動。旋轉(zhuǎn)閥2通過一個中間齒輪（針齒輪）在旋轉(zhuǎn)閥1上齒形門的作用力下運轉(zhuǎn)。這表示旋轉(zhuǎn)閥1和2是通過機械方式聯(lián)動的，在運轉(zhuǎn)時會互相影響。另一恒溫器帶有擴張元件，其功能是作為一項安全裝置（緊急恒溫器），發(fā)生故障時在113℃的溫度下啟動。

2、旋轉(zhuǎn)閥組件的工作原理

執(zhí)行器電機如圖2所示，它通過一個齒輪驅(qū)動旋轉(zhuǎn)閥1，控制冷卻液在機油冷卻器、發(fā)動機和主冷卻器之間流動。發(fā)動機越熱，執(zhí)行器電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)閥1旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力越大。旋轉(zhuǎn)閥2通過一個中間齒輪由旋轉(zhuǎn)閥1上的齒形門驅(qū)動。控制板上的轉(zhuǎn)向角傳感器（霍爾傳感器）將旋轉(zhuǎn)閥位置發(fā)送至發(fā)動機控制單元。發(fā)動機停機且接續(xù)運行模式結(jié)束后，旋轉(zhuǎn)閥自動設(shè)置為40°角。如果系統(tǒng)中有故障，發(fā)動機可通過緊急恒溫器在此角度范圍內(nèi)運行。如果沒有故障，且發(fā)動機起動，旋轉(zhuǎn)閥角度被設(shè)置為160°。執(zhí)行器是通過圖譜由發(fā)動機控制單元驅(qū)動的。通過驅(qū)動相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)閥，可實現(xiàn)不同的開關(guān)位置，從而讓暖機較快，并將發(fā)動機溫度保持在86～107℃。

（圖2 發(fā)動機旋轉(zhuǎn)閥組件分解圖）

3、創(chuàng)新型熱管理系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程

發(fā)動機控制單元根據(jù)熱能管理系統(tǒng)控制邏輯圖（圖3）控制著正反轉(zhuǎn)電機運動，進而無級調(diào)節(jié)2個旋轉(zhuǎn)滑閥的開度，實現(xiàn)冷卻液溫度智能控制。具體邏輯圖有3個基本控制范圍：暖機范圍、溫度控制范圍和持續(xù)運行模式范圍。當(dāng)旋轉(zhuǎn)閥1上的齒形門處于145°角位置時，它會接合旋轉(zhuǎn)閥2。冷卻液流向氣缸體，隨著旋轉(zhuǎn)閥2的旋轉(zhuǎn)，液流增加。當(dāng)旋轉(zhuǎn)閥1處于85°時，旋轉(zhuǎn)閥2在達到其最大旋轉(zhuǎn)角度時斷開聯(lián)接，冷卻液液流流向氣缸體的通道完全打開。暖機范圍又分為3個調(diào)節(jié)階段：少量液流、暖機和調(diào)節(jié)（160°）。

（圖3 熱能管理系統(tǒng)控制邏輯圖）

冷卻液循環(huán)的控制如圖4所示，從暖機范圍到溫度控制范圍再到接續(xù)運行模式，2個旋轉(zhuǎn)閥的位置在各個階段是不同的，且每個階段都是無縫連接。其目的是盡可能使用氣缸內(nèi)燃油燃燒產(chǎn)生的熱量來給發(fā)動機加熱。如果車輛乘員需要在“靜態(tài)冷卻液”階段進行加熱，則會向車內(nèi)提供熱量。

（圖4 熱能管理系統(tǒng)控制冷卻液循環(huán)圖）

（本文部分內(nèi)容摘自：修車幫）