鄭濤

關(guān)于增壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度敏感因素對(duì)熱管理性能的研究

鄭濤

（奇瑞汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241000）

車輛的熱管理性能與發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度密切相關(guān)，文章基于整車項(xiàng)目開發(fā)和DOE方法，梳理影響整車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度的敏感因素并加以約束，經(jīng)試驗(yàn)確認(rèn)方案有效，可以將整車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度控制在目標(biāo)范圍內(nèi)，所確認(rèn)的方案可為整車項(xiàng)目開發(fā)提供支持。

增壓發(fā)動(dòng)機(jī)；進(jìn)氣溫度；敏感因素

引言

車輛運(yùn)行在高溫工況，如進(jìn)氣溫度過高，則充氣效率降低，同工況發(fā)動(dòng)機(jī)功率隨之下降，表現(xiàn)為整車動(dòng)力性變差，冷卻性能惡化；敲缸爆震，影響發(fā)動(dòng)機(jī)附件的可靠耐久；爆震時(shí)排氣溫度急劇升高，氮氧化物含量急劇升高，造成大氣污染[1]。如何有效控制高溫工況增壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度，是各主機(jī)廠一直努力的方向[2]。本文基于整車實(shí)踐，梳理出高溫工況影響進(jìn)氣溫度的敏感因素。

1 問題提出

1.1 問題描述

臺(tái)架試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)研發(fā)的某新型渦輪增壓水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率對(duì)進(jìn)氣溫度特別敏感，雖經(jīng)調(diào)整優(yōu)化，但搭載整車開展冷卻性能試驗(yàn)，出現(xiàn)退角功率下降，發(fā)動(dòng)機(jī)水溫超標(biāo)，甚至爆震、拉缸等問題[3]。經(jīng)關(guān)聯(lián)專業(yè)共同確認(rèn)，將該型發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度控制在70℃以下可解決問題，這一目標(biāo)由整車?yán)鋮s性能集成部門實(shí)現(xiàn)。

基于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)熱交換原理（圖1）和DOE方法。從進(jìn)氣冷端、熱端、冷卻模塊組合方式等維度確認(rèn)影響目標(biāo)達(dá)成的敏感因素，制定工程方案。

圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)熱交換圖

1.2 試驗(yàn)工況

試驗(yàn)工況見表1。

表1 試驗(yàn)工況

1.3 引氣口溫度對(duì)進(jìn)氣溫度的敏感度

基于整車布置，分別測(cè)試了不同空濾引氣口位置對(duì)進(jìn)氣溫度的影響，見圖2、3。

圖2 原狀態(tài)

圖3 引氣口前置

環(huán)境風(fēng)洞測(cè)試結(jié)果，見圖4。

圖4 引氣口溫度對(duì)進(jìn)氣溫度的影響

基于上述測(cè)試結(jié)果，引氣口溫度不是影響進(jìn)氣溫度的敏感因素。

1.4 空濾后空氣溫度對(duì)進(jìn)氣溫度的敏感度

基于原狀態(tài)引氣口位置，對(duì)空濾本體+前后引氣管進(jìn)行隔熱處理。

環(huán)境風(fēng)洞測(cè)試結(jié)果，見圖5。

基于上述結(jié)果，增壓器前空氣溫度不是影響進(jìn)氣溫度的敏感因素。

圖5 包裹空濾對(duì)進(jìn)氣溫度的影響

1.5 前端模塊導(dǎo)風(fēng)板對(duì)進(jìn)氣溫度的敏感度[4]

基于兩側(cè)、頂部導(dǎo)風(fēng)板，在“上下式”前端模塊基礎(chǔ)上增加底部導(dǎo)風(fēng)板，見圖6。

圖6 前端模塊導(dǎo)風(fēng)板示意圖

環(huán)境風(fēng)洞測(cè)試結(jié)果，見圖7。

圖7 底部導(dǎo)風(fēng)板對(duì)進(jìn)氣溫度的影響

基于上述結(jié)果，前端導(dǎo)風(fēng)板是影響進(jìn)氣溫度的強(qiáng)關(guān)聯(lián)因素。

1.6 冷卻模塊組合方式對(duì)進(jìn)氣溫度的敏感度

低溫散熱器在不同位置，分別進(jìn)行測(cè)試；布置方式，見圖8、9。

圖8 上下式

圖9 三明治式

環(huán)境風(fēng)洞測(cè)試結(jié)果，見圖10。

圖10 上下式vs三明治式對(duì)進(jìn)氣溫度的影響

基于上述結(jié)果，兩種結(jié)構(gòu)在不同工況進(jìn)氣溫度各有優(yōu)缺，冷卻模塊組合方式是影響進(jìn)氣溫度的強(qiáng)關(guān)聯(lián)因素。

1.7 中東市場(chǎng)拓展

搭載此發(fā)動(dòng)機(jī)車型計(jì)劃銷售中東區(qū)域，進(jìn)行了中東工況驗(yàn)證。

試驗(yàn)工況，見表2。

表2 試驗(yàn)工況

環(huán)境風(fēng)洞測(cè)試結(jié)果，見圖11。

2 問題解決

2.1 國(guó)內(nèi)工況與中東工況試驗(yàn)結(jié)果

國(guó)內(nèi)工況與中東工況試驗(yàn)結(jié)果，見表3。

2.2 確認(rèn)影響目標(biāo)達(dá)成的敏感因素

基于整車實(shí)踐，確認(rèn)對(duì)該型發(fā)動(dòng)機(jī)，冷卻模塊密封、冷卻模塊組合方式是影響目標(biāo)達(dá)成的敏感因素。

表3 國(guó)內(nèi)工況與中東工況試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

綜上：基于系統(tǒng)工作原理，依靠試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，可有效解決具體實(shí)踐中出現(xiàn)的工程問題。

[1] 余志生.汽車?yán)碚揫M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1983.

[2] 龍金世,王靜.發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度對(duì)整車性能的影響研究[J].科學(xué)中國(guó)人,2015(30):56.

[3] 雍安姣,付永宏,吳旭.水冷中冷增壓發(fā)動(dòng)機(jī)怠速進(jìn)氣溫度研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2017(10):13-15.

[4] 殷農(nóng)民,王森,田文毅.導(dǎo)風(fēng)板形狀對(duì)進(jìn)風(fēng)量的影響趨勢(shì)[J].汽車零部件,2019(07):63-65.

Research on Sensitive Factors of Intake Air Temperature About Supercharged Engine

Zheng Tao

( Chery Automobile Co., Ltd., Anhui Wuhu 241000 )

The thermal performance of a vehicle are closely related to the temperature of air entering the cylinder. Based on the vehicle project development and DOE method, This paper confirm the sensitive factors of the intake air temperature and constraint them. Based on testing results the methods can control the temperature within the target range. The methods can be used for vehicle project development.

Supercharged engine; Intake air temperature; Sensitive factors

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.07.030

TK442

A

1671-7988(2021)07-91-03

TK442

A

1671-7988(2021)07-91-03

鄭濤，碩士，工程師，就職于奇瑞汽車股份有限公司，研究方向：整車熱管理性能開發(fā)。