康奈可 环保技术开发组

 "SLIM cool"系统节省了40%的空间，以及3%左右的燃油消耗。

 一、复合换热器"SLIM cool"介绍

 康奈可公司，自25年前其生产的铝热交换器首次投入市场，到目前已开发出散热器、冷凝器，以及风扇驱动组件等高效的车辆前端模块化产品。

近年来，作为乘用车的动力系统，涡轮增压汽油机、清洁柴油机，以及备受瞩目的混合动力系统，这些动力系统的散热与自然吸气发动机一样都需要散热器，此外还需要如空调系统的冷凝器及其他额外的散热器。

例如，机械增压汽油机、清洁柴油机的中冷器，混合动力汽车中还需要电机和热交换器的散热器等。如果简单的旧散热系统中增加一个散热器，占用的空间增大、重量增加，还会由于风扇和压缩机尺寸增加导致燃油消耗增大。因此康奈可公司开发了首创的"SLIM cool"系统。

"SLIM cool"不仅适用于汽油机、柴油机，同样适用与混合动力、纯电动汽车。

图一 SLIM cool 机构四示意图

SLIM cool是世界上第一个部分水冷冷凝器的制造商，已获得专利，它实现了散热效率提高、布局合理，并且降低了风扇及压缩机的功率消耗从而提高了燃油经济性。

在本例中，康奈可公司进行了实车测试，散热器部分厚度减少到常规的40%，节省了空间，在JC08循环模式下燃油消耗降低了3%。

在典型的JC08循环模式下是不使用空调的，但是为了进行对比，对SLIM cool还进行在空调开启状态下的JC08循环，下面是燃油消耗的情况对比。

如果从事过发动机和车辆开发的工作，应该知道要将燃油经济性提高1%，其实是非常困难的。

在提高燃油经济性的冷却系统技术方面，如空调、CAC、散热器，电动风扇，及前端风侧的流动优化等，多方面技术的组合已经取得一定的效果。在夏季使用空调可以改善燃油消耗，在其他季节基于空间节省及需要散热的时间缩短，使用小型化的风扇更有优势。

SLIM cool使用的技术涵盖了多方面的知识，同时为了便于了解它的效果，进行了整车试验，包括风洞试验等，但是由于其中诸多的困难，难以进行全部的测试，康奈可公司考虑使用仿真工具进行探索。

图二 CAC及水冷COND的冷却

 “未来对前端机舱的设计将空前严格。”考虑到放热的交替，同理散热器也可以根据不同的运行工况切换冷却的目标值，而不需要再安装一个专门的散热器。因此我们建立了一个水冷CAC和水冷冷凝器的组合冷却系统。而且，水冷冷凝器的水可以被外界夜间降温的空气所冷却，即蓄冷现象。由于这种蓄冷的效果，发动机在启动时，水冷冷凝器的性能提高，空调循环的效率提高，最终改善燃油消耗。

不是通过简单的追加设备，而是通过对现象的理解，同时达到与环境的友好，来改善系统的工作状态，这是SLIM cool设计的出发点。

不仅是单个空调系统模型，还可以进行整车的模拟

为了验证SLIM cool提高燃油经济性的效果，我们使用了GT-SUITE软件，原因如下：

l  可以建立空调系统在内的整车级别的模型

l  具有丰富的发动机模型库，我们因此可以将计算模型推介给不同的汽车制造商

l  能够考虑负荷变化时，各辅助部件的响应，以及燃油消耗的变化

l  散热器的建模简便，可以使用COOL3D进行快速的三维建模，计算风速的分布等具有一定精度

l  可已经模型及数据的封装加密，便于与汽车制造商之间的信息交流

目前，整车级别的仿真已经成为一项必不可少的技术。使用GT-SUITE，我们完成了多样化的分析研究，且易于使用。

下面将介绍BMW 530D车型搭配SLIM cool系统的计算案例。

模型计算了两种方案，两种方案采用了不同配置的散热器。已有数据包括：热交换器的单体性能数据、实车相关的测试数据，但是样本车辆的详细参数未知，通过将GT-SUITE中与BMW 530D相似规格的模型进行修改后使用。

样机模型，包括排量3.14L，直列四缸柴油机的FRM模型，传动系统，润滑油路，冷却水路、空调系统、控制逻辑、整车模型，以及包含发动机机体部分的COOL3D模型。首先在此基础上，根据BMW 530D车的参数修改变速箱传动比及轮胎直径。

除了修改一些常规的参数外，散热器部分使用COOL3D修改为SLIM cool系统，我们已同IDAJ公司一起完成了对比方案的计算。这次我们独立进行了燃油消耗的验证计算，这也是我们关心的重点。

图三 基础样机模型

图四 将常规形式修改为SLIM cool

图五 循环工况下的燃油消耗比较

在本算例中，我们保持机舱温度等于或低于常规配置情况下的机舱温度，在SCO3循环工况下，燃油经济性提高了6.8%。在改善燃油消耗的效果方面，本例使用的样机模型有一定的偏高，但是对电动风扇入口和压缩机出口的压力降低效果等方面，除了怠速的情况以外均与试验接近。

造成计算的燃油消耗与测试结果的差异的主要原因，在于辅助装置的负载的差异。对于汽车制造商，则可以很方便的根据实际情况进行修正。

总之，GT-SUITE可用于考察研究SLIM cool的效果，减少试验次数。并且，使用GT-SUITE可以进一步的用于研究性能的提升，还便于与汽车制造商进行交流。