1背景
关于AS 市场反馈发动机高温的问题，公司成立了专项攻关小组，对故障展开调查和分析，进行了多轮次的整改（整改过程另有报告，本文不做详细阐述，只是进行总结性的回顾
）：
1.1整改履历
图1
发动机散热器1.2小结
②2018年2月，120kPa 副水箱压力盖子和ECU 数据优化（优化发动机冷却液温度策略）切换后，故障率由0.51%，降至0.30%，削减41%，说明整改有效果。
③经过5轮次的整改，发动机高温故障从整改前的2.36%降低至0.30%，下降了87%，整改效果明显，但未能彻底消除故障。跟踪18下半年至19年3月的故障情况，累计发生10例高温故障反馈，通过统计分析，发现故障发生的里程变长，平均故障里程为35048km （整改前平均故障里程为8142km ），最长故障里程76549km 。
发动机发生高温故障，会点亮组合仪表上高温故障指示灯，警示驾驶员车辆需检查维修，如果驾驶员及时停车报修，就不会造成发动机损坏，但是如果驾驶员不注意，继续行驶，会使发动机直接报废或者大修，导致客户抱怨非常大。
2再次调查
为了分析是否还有其他未知的故障原因导致发动机
高温，再次到达AS 市场进行现场调查。
①调查31台正常无故障的车辆（平均里程3.1万km ），检查确认副水箱冷却液的情况（液位/颜），结果如图2。
图2无故障
车辆冷却液调查结果
图3车
辆冷却液调查结果图
小结：1）35%的车辆冷却液颜正常，其余65%的车辆冷却液异常，不符合要求。
2）9%车辆缺少冷却液，23%的车辆冷却液超上限且颜异常，说明在车辆使用过程中，存在冷却液减少的情况，且客户没有按要求正确补充冷却液。
②现场调查，发现车辆普遍存在一个现象，即在发动机仓内，靠近副水箱通气管下方的挡泥板上，均发现有水流的痕迹，94%的车辆都有这个现象，如图4。
图4无故障车挡泥板有水流痕迹
AS 市场某车型发动机高温故障分析
孙定煌
（一汽海马汽车有限公司，海口570216）
摘要：本文对某车型在海外市场发生发动机高温故障，造成发动机损坏车辆不能行使的问题进行分析，查明根本原因并给出相应
的解决对策，消除不良影响。
关键词：发动机；高温；冷却液；副水箱总成；开启压力
而这个位置刚好对应副水箱上的通气管的下方，分析是发动机冷却液从通气管向外溢出造成。
现场排查过的高温故障车辆，也都有这个现象，如图5，只不过相比之下，高温故障车辆的痕迹要严重得多。
图5故障车辆挡泥板上明显的水流痕迹
小结：根据这个现象，确认车辆存在使用过程中冷却液因温度过高压力增大而溢出的情况，如果没有及时补充冷却液，发动机将因缺水造成冷却不良，导致高温故障的发生。
③更换31台车中的4台车辆的副水箱总成，测量副水箱总成盖子的开启压力（标准120±14.7kPa），如表1。
表1无故障车辆盖子开启压力测量数
据
小结：
1）使用后副水箱总成压力盖开启压力失效或偏低。2）副水箱总成盖压力失效，可能是有水垢或其他异物使盖子空气阀关闭不严导致，与使用的冷却液有关，将盖子清洗后测量，开启压力为60kPa-90kPa，压力不合格，盖子使用后压力衰减非常明显。
④为了验证开启压力偏小的现象，更换5台正常车辆的副水箱总成，分别与标准工装（压力盖出厂开启压力检测工装）和副水箱本体配合，测量盖子的开启压力（单位：kPa），如表2。
表2无故障车辆盖子开启压力对比测量数
据
小结：盖子本身的开启压力（在标准工装上测量）没有问题，但是盖与副水箱原状态测量，压力达不到要求（衰减约30kPa），说明副水箱总成在使用后的保压性能不能满足要求。
⑤调查结论：
1）AS车辆的冷却液普遍都有异常，说明客户没有按要求使用冷却液，存在加水的现象，加水会降低冷却液的沸点，增加发动机高温的风险。
2）副水箱总成在使用后副水箱盖开启压力失效或衰减，在没有压力或压力低的情况下，降低了冷却液的沸点，AS又是高原地带，副水箱的保压性能下降，就会降低冷却液的沸点，容易导致发动机高温故障的发生。
3原因分析及整改对策
3.1原因分析
通过调查确认，副水箱保压性能失效，使用过程中冷却液减少，是造成发动机高温故障的主要原因，因此对副水箱总成开启压力不良原因进行分析。
发动机冷却系统由散热器、电子风扇、副水箱总成等部件组成。其功能是对发动机进行强制冷却，保证发动机能始终处于最适宜的温度状态下工作，以获得较高的动力性、经济性及可靠性。
副水箱一般分溢流式和膨胀式两种：
①溢流式副水箱：压力阀不在副水箱上（一般在散热器上），当冷却系统内压力过大时压力阀被顶开，冷却液流向副水箱以释放压力；冷却系统内压力过小时形成负压，将副水箱内的冷却液吸回散热器内。
②膨胀式副水箱：压力阀在副水箱上，当系统压力过大时压力阀被顶开，膨胀的水蒸气通过排水管流向外部以释放压力。
本车型发动机冷却系统为闭式强制水冷系统，结构示意图如图6。
图6冷却系统组成结构示意
图
冷却液的加注口设在副水箱总成上，通过副水箱总成上的压力盖调整冷却系统内部的压力，副水箱总成属于膨胀式副水箱，也叫做膨胀水壶。
膨胀水壶本体和盖的结构及配合关系如图7。
图7副
水箱本体及压力盖结构示意图
靠盖子的橡胶垫与副水箱口密封，通过扣压安装方式
建立压力。在AS 调查过程中还发现，个别车辆的副水箱壶口变形，盖子丢失，分析怀疑是高温使副水箱产生变形导致。
研究副水箱总成的图纸、技术标准及试验标准，发现标准要求较低，如开启压力，仅对压力盖单体的开启压力有要求，但是对盖子和本体配合后即副水箱总成的开启压力没有要求，且密封性能要求也很低，这不符合膨胀水壶的技术条件要求。
为了进一步验证，把副水箱总成按照膨胀水壶的技术标准进行高温恒压试验，实际试验1小时后，就已经观察到副水箱本体已经鼓起变形，壶口变形（椭圆），如图8，实测气密性不合格，不符合膨胀水壶的标准要求。
图
8副水箱试验过程变形
经试验验证，在用的副水箱总成是按照溢流式水箱的
标准设计，也就是说副水箱总成是按溢流式水箱的标准设
计，但是作为膨胀水壶的功能使用。
由于膨胀水壶在工作中要参与冷却系统的循环，承受高温、高压的作用，对使用条件的要求远高于溢流式水箱，因此，设计标准的偏低，使用中副水箱总成有可能高温变形、橡胶老化、壶口变形等因素的影响，造成冷却系统保压性能不稳定，达不到使用技术要求，表2数据就是最好的证明，加之AS 又是属于高原地区（平均海拔1600m ），且AS 客户开车的习惯比较粗暴，又不按要求使用正规的冷却液，在这些因素的综合作用下，使得个别车辆发生发动机高温的故障。
3.2整改措施
按照膨胀水箱总成的标准重新对副水箱总成进行设
计变更，提高材料等级及试验标准，同时提高副水箱盖的
开启压力到140kPa （经过评估和验证，140kPa 这个压力对
整车冷却系统的零部件性能及可靠性能没有影响，可行，评估过程在此不展开论述），以便提高冷却液的沸点，更好地适应AS 高原气候。
新状态副水箱总成其结构原理图如图9，盖子和本体为螺纹连接，密封靠盖子的“O 型圈”与壶口过盈配合密封，压力由盖子上的阀门建立，保压性能稳定可靠。
图9整改后的
副水箱及压力盖结构示意图
3.3整改效果验证
①热浸工况对比验证：整改前和整改后的副水箱总成分别装在2台试验车上（SS-1921车装整改前的副水
箱，SS-1920车装整改后副水箱），在AS 进行热浸工况试验（模拟AS 使用恶劣的工况），观察副水箱总成中冷却液的液位变化，对比确认整改效果。
1）整改前的副水箱总成在试验过程中冷却液液面逐渐上升，直到涨满整个副水箱总成，最终冷却液从通气管处溢出，如图10。
图10
整改前试验冷却液从通气管溢出2）整改后的副水箱总成在试验过程中，液面始终保持在正常的位置不变，冷却液无益处现象，如图11。
图11整改后试验冷却液液位正常②实车验证：整改后的副水箱总成，更换在AS 市场
0引言
车辆热管理研究涉及多种边界条件，首先通过计算及测试手段获取各性能数据，换热分析常涉及如各换热元件的性能参数、热管理工况点、各个部件的换热量、发动机水套本体性能和换热部件的空气量边界等。不同类型的数据获取方式不一样，零部件性能数据可以利用台架试验测试得到，一些无法试验获取的数据可以通过仿真分析确定。接下来就部分部件测试过程及测试结果进行讲解，主要部件为水泵、节温器、散热器。
1冷却模块性能数据分析与测试
冷却模块主要包括冷却水泵和节温器，其中水泵主要的功用是对冷却液进行加压，保证冷却液在冷却系
统中循环流动，汽车中常用离心式水泵，主要结构包括水泵蜗室、叶轮、旋转轴及进出水口等结构。冷却模块另一个结构为节温器，节温器是控制冷却液流动路径的阀门，节温器根据冷却液温度的高低来控制冷却液是否流向散热器。
1.1冷却模块的仿真分析
首先确定冷却模块中的水泵和节温器性能数据，为了验证这两个部件性能数据的准确性，首先对这两个部件进行仿真分析，获取节温器流阻性能数据和水泵单体性能数据，然后再利用台架试验验证分析结果的准确性。
冷却模块CFD（计算流体动力学）首先依据三维几何模型进行流体域的抽取，然后再通用有限元软件中进行几何处理和面网格的划分，接着在流体软件中生成流体网格并将边界条件输入，最后进行CFD分析以及计算结果的查看。
首先对冷却模块进行流体域的抽取，将冷却模块流体域各进出口进行了标注，该结构主要包括节温器和水泵两部分。然后对冷却模块进行模型处理及网格划分，最后生成流体域，为了保证分析结果准确性，需要保证网格具有较好的质量，最后给定不同的流量和压力边界进行冷却模块的CFD分析。
根据不同流量和压力边界下的分析结果统计出节温器流阻性能曲线和水泵单体性能数据，结果如图1所
示。其中图2为节温器流阻特性仿真结果。图3为水泵单体性能仿真分析结果，水泵扬程数据与系统阻力情况直接决定系统流量分配情况。
图1冷却模块分析结
果
1.2冷却模块试验
为了保证节温器流阻数据和水泵单体性能数据的准确性，需要进行节温器单体台架试验和水泵单体性能台架试验。
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作者简介：方升（1989-），安徽肥西人，硕士，讲师，研究方向为汽车维修技术。
故障车辆上进行跟踪确认，截止发稿时，最长里程行驶了约8万公里，冷却液没有减少，没有再发生高温的故障。
通过热浸工况试验对比验证以及装车实车验证，效果良好，整改有效。
4总结
投放AS市场的车型在国内早已量产多年，没有发生过类似AS市场的高温故障。因此AS发生故障后，没有经验可借鉴，在调查分析的过程中没有从副水箱总成的结构方向去考虑，致使前5轮整改都没有对其进行改善，经过不断地总结和积累，最终从根本上解决了问题。希望通过此次故障的分析，对公司投入海外市场的其他车型起到借鉴作用，避免犯经验主义错误，只有经过在当地进行充分的适应性试验验证，才能避免问题的发生。
参考文献:
[1]关文达.汽车构造[M].四版.机械工业出版社，2016.
[2]企业标准，膨胀水壶技术条件.
[3]丰加兵.浅谈康明斯KAT38-C发动机高温原因及解决办法[J].内燃机与配件，2019（10）：42-43.
浅谈利用CFD仿真分析车辆冷却系统
方升
（合肥市经贸旅游学校，合肥230011）
摘要：在能源危机、排放法规日趋严格和乘坐舒适性要求的提高背景下，对车辆热管理的要求越来越高。本文主要就汽车冷却系统换热性能做数据收集工作，性能边界数据包括试验测试数据和仿真分析结果，文中利用试验测试与仿真分析手段对水泵性能数据、节温器性能数据和散热器性能数据进行测试与计算。并将分析结果与试验数据对比，验证分析精度，根据分析结果与试验数据可知，分析结果具有足够的精确度,CFD仿真分析方法可以应用于产品开发中，指导产品设计。
关键词：热管理;CFD仿真分析；性能测试；冷却系统；对比
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