汽車熱管理系統(tǒng)涉及散熱器和熱交換器,每個(gè)散熱器的作用不同,服務(wù)對(duì)象也不同,本文主要聊聊車上各式各樣的散熱器及功能。
水箱、散熱器傻傻分不清
受限于內(nèi)燃機(jī)的效率,發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)有大量的廢熱產(chǎn)生,但發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度,高了不行、低了也不行,為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率,工程師除了設(shè)計(jì)了大小循環(huán)外,還為發(fā)動(dòng)機(jī)配備了一系列散熱系統(tǒng)。這就是車頭透過進(jìn)氣格柵所能看到的各類散熱器。
這些散熱器不僅為發(fā)動(dòng)機(jī)服務(wù),根據(jù)用途不同,有的服務(wù)于發(fā)動(dòng)機(jī),有的服務(wù)于變速器,有的服務(wù)于乘客。
中冷器
中冷器的作用是降低發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度,如果進(jìn)氣溫度過高,空氣過于膨脹,導(dǎo)致含氧量下降,引起發(fā)動(dòng)機(jī)效率下降,嚴(yán)重可能出現(xiàn)爆震。
發(fā)動(dòng)機(jī) 綠圈部分為水冷式中冷器
自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)沒有中冷器,為什么不會(huì)引發(fā)效率下降和爆震?因?yàn)闇u輪增壓由廢氣驅(qū)動(dòng),增壓過程中也會(huì)導(dǎo)致進(jìn)氣溫度升高,因此中冷器是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)才有的進(jìn)氣冷卻裝置。
新鮮空氣進(jìn)入后,首先會(huì)經(jīng)過空氣濾芯過濾,然后經(jīng)渦輪增壓后,流經(jīng)中冷器進(jìn)行降溫,然后經(jīng)過節(jié)氣門后進(jìn)入氣缸燃燒。
散熱對(duì)象:空氣,具體指進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的空氣。
散熱目的:保證發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度處于合理區(qū)間。
散熱過慢:進(jìn)氣溫度過高,發(fā)動(dòng)機(jī)功率降低。
發(fā)動(dòng)機(jī) 綠圈部分為中冷器
很多車迷刷寫電腦程序,增加了增壓值,相應(yīng)也要增加中冷器的數(shù)量或尺寸,才能匹配進(jìn)氣量。同時(shí),中冷器也分空氣中冷和水冷中冷。
空氣中冷管路更長,外界環(huán)境溫度更影響降溫效率。水冷中冷進(jìn)氣管路更短,受外界溫度影響更小。
發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器
發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器俗稱水箱,散熱介質(zhì)是冷卻液,學(xué)名防凍液,是一種以水為主的介質(zhì),高溫防沸,低溫防凍,工作溫度一般在128℃—零下45℃之間。
在水泵的推動(dòng)下,防凍液不斷循環(huán),將發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的熱量輸送到散熱器,經(jīng)過空氣熱交換實(shí)現(xiàn)降溫。與散熱器一起打配合的還有節(jié)溫器、散熱風(fēng)扇、主動(dòng)進(jìn)氣格柵等,多零件協(xié)同配合,實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的精準(zhǔn)控制。
散熱對(duì)象:發(fā)動(dòng)機(jī)。
散熱目的:精準(zhǔn)控制發(fā)動(dòng)機(jī)溫度。
散熱不良:發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)早期磨損、功率下降、失火、報(bào)廢。反之發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行阻力大,油耗增高。
機(jī)油散熱器
機(jī)油散熱器的主要作用是降低發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度,保證機(jī)油處于最佳粘度范圍,提供最佳的潤滑性能,也能額外對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度進(jìn)行控制。
發(fā)動(dòng)機(jī) 綠圈部分為機(jī)油熱交換器
大部分的家用車的機(jī)油冷卻通過發(fā)動(dòng)機(jī)水冷進(jìn)行散熱,部分車型具備獨(dú)立的熱交換器。而且部分車型在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之初,小循環(huán)時(shí)就能加熱機(jī)油以進(jìn)一步提高熱機(jī)效率。
散熱對(duì)象:機(jī)油、發(fā)動(dòng)機(jī)。
散熱目的:保證機(jī)油處于合適的工作溫度。
散熱不良:溫度過高導(dǎo)致機(jī)油粘度變小,失去潤滑能力。溫度太低導(dǎo)致機(jī)油粘度變大,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)阻力變大。
變速器油散熱器
變速器油散熱器和機(jī)油散熱器一樣,帶有變速器油冷卻器的車型較少,有風(fēng)冷和水冷2種方式。其作用也是控制潤滑油溫度,保證變速器油處于最佳粘度范圍,提供最佳的潤滑性能。
冷凝器、蒸發(fā)器
冷凝器、蒸發(fā)器都是換熱設(shè)備,冷凝器排放熱量,蒸發(fā)器吸收熱量,如果用家用空調(diào)來比喻的話,冷凝器可以認(rèn)為是家用空調(diào)的室外機(jī),一般位于車頭進(jìn)氣口處,冷凝器可以認(rèn)為是家用空調(diào)的室內(nèi)機(jī),一般位于儀表臺(tái)內(nèi)靠近出風(fēng)口。
左下散熱器為冷凝器 右上為蒸發(fā)器和暖風(fēng)水箱
兩者內(nèi)部介質(zhì)為冷媒,又稱雪種。冷媒流向蒸發(fā)器時(shí),介質(zhì)吸收熱量進(jìn)行汽化,吸收外界熱量,而流向冷凝器時(shí),介質(zhì)降溫液化,排放熱量。
散熱對(duì)象:駕駛室、電池。
散熱目的:為駕乘人員提供更加舒適的溫度、控制電池的溫度。
散熱不良:制冷能力下降,影響人員舒適性、電池溫升。
暖風(fēng)水箱
暖風(fēng)水箱和發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器一樣,都是散熱。暖風(fēng)水箱一般位于儀表臺(tái)內(nèi)部靠近出風(fēng)口。根據(jù)需要將發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱傳導(dǎo)到駕駛室供暖。
散(加)熱對(duì)象:駕駛室。
散熱目的:為駕乘人員提供更加舒適的溫度。
散熱不良:升溫緩慢,影響人員舒適性。
除了燃油車,新能源車上也有很多散熱器和熱交換器,都是用來收集熱量加以利用的。
電驅(qū)單元 綠圈部分為熱交換器
這款電驅(qū)橋就配備了一個(gè)熱交換器。電機(jī)內(nèi)部采用冷卻油進(jìn)行散熱,通過綠圈內(nèi)的熱交換器將熱量傳導(dǎo)到大循環(huán)系統(tǒng),在熱管理系統(tǒng)控制下傳輸?shù)饺珉姵亍Ⅰ{駛室等需要加熱的部位。
此外,一些過去不需要散熱的部件如車機(jī)系統(tǒng)等,因?yàn)樾阅茏儚?qiáng),高功耗變大,相應(yīng)加入散熱系統(tǒng),既幫助系統(tǒng)降溫,同時(shí)收集熱量。
氫燃料電池 綠圈部分為熱交換器
目前很少見到的氫能源燃料電池也具備熱交換器。上圖發(fā)動(dòng)機(jī)為寶馬開發(fā)中的氫能源燃料電池。
編后語
一輛車除了底盤、動(dòng)力、車身部分外,還有許多沒有存在感的零件共同發(fā)揮作用,目的都是保證車輛高效安全運(yùn)行。隨著技術(shù)愈發(fā)進(jìn)化,未來這些零部件也將繼續(xù)高效整合,進(jìn)一步提高能耗表現(xiàn)。(朋月)