我們常見的熱管理技術(shù) 都有哪些？

我們可以把熱管理分成三個(gè)階段：首先明確熱管理的下限：不發(fā)生熱損害；其次明確熱管理的設(shè)計(jì)上限：不過度設(shè)計(jì)造成“冷機(jī)”；最后就是優(yōu)化熱管理的中心值：站在整車角度來進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，提升效率，降低油耗。

據(jù)了解，熱管理技術(shù)最早由美國載人空間站提出，在上世紀(jì)80年代，該技術(shù)是由國外汽車公司引入到發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)中。傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)主要由水泵、節(jié)溫器、暖風(fēng)、散熱器及管路等部分組成。

●  傳統(tǒng)熱管理技術(shù)：機(jī)械水泵+蠟式節(jié)溫器

傳統(tǒng)的熱管理技術(shù)簡單來說就是通過機(jī)械水泵將散熱器中的冷卻液加入到發(fā)動(dòng)機(jī)水套內(nèi)，冷卻液與發(fā)動(dòng)機(jī)壁面通過熱交換帶走發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒產(chǎn)生的熱量，降低發(fā)動(dòng)機(jī)溫度。

冷卻液流出發(fā)動(dòng)機(jī)后，分別流向蠟式節(jié)溫器和暖風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)冷卻溫度低于規(guī)定值（一般為87攝氏度）時(shí)，節(jié)溫器內(nèi)的石蠟呈固態(tài)，節(jié)溫器閥在彈簧的作用下關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)與散熱器之間的通道，冷卻液經(jīng)水泵返回發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)小循環(huán)。

當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到規(guī)定值后，石蠟開始融化逐漸變?yōu)橐后w，體積隨之增大并壓迫橡膠管使其收縮。在橡膠管收縮的同時(shí)對(duì)推桿作用以向上的推力，推桿對(duì)閥門有向下的反推力使閥門開啟。這時(shí)冷卻液經(jīng)由散熱器和節(jié)溫器閥，再經(jīng)水泵流回發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行大循環(huán)。

暖風(fēng)系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)任何工況下均處于流通狀態(tài)，以確保駕駛員根據(jù)需求隨時(shí)可通過暖風(fēng)的熱交換將與發(fā)動(dòng)機(jī)做完熱交換冷卻液的熱氣吹入駕駛室內(nèi)。

●  傳統(tǒng)熱管理技術(shù)的精進(jìn)：開關(guān)式水泵+電子節(jié)溫器

但是隨著對(duì)熱管理技術(shù)要求的不斷提升，前文介紹的機(jī)械水泵+蠟式節(jié)溫器的方案逐漸無法滿足需求，后面就有了開關(guān)式水泵+電子節(jié)溫器的方案。

開關(guān)式水泵是在傳統(tǒng)的機(jī)械水泵上增加了一套離合機(jī)構(gòu)，可以控制水泵的開啟和關(guān)閉，電子節(jié)溫器是通過ECU發(fā)送信號(hào)加熱電阻來實(shí)現(xiàn)石蠟加熱膨脹，從而開啟冷卻大循環(huán)。與傳動(dòng)的節(jié)溫器相比，電子節(jié)溫器的響應(yīng)更快、溫度調(diào)節(jié)范圍更寬。

《圖片為傳統(tǒng)節(jié)溫器與電子節(jié)溫器燃油情況對(duì)比》

●  電子水泵+分體冷卻技術(shù) 如今主流的內(nèi)燃機(jī)熱管理技術(shù)

不管是傳統(tǒng)的機(jī)械水泵和開關(guān)式水泵，它的泵水能力無法與發(fā)動(dòng)機(jī)做到完全匹配，只能隨轉(zhuǎn)速提升而增大流量。為了能夠精準(zhǔn)控制，電子水泵應(yīng)運(yùn)而生。

電動(dòng)水泵主要通過ECU控制泵水開關(guān)，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同的工況匹配泵水量，比如擋車欄在冷機(jī)起動(dòng)狀態(tài)下，電動(dòng)水泵可以停止泵水，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部冷卻液處在小循環(huán)，實(shí)現(xiàn)快速升溫，以達(dá)到快速暖機(jī)的效果。

但是電子水泵也有難點(diǎn)，首先就是相對(duì)于機(jī)械水泵和開關(guān)式水泵來說成本更高，而且電動(dòng)水泵需要與發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工況相匹配，對(duì)于廠家來說，合理的標(biāo)定難度也會(huì)增加。

《圖片為傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)與智能冷卻系統(tǒng)冷卻液升溫速度對(duì)比》

傳統(tǒng)熱管理系統(tǒng)必須等到缸蓋冷卻液溫度達(dá)到節(jié)溫器所需開啟的溫度才能開始大循環(huán)，但是在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，缸體與缸蓋熱負(fù)荷狀態(tài)不同，缸蓋部分冷卻液升溫速度快于缸體，此時(shí)由于缸體溫度較低，使得整機(jī)無法較快的實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最高工作溫度。

為了解決這個(gè)問題，通過兩個(gè)節(jié)溫器實(shí)現(xiàn)缸體缸蓋水溫單獨(dú)控制的分體冷卻技術(shù)因此誕生，分體冷卻技術(shù)僅在傳統(tǒng)熱管理方案的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)傳統(tǒng)節(jié)溫器就實(shí)現(xiàn)缸體和缸蓋溫度的單獨(dú)控制，在成本增加不多的情況下達(dá)到了快速暖機(jī)的目的，是性價(jià)比較高也是目前比較主流的一種發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理方案。

《福特所采用的分體冷卻原理圖》

●  智能熱管理技術(shù)誕生 未來內(nèi)燃機(jī)熱管理的趨勢(shì)在于形成一體化能量管理系統(tǒng)

隨著排放要求、節(jié)能要求的日益嚴(yán)苛，智能熱管理技術(shù)正式誕生，以此實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)化的管理。

由于對(duì)定義的解釋不同，每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)廠家的智能熱管理技術(shù)最終呈現(xiàn)的方式也不同，比如大眾集團(tuán)的智能熱管理模塊采用球閥結(jié)構(gòu)取代了傳統(tǒng)節(jié)溫器的蠟塊結(jié)構(gòu)，可根據(jù)需求調(diào)節(jié)球閥開度從而實(shí)現(xiàn)了各通路流量大小的控制；沃爾沃通過液體流量的主動(dòng)調(diào)節(jié)、可調(diào)式活塞冷卻和機(jī)油溫度調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)降低柴油機(jī)的燃油耗比。

對(duì)于未來，熱管理技術(shù)主要還是朝著兩個(gè)方向進(jìn)行發(fā)力：首先就是引入能量轉(zhuǎn)換和高效利用手段，逐步形成一體化能量管理系統(tǒng)；其次是未來的熱管理技術(shù)勢(shì)必要向智能化、精細(xì)化和高效化的控制領(lǐng)域?qū)で笸黄啤?/p>

換句話說，就是未來的熱管理技術(shù)除了采用更加智能化、精細(xì)化、高效化的手段進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，比如對(duì)溫控驅(qū)動(dòng)元件、閥門、冷卻介質(zhì)的流動(dòng)回路等進(jìn)行優(yōu)化，還需要結(jié)合整車形成一體化的能量管理系統(tǒng)，發(fā)展高效換熱裝置，提升單元換熱效率的基礎(chǔ)上，通過控制策略優(yōu)化實(shí)現(xiàn)水泵、風(fēng)扇等控制器的的高精度跟蹤控制，使車輛時(shí)刻處于最佳工況。

（文章來源：卡車之家）