汽車熱管理系統涉及散熱器和熱交換器,每個散熱器的作用不同,服務對象也不同,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
受限于內燃機的效率,發動機運行時會有大量的廢熱產生,但發動機工作溫度,高了不行、低了也不行,為了保證發動機工作效率,工程師除了設計了大小循環外,還為發動機配備了一系列散熱系統。這就是車頭透過進氣格柵所能看到的各類散熱器。

這些散熱器不僅為發動機服務,根據用途不同,有的服務于發動機,有的服務于變速器,有的服務于乘客。
中冷器
中冷器的作用是降低發動機的進氣溫度,如果進氣溫度過高,空氣過于膨脹,導致含氧量下降,引起發動機效率下降,嚴重可能出現爆震。

發動機 綠圈部分為水冷式中冷器
自然吸氣發動機沒有中冷器,為什么不會引發效率下降和爆震?因為渦輪增壓由廢氣驅動,增壓過程中也會導致進氣溫度升高,因此中冷器是渦輪增壓發動機才有的進氣冷卻裝置。
新鮮空氣進入后,首先會經過空氣濾芯過濾,然后經渦輪增壓后,流經中冷器進行降溫,然后經過節氣門后進入氣缸燃燒。
散熱對象:空氣,具體指進入發動機燃燒的空氣。
散熱目的:保證發動機進氣溫度處于合理區間。
散熱過慢:進氣溫度過高,發動機功率降低。

發動機 綠圈部分為中冷器
很多車迷刷寫電腦程序,增加了增壓值,相應也要增加中冷器的數量或尺寸,才能匹配進氣量。同時,中冷器也分空氣中冷和水冷中冷。
空氣中冷管路更長,外界環境溫度更影響降溫效率。水冷中冷進氣管路更短,受外界溫度影響更小。
發動機散熱器
發動機散熱器俗稱水箱,散熱介質是冷卻液,學名防凍液,是一種以水為主的介質,高溫防沸,低溫防凍,工作溫度一般在128℃—零下45℃之間。

在水泵的推動下,防凍液不斷循環,將發動機內部的熱量輸送到散熱器,經過空氣熱交換實現降溫。與散熱器一起打配合的還有節溫器、散熱風扇、主動進氣格柵等,多零件協同配合,實現發動機溫度的精準控制。
散熱對象:發動機。
散熱目的:精準控制發動機溫度。
散熱不良:發動機出現早期磨損、功率下降、失火、報廢。反之發動機運行阻力大,油耗增高。
機油散熱器
機油散熱器的主要作用是降低發動機機油溫度,保證機油處于最佳粘度范圍,提供最佳的潤滑性能,也能額外對發動機的溫度進行控制。

發動機 綠圈部分為機油熱交換器
大部分的家用車的機油冷卻通過發動機水冷進行散熱,部分車型具備獨立的熱交換器。而且部分車型在發動機啟動之初,小循環時就能加熱機油以進一步提高熱機效率。
散熱對象:機油、發動機。
散熱目的:保證機油處于合適的工作溫度。
散熱不良:溫度過高導致機油粘度變小,失去潤滑能力。溫度太低導致機油粘度變大,導致發動機運動阻力變大。

變速器油散熱器
變速器油散熱器和機油散熱器一樣,帶有變速器油冷卻器的車型較少,有風冷和水冷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、蒸發器
冷凝器、蒸發器都是換熱設備,冷凝器排放熱量,蒸發器吸收熱量,如果用家用空調來比喻的話,冷凝器可以認為是家用空調的室外機,一般位于車頭進氣口處,冷凝器可以認為是家用空調的室內機,一般位于儀表臺內靠近出風口。

左下散熱器為冷凝器 右上為蒸發器和暖風水箱
兩者內部介質為冷媒,又稱雪種。冷媒流向蒸發器時,介質吸收熱量進行汽化,吸收外界熱量,而流向冷凝器時,介質降溫液化,排放熱量。
散熱對象: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。
暖風水箱
暖風水箱和發動機散熱器一樣,都是散熱。暖風水箱一般位于儀表臺內部靠近出風口。根據需要將發動機廢熱傳導到駕駛室供暖。
散(加)熱對象: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。

電驅單元 綠圈部分為熱交換器
這款電驅橋就配備了一個熱交換器。電機內部采用冷卻油進行散熱,通過綠圈內的熱交換器將熱量傳導到大循環系統,在熱管理系統控制下傳輸到如電池、駕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系統等,因為性能變強,高功耗變大,相應加入散熱系統,既幫助系統降溫,同時收集熱量。

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。上圖發動機為寶馬開發中的氫能源燃料電池。
編后語
一輛車除了底盤、動力、車身部分外,還有許多沒有存在感的零件共同發揮作用,目的都是保證車輛高效安全運行。隨著技術愈發進化,未來這些零部件也將繼續高效整合,進一步提高能耗表現。(朋月)