چرا وسایل نقلیه سوخت سنتی و وسایل نقلیه جدید انرژی نیاز به مدیریت حرارتی دارند؟

چرا وسایل نقلیه سوخت سنتی و وسایل نقلیه جدید انرژی نیاز به مدیریت حرارتی دارند؟

معماری سیستم مدیریت حرارتی خودروهای موتور احتراق داخلی سنتی: سیستم‌های مدیریت حرارتی خودروهای سنتی نیز حول محور خنک‌کننده موتور می‌چرخند. ماژول مدیریت حرارتی به سه زیر بخش تقسیم می شود: موتور، تهویه مطبوع و ورودی هوا.

سیستم مدیریت حرارتی خودروهای انرژی نو شامل سه بخش مدیریت حرارتی کابین، مدیریت حرارتی سیستم باتری و سیستم خنک کننده کنترل الکترونیکی موتور است. وسایل نقلیه انرژی جدید موتوری به عنوان منبع انرژی گرمایی ندارند و یک سیستم مدیریت حرارتی باتری جدید اضافه شده است. از سوی دیگر، عملکرد باتری ها و اجزای قدرت به دما حساس است که مبدل حرارتی چیلر، تیم خنک کننده، شیر انبساط الکترونیکی، پمپ آب الکترونیکی و آب الکترونیکی را هدایت می کند. تقاضا برای شیرها، کمپرسورهای الکتریکی و سایر قطعات نیز افزایش یافته است و بخاری‌های PTC یا سیستم‌های پمپ حرارتی اضافه می‌شوند.

1. هدف از مدیریت حرارتی موتور: شروع سرد صاف و جلوگیری از "جوش"

برای سیستم مدیریت حرارتی وسایل نقلیه موتور احتراق داخلی سنتی، اهداف اصلی مدیریت حرارتی دو مورد است:
(1) در هوای سرد، به سرعت ماشین را گرم کنید تا به استارت سرد برسید.
(2) در هوای گرم، از "جوش آمدن" موتور جلوگیری کنید. هنگامی که موتور یک وسیله نقلیه موتور احتراق داخلی سنتی برای مدتی خاموش می شود، موتور خنک شده و دمای آن کمتر از دمای کارکرد معمولی است. روغن موتور در اثر گرانش به داخل تشت روغن برمی گردد. هنگامی که وسیله نقلیه دوباره راه اندازی می شود، روغن موجود در تابه روغن باید از طریق پمپ روغن به قسمت های متحرک مختلف و جفت های اصطکاک از طریق معابر روغن منتقل شود و فشار روغن معینی برقرار و حفظ شود.

در مناطق سرد زمستانی، مانند شمال شرقی در درجه -35، اتمیزه شدن بنزین بسیار ضعیف است. هنگام راه اندازی، مقدار بسیار بیشتری روغن نسبت به راه اندازی معمولی باید تزریق شود تا یک مخلوط احتراق مشروط به دست آید، و احتراق دشوار است و زمان شروع دمای پایین به وضوح طولانی تر است. به طور کلی، شروع موفقیت آمیز در عرض 15 ثانیه در درجه -35 طبیعی است. تزریق مستقیم درون سیلندر عملکرد شروع سرد را بهبود می بخشد.

از آنجایی که دمای روغن بسیار پایین است و ویسکوزیته افزایش می یابد، روغن کاری سریع قطعات موتور در شرایط دمای پایین دشوار است، بنابراین افزایش دمای روغن زمان می برد. از طرفی شکاف های بین قطعات داخلی موتور زیاد است و گرم شدن آن زمان می برد. ، تنها پس از گرم کردن و انبساط به تدریج می توان به فاصله مشخص شده رسید. اگر در طول فرآیند تحویل روغن و استقرار فشار روغن، فیلم روغن بین اجزاء تشکیل نشده باشد، به خصوص بالابرهای هیدرولیک شیر در سرسیلندر، باید فرآیند پر کردن روغن را طی کنند. در این زمان فاصله سوپاپ زیاد است و هنگامی که دریچه بسته می شود و قرار می گیرد صدای "کلیک" مکانیکی معمولی تولید می شود. سایش مکانیکی ناشی از مشکل در راه اندازی سرد، تأثیر بسیار جدی بر موتور دارد. بیش از 80 درصد سایش موتور در مرحله استارت سرد ایجاد می شود.

"جوش" به این معنی است که خنک کننده ضد یخ در حال جوشیدن است و حالت "آب جوشیده است" را نشان می دهد. مایع خنک کننده در شرایط عادی به نقطه جوش نمی رسد. اگر وضعیت "جوش" رخ دهد، به معنای خرابی مایع خنک کننده، خرابی سیستم خنک کننده گردش خون و سایر مشکلات مدیریت حرارتی است.

در سال های اخیر، صنعت خودروسازی داخلی با ظهور بسیاری از برندهای مستقل به سرعت توسعه یافته است و مشکلات مدیریت حرارتی به طور فزاینده ای برجسته شده است. چیدمان ماژول های خنک کننده در محفظه موتور با فضای محدود به طور اجتناب ناپذیری موانع بزرگی بر سر راه جریان هوای خنک کننده ایجاد می کند که منجر به احتمال گرمای موضعی می شود. ، جریان ضعیف هوا در سمت سرد و مشکلات دیگر. اگر OEM مبدل های حرارتی و فن ها را بدون محاسبه و تحلیل معقول برای انتخاب مبدل های حرارتی سیستم خنک کننده انتخاب کند، این امر منجر به مشکلاتی در تطابق بین ماژول های خنک کننده و بین ماژول خنک کننده و موتور می شود. این باعث می شود دمای مایع خنک کننده در شرایط سرعت کم یا شرایط شدید مانند بالا رفتن بیش از حد بالا باشد که به نوبه خود باعث "جوش گرفتن" موتور می شود. این امر بیشتر باعث کاهش یا تغییر شکل استحکام شاتون ها، پیستون ها، رینگ های پیستون و سایر اجزا می شود که مقاومت خودرو در برابر بارهای عادی رانندگی را دشوار می کند و عملکرد عادی قطعات مختلف را از بین می برد و بر قابلیت اطمینان کل خودرو تأثیر می گذارد.

2. هدف از مدیریت حرارتی وسایل نقلیه انرژی جدید: گرمایش داخل کابین برای تامین دمای عملیاتی مناسب برای سه سیستم قدرت

راندمان حرارتی موتورهای احتراق داخلی سنتی می تواند به حدود 40 درصد برسد. از طریق یک سیستم مدیریت حرارتی موثر، گرمای اتلاف تولید شده توسط موتور را می توان بازیابی کرد و برای گرمایش در اختیار کابین خلبان قرار داد. با این حال، وسایل نقلیه با انرژی جدید نمی توانند از گرمای تولید شده توسط احتراق استفاده کنند. راه حل های اصلی گرمایش شامل هوا (گرمایش بادی) PTC، PTC گرمایش آب و تهویه مطبوع پمپ حرارتی است. اصل گرمایش سیستم گرمایش نوع ترمیستور PTC ساده است و برای تولید گرما به جریان برای عبور از مقاومت متکی است. PTC مورد استفاده در خودروهای الکتریکی خالص یک ترمیستور نیمه هادی است.

ویژگی PTC این است که با افزایش دما، مقاومت مواد PTC نیز افزایش می یابد. این مشخصه تعیین می‌کند که در شرایط ولتاژ ثابت، بخاری PTC وقتی دما پایین است سریع‌تر گرم می‌شود و وقتی دما افزایش می‌یابد، مقاومت بزرگ‌تر می‌شود و با کوچک‌تر بودن جریان، PTC انرژی کمتری مصرف می‌کند که دما را نسبتاً ثابت نگه می‌دارد.

بخاری خنک کننده PTC اغلب با مدار آب خنک کننده موتور ترکیب می شود. PTC گرمایش هوا به این صورت است که PTC را مستقیماً در هسته بخاری کابین نصب می کند، هوای داخل ماشین را از طریق دمنده به گردش در می آورد و مستقیماً هوای داخل کابین را از طریق بخاری PTC گرم می کند. ساختار نسبتا ساده است. فناوری PTC دارای مزایای کم هزینه، فرآیند تولید ساده و گرمایش سریع است. با این حال، استفاده از PTC برای گرم کردن وسایل نقلیه الکتریکی به طور جدی محدوده کروز خودرو را کاهش می دهد و COP فناوری PTC کمتر از 1 و راندمان پایین است. در این زمینه فناوری پمپ حرارتی توجه بیشتری را به خود جلب کرده است.