汽车发动机的温度控制系统对车辆油耗和安全性有关键影响。水冷散热在这一领域已经应用多年。汽车发动机系统的热管理,与普通电子产品的液冷设计异曲同工。
汽车在行驶过程中,发动机产生大量热,热量通过循环的流体工质带出流体的热量则在散热器内与空气进行热量交换。因此,热量真正的散失端是散热器侧。
散热器侧,通常是强迫风冷换热。打开汽车引擎盖,可以看到水箱换热器侧边都放着硕大的风扇。在大部分轿车和货车的设计中,换热器还可以利用车行驶过程中自动产生迎风效应来提高换热效率。
从上图的循环管路上可以理解,散热器侧的温度控制对整个发动机的散热状态影响关键。这就涉及到用来强化散热器换热的风扇的转速控制。风扇的转速控制是热设计中最复杂的问题之一。它涉及到温度场、流场、声场,具体的实现要通过硬件和软件集成相关功能,还要充分考量各种异常状况的应对措施。宇通发动机二代热管理系统采取了分区智能调速的策略,对区域温度进行定量控制。
在电子产品热设计领域,通常有一个共识,那就是如果可以用更大尺寸的风扇,就尽量不用小尺寸的风扇。因为,更大尺寸的风扇在实现相同风量、风压时,往往发出的噪音会更低。单纯从正常运行的角度来看,这一设计思路非常合理。但当系统热量分配很不均匀,且局部热点处于随动变化时,实际上有较大缺陷。而且,当使用大尺寸风扇时,风扇的失效往往带来更加严重的后果(以视频中为例,发动机热管理一代,只有一个风扇,风扇失效则发动机很可能直接无法 正常工作;而在发动机热管理二代系统中,失效一颗风扇,其余风扇正常时,发动机仍然可以在一定环境下运行)。
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