混合动力电动汽车冷却系统发展与工作原理

传统内燃机汽车冷却系统发展过程中有液冷和风冷两种方式。

液冷:液冷汽车的冷却系统通过内燃机中的管道和通路进行液体的循环。当液体流经高温内燃机时会吸收热量,从而降低内燃机的温度。液体流过内燃机后,转而流向热交换器(或散热器),液体中的热量通过热交换器散发到空气中。

内燃机冷却系统的工作原理如图2-48所示。内燃机在工作过程中,燃烧室燃烧的温度可高达1973~2773K(1700~2500℃),直接与高温气体接触的机件(如气缸壁、缸盖、气门、活塞等)如不采取适当的冷却措施,则过高的温度将使金属材料的强度显著下降,运动件将可能因热膨胀而破坏正常的配合间隙,润滑油也将因高温烧损变质或黏度下降,使内燃机零件之间不能保持正常的油膜而导致零件卡死或加剧磨损。因此,对内燃机必须加以适度冷却。冷却过度,不仅浪费了热量,而且还会引起一些不良后果:由于缸壁温度过低会使可燃混合气不能很好地形成和燃烧,燃油消耗量增加;润滑油在低温时黏度增高,零件运动的阻力增加,输出功率下降;同时润滑油在低温时不能形成良好的润滑油膜,使摩擦损失加大;由于温度低而增加了气缸的腐蚀磨损。

图2-48　内燃机冷却系统的工作原理(www.xing528.com)

风冷:某些早期的汽车采用风冷技术,但现代的汽车几乎不使用这种方法了。这种冷却方法不是在内燃机中进行液体循环,而是通过内燃机缸体表面附着的铝片对气缸进行散热。一个功率强大的风扇向这些铝片吹风,使其向空气中散热,从而达到冷却内燃机的目的。

因为大多数汽车采用的是液冷,所以将着重对液冷系统进行说明。汽车中的冷却系统中有大量管道。从泵开始逐一考察整个系统,在下一节,将对系统的各个部件进行详细说明。泵将液体输送至内燃机缸体后,液体便开始在气缸周围的内燃机通道里流动。接着,液体又通过内燃机的气缸盖返回。恒温器位于液体流出内燃机的位置。如果恒温器关闭,则液体将经过恒温器周围的管道直接流回到泵。如果恒温器打开,液体将首先流入散热器,然后再流回泵。加热系统也有一个单独的循环过程。该循环从气缸盖开始输送液体,使其流经加热器风箱,然后又流回泵。对于配备有自动变速器的汽车,通常会有一个独立的循环过程来冷却内置于散热器的变速器油液。变速器油液由变速器通过散热器内另一个热交换器抽吸得到。汽车可以在远低于0℃到远高于38℃的宽泛温度范围内工作。

因此,不管使用何种液体对内燃机进行降温,其必须具有非常低的凝固点、很高的沸点以及能吸收大量热量。水是吸收热量的最有效的液体之一,但水的凝固点太高,不适用于汽车内燃机。大多数汽车使用的液体是水和乙二烯乙二醇的混合液,也称为防冻液。通过将乙二烯乙二醇添加到水中,可以显著提高沸点、降低凝固点。

混合动力电动汽车冷却系统包括内燃机散热器总成、冷却风扇总成、油冷器总成和冷却水泵,油冷器总成中集成有动力合成箱散热器和电机控制器第一散热器,冷却风扇总成固定在内燃机散热器总成的一侧;内燃机散热器总成上设置有内燃机散热器总成出水管和内燃机散热器总成进水管;油冷器总成上的动力合成箱散热器上设置有动力合成箱散热器进油管和动力合成箱散热器出油管;油冷器总成上的电机控制器第一散热器上设置有电机控制器第一散热器进水管和电机控制器第一散热器出水管,电机控制器第一散热器进水管的另一端连接冷却水泵,冷却水泵上设置电机控制器出水管。