מדוע רכבי דלק מסורתיים ורכבי אנרגיה חדשים זקוקים לניהול תרמי?
ארכיטקטורת מערכת ניהול תרמית של רכב מנוע בעירה פנימית מסורתית: מערכות ניהול תרמיות מסורתיות לרכב סובבות גם הן סביב קירור המנוע. מודול הניהול התרמי מחולק לשלושה תת-סעיפים: מנוע, מיזוג אוויר וכניסת אוויר.
מערכת הניהול התרמי של רכבי אנרגיה חדשים מורכבת משלושה חלקים: ניהול תרמי של תא הנוסעים, ניהול תרמי של מערכת הסוללות ומערכת קירור בקרה אלקטרונית של מנוע. לרכבי אנרגיה חדשים אין מנוע כמקור לאנרגיית חום, ונוספת מערכת ניהול תרמית חדשה של הסוללה. מצד שני, הביצועים של סוללות ורכיבי חשמל רגישים לטמפרטורה, מה שמניע את מחליף החום של Chiller, צוות הקירור, שסתום התפשטות אלקטרוני, משאבת מים אלקטרונית ומים אלקטרוניים. גדל גם הביקוש לשסתומים, מדחסים חשמליים וחלקים אחרים, ומתווספים מחממי PTC או מערכות משאבות חום.
1. מטרת הניהול התרמי של המנוע: התנעה קרה חלקה ומניעת "רתיחה"
עבור מערכת הניהול התרמי של כלי רכב מסורתיים עם מנועי בעירה פנימית, המטרות העיקריות של ניהול תרמי הן שתיים:
(1) במזג אוויר קר, חימם במהירות את המכונית כדי להשיג התנעה קרה.
(2) במזג אוויר חם, מנע מהמנוע "להתבשל". כאשר המנוע של רכב מסורתי עם מנוע בעירה פנימית כבוי לתקופה מסוימת, המנוע התקרר והטמפרטורה שלו נמוכה מטמפרטורת הפעולה הרגילה. שמן המנוע זורם בחזרה למחבת השמן עקב כוח הכבידה. כאשר הרכב מתניע שוב, יש להעביר את השמן במחבת השמן דרך משאבת השמן לחלקים נעים ולזוגות חיכוך שונים דרך מעברי השמן, וליצור לחץ שמן מסוים ולשמור עליו.
באזורי חורף קרים, כמו צפון מזרח ב--35 מעלות, האטומיזציה של בנזין גרועה ביותר. בעת התנעה, יש להזריק כמות הרבה יותר גבוהה של שמן מהתנעה רגילה כדי לקבל תערובת בעירה מותנית, וההצתה קשה וזמן ההתנעה בטמפרטורה הנמוכה הוא ללא ספק ארוך יותר. באופן כללי, זה נורמלי להתחיל בהצלחה בתוך 15 שניות ב--35 מעלות. הזרקה ישירה לתוך הצילינדר תשפר את ביצועי ההתחלה הקרה.
מכיוון שטמפרטורת השמן נמוכה מאוד והצמיגות עולה, קשה לשמן במהירות את חלקי המנוע בתנאי טמפרטורה נמוכה, ולכן לוקח זמן להעלות את טמפרטורת השמן. מצד שני, הרווחים בין החלקים הפנימיים של המנוע גדולים ולוקח זמן להתחמם. , ניתן להגיע למרווח שצוין בהדרגה רק לאחר חימום מוקדם והרחבה. אם עדיין לא נוצר סרט השמן בין הרכיבים במהלך תהליך אספקת השמן והקמת לחץ השמן, במיוחד מרימי השסתומים ההידראוליים בראש הצילינדר, הם צריכים לעבור תהליך מילוי שמן. בשלב זה מרווח השסתום גדול, וצליל "קליק" מכני רגיל יופק כאשר השסתום סגור ומושב. לבלאי מכאני שנגרם כתוצאה מקושי בהתנעה קרה יש השפעה חמורה מאוד על המנוע. יותר מ-80% מהבלאי במנוע נגרם בשלב ההתנעה הקרה.
"רותח" פירושו שנוזל הקירור נגד הקפאה רותח, מראה מצב "מים רותחים". נוזל הקירור לא יגיע לנקודת הרתיחה בתנאים רגילים. אם מתרחש מצב "רותח", זה אומר כשל של נוזל הקירור, כשל במערכת קירור המחזור ובעיות אחרות בניהול תרמי.
בשנים האחרונות, תעשיית הרכב המקומי התפתחה במהירות, עם הופעתם של מותגים עצמאיים רבים, ובעיות ניהול תרמי הפכו בולטות יותר ויותר. סידור מודולי קירור בתא המנוע עם שטח מוגבל יגרום בהכרח למכשולים גדולים לזרימת אוויר הקירור, מה שיוביל לאפשרות של התחממות יתר מקומית. , זרימת אוויר לקויה בצד הקר ובעיות אחרות. אם ה-OEM יבחר במחליפי חום ומאווררים ללא חישוב וניתוח סבירים לבחירת מחליפי חום של מערכת קירור, הדבר יוביל לבעיות בהתאמה בין מודולי הקירור ובין מודול הקירור למנוע. זה גורם לטמפרטורת נוזל הקירור להיות גבוהה מדי בתנאים של מהירות נמוכה או בתנאים קיצוניים כמו טיפוס, מה שבתורו גורם למנוע ל"רתיחה". הדבר גורם עוד יותר להפחתה או עיוות של חוזקם של מוטות חיבור, בוכנות, טבעות בוכנה ושאר רכיבים, מה שמקשה על עמידה בעומסי נהיגה רגילים והורס את פעולתם הרגילה של חלקים שונים, מה שמשפיע על אמינות הרכב כולו.
2. מטרת ניהול תרמי של רכבי אנרגיה חדשים: חימום בתוך תא הנוסעים כדי לספק טמפרטורת הפעלה מתאימה לשלוש מערכות החשמל
היעילות התרמית של מנועי בעירה פנימית מסורתיים יכולה להגיע לכ-40%. באמצעות מערכת ניהול תרמית יעילה, ניתן לשחזר את פסולת החום שנוצר על ידי המנוע ולספק לתא הטייס לצורך חימום. עם זאת, רכבי אנרגיה חדשים אינם יכולים לנצל את החום שנוצר מבעירה. פתרונות החימום המיינסטרים כוללים אוויר (חימום רוח) PTC, חימום מים PTC ומיזוג משאבת חום. עקרון החימום של מערכת החימום מסוג PTC הוא פשוט, מסתמך על זרם שיעבור דרך נגד ליצירת חום. ה-PTC המשמש בכלי רכב חשמליים טהורים הוא תרמיסטור מוליכים למחצה.
המאפיין של PTC הוא שככל שהטמפרטורה עולה, גם ההתנגדות של חומר ה-PTC תגדל. מאפיין זה קובע כי בתנאי מתח קבועים, מחמם ה-PTC מתחמם מהר יותר כאשר הטמפרטורה נמוכה, וכאשר הטמפרטורה עולה, ההתנגדות נעשית גדולה יותר והזרם בהיותו קטן יותר, ה-PTC צורך פחות אנרגיה, מה ששומר על הטמפרטורה קבועה יחסית.
מחמם נוזל קירור PTC משולב לעתים קרובות עם מעגל מי קירור המנוע; חימום אוויר PTC הוא להתקין את ה-PTC ישירות בליבת המחמם של הקבינה, להזרים את האוויר במכונית דרך המפוח ולחמם ישירות את האוויר בתא הנהג דרך דוד ה-PTC. המבנה פשוט יחסית. לטכנולוגיית PTC יש את היתרונות של עלות נמוכה, תהליך ייצור פשוט וחימום מהיר. עם זאת, שימוש ב-PTC לחימום רכבים חשמליים יקטין משמעותית את טווח השיוט של הרכב, וה-COP של טכנולוגיית PTC נמוך מ-1 והיעילות נמוכה. בהקשר זה, טכנולוגיית משאבת החום משכה יותר תשומת לב.
