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来卡车之家App【卡车之家 原创】我们从客观的角度去看，未来全球商用车的动力源势必会朝着全面清洁化、新能源化的方向进行发展；但是全面普及时代的到来仍然存在很长的一段路要走。
换句话说，卡车发动机并不会那么快的全面转换到纯电，氢能源的方向上，在未来的一段时间中，内燃机还是会以主流的方式继续存在，不过重心可能会更倾向于如何借助“科技”的优势，实现发动机“降排放增效率”的目的。
目前来说，内燃机的发展之路主要呈现出两个趋势：一种是研发发动机技术，提升发动机热效率，提高燃油的燃烧效果，降低污染物的排放。另外一种是采用混动方案，借助电机来减少柴油发动机在某些车速、转速情况下的使用频次和时间，以此来降低单位里程内的排放污染物。
这两种方案殊途同归，最终的着眼点都是实现内燃机“降排放增效率”，而在其中，有一个技术的作用将会更加突出，那就是发动机的热管理。
其实发动机热管理的定义十分的“通俗易懂”，就是发动机在工作循环时，保持在最佳工作温度。从而使发动机实现最省油、最稳定、最能发挥能力的状态。
发动机热管理系统为什么这么重要呢？我们都知道，发动机只有在合适的温度状态下，才能保持优良运行状况，不仅燃烧更充分，效率也更高。
如果发动机运转时温度不够，就会造成燃油燃烧不充分，发动机的内部运动构件摩擦较大，油耗也大，因此需要在较短时间内实现“暖机”。
当发动机处于高负荷运转时，势必会产生较高热量，会使发动机内的零部件以及材料的物理性能降低，发生热膨胀，导致零部件发生变形和损坏。此外，高温会使机油性状改变，降低机油润滑作用，加剧零件的磨损；同时温度过高会导致气缸的充气量减少，不仅会出现发动机功率下降，发生发动机爆燃。
说白了，发动机热管理就是一种“冷却系统”。让发动机不过冷也不过热，始终处于最佳状态。最早该系统的出现是为了防止内燃机一些零部件在高温环境下产生热应力开裂的现象，但是随着材料技术的革新以及制造技术的普及，内燃机零部件过热开裂的问题被攻克，热管理系统从而开始关注如何通过优化冷却系统，提升内燃机的效率和燃油经济性。
但是，实现热管理优化不是一个简单的事儿，并不是装个风扇，给发动机降温就可以实现的；首先，热管理是一个整合的概念，简单分为冷却、加热、保温、热失控处理和阻隔等四个模块，每一个模块都有相应技术难点，如果再次分解到细枝末节，会技术难点势必会成倍增加。
根据现有的资料来看，发动机热管理技术主要由发动机冷却子系统、变速箱冷却子系统、进排气热管理系统和空调子系统组成。
发动机冷却子系统一般由散热器、冷却风扇、节温器、水泵、膨胀箱（或储液罐）、冷却液管路、气缸体和气缸盖中的水套及其他附属装置等组成。发动机冷却子系统依靠冷却液在大、小循环中的流动实现发动机的冷却和预热。
变速箱冷却子系统主要由油冷器、管道和阀体组成。变速箱冷却主要借助油冷器吸收润滑油的热量并与环境空气或散热器冷却剂进行热交换。
进排气热管理系统：我们卡友熟悉的后处理技术，甚至是废气、废热回收技术都属于进排气热管理系统。
空调子系统由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、贮液干燥器、管道、冷凝风扇、真空电磁阀、怠速器和控制系统等组成。空调系统通过冷媒实现制冷、利用发动机热量实现供暖功能。
除了传统的内燃机，新能源汽车都需要热管理技术的参与，不同于传统汽车，新能源汽车新增了“三电系统”，对于热管理系统的要求同时会大幅度提升。
前文已经介绍，传统汽车的热管理系统主要为发动机、变速器、进排气系统和空调系统进行“热管理”，而新能源车的热管理系统涵盖了新能源汽车几乎所有的组成部分，包括动力电池、驱动电机、整车电控等等，复杂程度更高，在这里小编也就不过多的赘述了。
我们可以把热管理分成三个阶段：首先明确热管理的下限：不发生热损害；其次明确热管理的设计上限：不过度设计造成“冷机”；最后就是优化热管理的中心值：站在整车角度来进行技术优化，提升效率，降低油耗。
据了解，热管理技术最早由美国载人空间站提出，在上世纪80年代，该技术是由国外汽车公司引入到发动机开发中。传统的发动机热管理系统主要由水泵、节温器、暖风、散热器及管路等部分组成。
● 传统热管理技术：机械水泵+蜡式节温器
传统的热管理技术简单来说就是通过机械水泵将散热器中的冷却液加入到发动机水套内，冷却液与发动机壁面通过热交换带走发动机燃烧产生的热量，降低发动机温度。
冷却液流出发动机后，分别流向蜡式节温器和暖风系统，当冷却温度低于规定值（一般为87摄氏度）时，节温器内的石蜡呈固态，节温器阀在弹簧的作用下关闭发动机与散热器之间的通道，冷却液经水泵返回发动机，进行发动机内小循环。
当冷却液温度达到规定值后，石蜡开始融化逐渐变为液体，体积随之增大并压迫橡胶管使其收缩。在橡胶管收缩的同时对推杆作用以向上的推力，推杆对阀门有向下的反推力使阀门开启。这时冷却液经由散热器和节温器阀，再经水泵流回发动机，进行大循环。
暖风系统在发动机任何工况下均处于流通状态，以确保驾驶员根据需求随时可通过暖风的热交换将与发动机做完热交换冷却液的热气吹入驾驶室内。
● 传统热管理技术的精进：开关式水泵+电子节温器
但是随着对热管理技术要求的不断提升，前文介绍的机械水泵+蜡式节温器的方案逐渐无法满足需求，后面就有了开关式水泵+电子节温器的方案。
开关式水泵是在传统的机械水泵上增加了一套离合机构，可以控制水泵的开启和关闭，电子节温器是通过ECU发送信号加热电阻来实现石蜡加热膨胀，从而开启冷却大循环。与传动的节温器相比，电子节温器的响应更快、温度调节范围更宽。
《图片为传统节温器与电子节温器燃油情况对比》
● 电子水泵+分体冷却技术 如今主流的内燃机热管理技术
不管是传统的机械水泵和开关式水泵，它的泵水能力无法与发动机做到完全匹配，只能随转速提升而增大流量。为了能够精准控制，电子水泵应运而生。
电动水泵主要通过ECU控制泵水开关，可以根据发动机不同的工况匹配泵水量，比如挡车栏在冷机起动状态下，电动水泵可以停止泵水，从而使发动机内部冷却液处在小循环，实现快速升温，以达到快速暖机的效果。
但是电子水泵也有难点，首先就是相对于机械水泵和开关式水泵来说成本更高，而且电动水泵需要与发动机的实际工况相匹配，对于厂家来说，合理的标定难度也会增加。
《图片为传统冷却系统与智能冷却系统冷却液升温速度对比》
传统热管理系统必须等到缸盖冷却液温度达到节温器所需开启的温度才能开始大循环，但是在发动机运转过程中，缸体与缸盖热负荷状态不同，缸盖部分冷却液升温速度快于缸体，此时由于缸体温度较低，使得整机无法较快的实现发动机达到最高工作温度。
为了解决这个问题，通过两个节温器实现缸体缸盖水温单独控制的分体冷却技术因此诞生，分体冷却技术仅在传统热管理方案的基础上增加了一个传统节温器就实现缸体和缸盖温度的单独控制，在成本增加不多的情况下达到了快速暖机的目的，是性价比较高也是目前比较主流的一种发动机热管理方案。
《福特所采用的分体冷却原理图》
● 智能热管理技术诞生 未来内燃机热管理的趋势在于形成一体化能量管理系统
随着排放要求、节能要求的日益严苛，智能热管理技术正式诞生，以此实现更加精细化的管理。
由于对定义的解释不同，每个发动机厂家的智能热管理技术最终呈现的方式也不同，比如大众集团的智能热管理模块采用球阀结构取代了传统节温器的蜡块结构，可根据需求调节球阀开度从而实现了各通路流量大小的控制；沃尔沃通过液体流量的主动调节、可调式活塞冷却和机油温度调节来实现降低柴油机的燃油耗比。
对于未来，热管理技术主要还是朝着两个方向进行发力：首先就是引入能量转换和高效利用手段，逐步形成一体化能量管理系统；其次是未来的热管理技术势必要向智能化、精细化和高效化的控制领域寻求突破。
换句话说，就是未来的热管理技术除了采用更加智能化、精细化、高效化的手段进行温度调节，比如对温控驱动元件、阀门、冷却介质的流动回路等进行优化，还需要结合整车形成一体化的能量管理系统，发展高效换热装置，提升单元换热效率的基础上，通过控制策略优化实现水泵、风扇等控制器的的高精度跟踪控制，使车辆时刻处于最佳工况。
● 编后语
在未来的发展中，无论是新能源车还是燃油车，热管理技术的地位都将日益突出，成为影响整车经济性、可靠性和环保性表现的关键系统。据了解，现如今“域控”的概念已被引入到热管理系统的控制策略当中，在不远的未来，热管理系统也将会结合用户的自身需求、环境、正在使用场景，使得整车等变得更高效、更经济、更舒适。（文/张夼源 部分图源于网络）
