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技术巡猎 比亚迪 “一种散热装置及车辆”---看似是散热,其实是极寒工况下的

技术巡猎 比亚迪 “一种散热装置及车辆”---看似是散热,其实是极寒工况下的问题。极寒场景里,冷却介质可能结冰,结冰后整车很多功能就不是“性能下降”了,而是完全不可控的状态了。堆一套电加热当然是种答案,但也太粗暴了对吧?这个专利就很复古了---老派而实用。

发动机尾气,这本来要丢掉的热量,拿回来了。用于将箱体里的介质给“烫醒”,与此同时尾气里的水蒸气可以冷凝出来集中管理,甚至回收进入系统里头。

它有一个装冷却介质的箱体(你可以理解成储液箱/水箱),箱体里有一个换热器。换热器内部做“气流通道”,尾气就从里面走,箱体里装的冷却介质在外面包着换热器,热量是通过壁面完成传递的。极寒时尾气温度一上来,介质温度也就跟着被抬升起来了,目的就是防冻或化冰,让循环重新得以实现。

但真正有意思的点在“水”上。尾气遇冷的时候会凝结出水,如果放任它在气道里乱跑,轻则积水、重则腐蚀、再狠一点就是低温结冰与堵塞。专利里给了一个配套结构:集水件+集水腔。气流通道内壁形成的冷凝水可以被引导、汇集、滴落,集中到集水腔里,再通过出水口/阀门排走,或者干脆回到箱体里继续参与循环。它甚至把“换热器+集水件”作为一个可集成的总成来进行描述---这就不只是换热器了,它更接近一个“换热+水汽分离”的组合件。

为了让冷凝更可控、换热更高效,换热管壁做成了螺旋状多层结构:径向由外向内,一圈圈往里卷。尾气走螺旋的气流通道,冷却介质则可以走在多层螺旋壁之间形成的介质通道里,你可以这么理解,在有限的体积里,“路程”和“接触面积”都拉长了,热就更容易完成传导了,水也更容易在内壁上凝结出来。与此同时,螺旋气流会带来一定旋转运动,水滴因为惯性和密度差更容易被甩向外侧,聚大后顺着重力落入集水件里去。

然后是它的控制与系统接口。冷却介质侧有管路、流量阀、温度传感器,ECU根据尾气温度去调节介质流量。还设计了多个入口---尾气温度高就开更多入口,提高介质流量、提升换热效率;尾气温度低就收敛入口,避免系统无谓波动。水位可以被纳入监测:集水腔和箱体都可以布水位计,水位高了就触发排放,或者按策略定时排放,至少不会让水在一个角落里越积越多。

关键是尾气侧的分流。专利把发动机排气通道拆成第一子通道和第二子通道,第一子通道连到了这个换热器的气流通道,让一部分尾气进箱体换热/冷凝,第二子通道去尾气处理系统(后处理)。第二子通道上还有尾气旁通阀,并配了压力传感器;第一子通道也布置了压力传感器。控制器可以通过旁通阀开度,去调“进箱体的尾气量”。专利里把“水位过高/过低”写成了旁通控制的触发条件之一:尾气多了,冷凝水就比较多;尾气少了,系统就回归常规排气路线。与此同时,还有一个单向阀防逆流,边界条件就此基本上补齐了。

真实用车场景里能干嘛呢?北方冬天,最烦的就是“局部冻结”这种隐蔽的问题---它其实不是整车都处于低温状态,只是是某个箱体、某段管路、某个低点优先会被冻住。这时候你硬上电加热,意味着多了额外的能量消耗,控制复杂度和可靠性风险就抬上来了。尾气热回收在这里属于另外一种路线:热源是天然存在的,只是关键在于你能不能把热“送到该送的地方”,并且把副产物(冷凝水)变成可控的变量。专利里,换热、水管理、阀控、传感器、旁通分流都写进来了,本质就是准备把一个极寒场景的“失效链”给拆断。

当然,落地层面也有现实的课题。尾气冷凝水里可能带杂质,所以专利给了第二管路,串上了水泵和水处理器(水处理器可以包含过滤器和/或冷却器),并配备了第二流量阀与第二温度传感器,另一个现实是背压与后处理的影响,所以才要双子通道+旁通阀+压力监测,尽量把“热回收介入”控制在对排气主线影响可接受的区间里。

有点意思吧?