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燃油汽车中网多为「镂空设计」,电动汽车为什么是封闭结构

2020/08/11 08:00
汽车科学岛
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内容概要:汽车「中网」的功能,内燃机对空气的需求,电动机的不同之处。「中网」又名进气格栅,功能与特点顾名思义,指格栅状的进气通道。燃油动力汽车的中网总是镂空设计,即使是“主动闭合式中网”也会留有一定的缝隙;原因在于往复循环式·内燃式热机的正常运行需要大量的空气,以满足燃烧做功与散热的需求。


燃油汽车中网多为「镂空设计」,电动汽车为什么是封闭结构


01内燃机_原理

汽车装备的「内燃机」基本为活塞往复循环式,指通过燃烧燃油产生的热能,推动活塞在机体内部的气缸中往复运动,同时带动曲轴运转输出转矩(机械能·动力)。燃油燃烧的本质是氧化还原反应,是碳氢化合物与空气中氧气的作用;在反应过程中产生内能正是活塞推动力,可以理解为分子无规则运动的作用力。

这里的关键知识点为【氧化·还原】,没有氧气则内燃机无法运动;所以燃油车必须将进气口预留在中网后方,利用行驶中不断撞击空气的方式,将含有≤20.94%的氧气送入发动机。

图1:燃烧做功的概念


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图2:发动机进气系统的结构特点


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内燃机运行过程中需要极高频率的燃烧做功,燃烧会产生热能,发动机需要散热。理论上发动机有两组散热系统:防冻冷却液水冷散热,电子扇风冷机体散热。但是本质上水冷散热也是依靠“风冷”,因为冷却液会在流到缸盖时吸收热能,随即流动到车头的散热器位置降温,那么散热器是怎么给冷却液降温的呢?

方式无非是利用「热力学第二定律」,低温物体能够从高温物体中吸收热能,或者说热能会从高温物体中传导至低温物体。


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但是高温的冷却液会不断加热散热水箱,想要让水箱能吸热就得为水箱散热——散热的方式正是利用行驶中,通过车头中网源源不断进入引擎舱内部的空气;以低温的空气吸收高温水箱的热能为其降温,说白了就是利用“两次吸热”分别降低水箱温度和水温,这就是空气对燃油汽车的重要性。


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02电动机_原理

新能源汽车装备的电动发动机相比内燃式发动机“温和很多”,因为这种机器不依靠燃烧产生推动力,所以就不用面对高强度的振动以及高温。

「电机」转化动力依靠的是电磁场,指电流从动力电池组输送到电机的电磁线圈,瞬间形成电磁场与永磁体或另一组线圈的磁极互斥。这种简单的原理不需要复杂的活塞连杆曲轴等机械结构,只需要线圈与悬浮的转子与轴承即可,结构特点与运行原理如下图所示。


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电动机在运行过程中产生的热量不大,所以对于散热的要求也会非常之低。一般只需要通过水冷系统即可,发热量不足以将防冻冷却液加热到会沸腾的程度;

即使是高功率电机也最多需要低标准的风冷,这需要通过车辆的结构与底盘设计引导一点点的风就好。


综上所述,由于电动汽车不需要风冷,所以也就不需要进气格栅。否则让空气大量进入发动机舱会大幅提高行驶阻力,要知道燃油汽车开放的中网会让引擎舱成为“前置减速伞”,风阻其实是非常大的。

电动汽车不需要风冷则可以封闭中网,让气流从车头上下左右位置流走,车辆的的动力损耗自然会下降,车辆的电耗也就会降低了。这就是电动汽车中网比较特殊的原因,看习惯了就好。



编辑:天和Auto-汽车科学岛

责编:天和MCN

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