大设计 | 针对整车的“热管理”技术，汽车节油减排的杀手锏
奇瑞研发故事之九
我们都听说过一句话，叫做“懒人推动世界进步”。说的是很多新发明都来自于懒人的需求，比如看电视懒得换台，所以有了遥控器；天热懒得扇扇子，于是有了电风扇和空调；家里脏了懒得扫地，于是清洁机器人来替你完成。甚至连方便面、外卖这些产品和商业模式，也都可以算是懒人的功劳。
汽车行业里就没有这么随性。在汽车被发明出来的一百多年里，所有的进步都是由压力造成的，生存的压力，安全的压力，环保的压力...... 汽车能从130多年前摇摇晃晃的敞篷马车模样进化到现在时速300公里的梦幻玩具，都是在持续不断的内部和外部压力之下，压榨出的前进动力。
在最近这些年，汽车行业承受的最大压力就是环保压力，一方面希望汽车少喝油、少用电、少排放，另一方面又希望它跑的更远。无论是在汽油车，还是电动车的时代，汽车的原理都是围绕热能的转换来进行的。管理好车上能量的转换和利用效率，就可以带来明显的节油或节电效果。在过去的上百年里，各家车企做的都比较粗放，直到环保压力大了，“热管理”这个概念才得到认真的研究和执行。
在过去，车厂对能量的利用有多粗放？大排量发动机浪费掉的性能比用掉的还多，发动机的散热能量也被直接排掉，一边是大玻璃车顶暴晒，一边是空调开到最高档降温。只要没人管，更可以像美国车那样巨大、厚重、浪费，像中东石油国家那样全天不熄火！
在中国这样不行。几千年来中国人骨子里的节约和居安思危的意识，都让我们必须在节能减排上有所作为。现在奇瑞正在开发的2.0TGDI已经是排量最大的一款机型了，已经成熟并量产的1.6TGDI则是这个系列里的中流砥柱，可以匹配很多车型，也是最新技术的最大化应用。
而要让1.6升发动机实现车上所有的性能需求，就必须在效率上下足功夫，前面我们已经介绍过如何开源，也就是把燃烧效率提高到极致。现在另外一个重要问题也摆在面前：如何“节流”，减少浪费？
热管理的概念应运而生，它是对全车热量更高效的利用
在奇瑞刚开始自主研发的时候，对热量方面的管理只有简单的几个指标。但自从2011年系统地建立正向研发体系开始，与热管理相关的性能发展到了7个大模块，对应120项性能指标。在这些指标下，还可以继续再细分，从而对发动机热量的方方面面进行整合管理，杜绝浪费。
【工作人员在为车辆做热管理试验】奇瑞的热管理技术包括三个大方面的内容：
一是温度分层管理，包括底盘、发动机、排气管这些热源周围的部件，它们的受热保护能力。比如电池的温度，排气管周围的胶套、橡胶件、三元催化器的吊耳、悬置、传动轴橡胶套这些部件，温度不能过高，否则就烧焦、失效了。要确保它们周边温度的合理分布。
我们可以看到，这部分其实解决的并非是能量浪费，而是重要零部件的可靠性和耐久性问题。是对延长车辆使用寿命、提高二手车保值率的考虑。虽然这些橡胶件单个价格并不贵，但延长了它们的寿命，就可以减少进修理厂的时间，省却了车主的麻烦，对车主来讲就是降低了使用成本，是必须要考虑的。而且，如果发动机保用10年100万公里，那么相应的其它车上零件也得有相似的使用寿命设计，否则对厂家的口碑和售后体系来讲，又是额外的负担，倒不如一次性提供好的零部件更划算。
第二部分，是发动机的冷却管理。我们常规的理解是：发动机散热一定要特别好，防止发动机开锅。这是在技术差的时候，一种很保守也很无奈的思路。现在奇瑞早已升级，有能力在更精细的层面上对发动机的热量进行控制，比如：冬天要求发动机的散热不能太快，以便寒冷地区尽快提升水温到工作温度；而夏天水温要快速降下去。在车上，需要散热的部件有发动机、变速箱、空调冷凝器、涡轮增压器，它们各自有一套冷却系统，如何统一管理这四路冷却系统，确保它们之间不打架，对热管理系统的智能化有很高的要求。试驾过瑞虎8的人可能已经发现：瑞虎8的发动机被严密地罩起来了，而且是外面的发动机罩加上里面的塑料罩两层，这就是考虑到了排气热量的再利用而做出的改进；甚至在高配车型上，还设计了主动式进气格栅，冷启动的时候前几分钟不让冷风进入，让发动机快速升温。装在瑞虎8上1.6TGDI发动机，冬天采暖的时候水温升得很快，三分钟之内就可以出暖风，车里可以快速取暖。
不止是瑞虎8，我们在今年发布的改款艾瑞泽GX和EX上也都能看到发动机被遮盖得很紧密。发动机快速升温不止为了让车里的人暖和，也要让发动机快速进入正常工作温度，这样燃烧充分，排出的尾气也更干净。在今年刚刚发布的宝马新3系上，我们也看到了类似的理念：隔热和发泡材料把发动机裹得紧紧的，好让这些热能被充分利用。发动机罩下如果还是一眼看到裸露的发动机和无数管线的，无疑是设计思路落伍或者减配了。
【技师在检查热管理温度传感器】热管理的第三部分，是针对车内环境舒适性，主要是空调的控制。空调温度的速降能力、调温能力、响应能力、除雾能力，包括空调噪音，还有用户界面的简洁易用、阳光照射的影响等等，都在考虑的维度之内。
车内空间的热量管理是涉及到用户体验的重要性能，所以既要兼顾用户的舒适，又要在能量利用上做到极致，对工程师们的经验和研发体系的数据支撑都是重要的考验。奇瑞把研发指标无限细分、量化，弱化了个人的经验因素，让相同的技术在不同的车上表现出风格一致的效果，是更加成熟、理性的做法。
研发就是不断地冲锋，一个接一个地拿下阵地
如果对汽车研发了解不多，可能会觉得开发汽车就是每辆车都从头开始。其实并非那样，所有的技术都是在过去的知识、经验、教训、产品基础上进行升级的。对汽车性能的完善，如同冲锋陷阵一般，一个阵地一个阵地地去突破。一旦突破了，以后开发就直接拿来可以用。而“突破”的意思，就是把这项技术研究透了：哪些场景下使用，哪些指标可以改变变量，改变后是什么结果......根据车辆的定位和需求，改变这些指标的值，就成为新车的一部分。
具体到热管理方面，奇瑞目前已经把汽车使用的80%的高频场景都研究过了，或者说80%的阵地已经拿下，只剩下20%非常少见的小概率场景没有研究到。这80%的高频场景可能覆盖了国内车主所能遇到的99%的用车环境。什么是“小概率场景”？打个极端些的比方：在海拔4000米以上的地区、气温超过10度、阳光直射、连续行驶100小时的场景下如何进行热管理。这种场景会有吗？当然有；概率大吗？不大，肯定是极小概率；值得研究吗？不好说。因为海拔超过4000米，在全球也找不出几块地方；温度超过10度，还允许连续行驶100小时的，恐怕不得不进行实验室模拟了。这个例子不一定准确，但它就属于20%的小概率场景——理论上存在，但没有实际的车辆使用需求。
【高温空调降温性能试验】最近几年变化比较大的是对热回流的研究。热回流问题非常重要，它对动力、油耗、空调降温、冷却这些车辆性能都有影响，但车企多采取选择性忽视的态度，因为它很不容易被消费者感知，还是属于“费力不讨好”的技术，花九牛二虎力气帮车主省了2%的油钱，从技术上看是很大进步了，但是如果不告诉消费者，基本上没感觉。奇瑞比较喜欢干这种“把肉埋在饭里”的事儿。下面咱们把这个问题说一说，理解这个概念需要烧烧脑，还得了解点物理学基础，就当做个脑部体操吧。
我们都知道汽车是个复杂系统，所以很多因果都是互相缠绕在一起的，热回流对其他性能的影响，就是这种错综复杂的关系。发动机舱是一个部分封闭的空间，在水箱、冷凝器和前保险杠之间有很大的缝隙，当车子开起来，发动机舱下部的气流是乱的。冷却风扇降温后的热风有七、八十度，这些热风如果没有经过刻意的引导，一部分就会随着乱流回到水箱的前面去，导致两个后果：1、发动机进气温度升高；2、冷凝器和散热器前的空气温度升高，降低冷却散热效率。第一个后果升高了发动机的进气温度，由于热胀冷缩的原理，发动机的进气量就降低了，最终影响动力性；第二个后果导致风扇长时间高速旋转，消耗更多功率，自然也更费油。
是不是觉得上面这两个后果有点大惊小怪？是的。在国内用车，只要夏天不去吐鲁番和海南岛，影响都不明显、可以忽略。所以在研究热回流之前，包括奇瑞在内的车都没出现过什么问题——这也是很多厂家选择忽视的原因。但奇瑞是自主品牌出口的第一名，等把车子卖到中东、南美去，就发现问题了：动力下降。当热管理团队去了伊朗跟踪了解后，发现中东尤其伊朗是世界上最热的地区之一，夏季白天温度达到51度，离开空调没法活；当地人开车风格还特别暴力，造成机械部分过热的几率增大，这对汽车的热管理提出了更苛刻的要求。
在这样的气温下，阳光也会成为热管理的重要影响因素。比如：同样是25度的环境下，有和没有太阳照射，人的体感温度是不同的。所以奇瑞的车上有阳光传感器，根据它的强度来进行车内乘员察觉不到的微调，维持人体感知的一致性。可能这种技术奇瑞觉得天经地义，所以一般不说。
看见了吧，只是车上热量方面的管理就有多费劲。如果没有很深的技术沉淀，这部分工作其实可以依靠供应商去完成。但供应商的产品是普适性的，不可能在深层次上实现对某辆车的定制，性能达不到最好。当然消费者根本感觉不出来，毕竟热管理没有做好也就是多费点油，并不能被普通人所辨识。但正向研发能力就是要找出各种细微场景的应对办法，让汽车成为一个有生命、有灵魂的整体，而不是只把上万个零件攒在一起。
至此，关于发动机效率的研发就形成了一个完整的闭环：发动机负责以最少的汽油消耗转化出最大的动力和最多的热能，而热管理系统以最高效的方式分配这些能量的使用。
中国人的节约是刻在基因里的，而这样的基因今天指导着我们在技术上的走向。爱护大自然有很多方式，尊重每一滴油，物尽其用，是奇瑞的技术态度，也是中国人感恩大自然的方式。
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奇瑞研发故事目录：
一、我算了算，你使出吃奶的劲儿，也只能开出这台奇瑞发动机极限的1/65
二、奇瑞1.6TGDI明星发动机为什么省油？这7个手段都听得懂
