现代汽车发动机冷却系统发展特点

陆方伟

【摘 要】结合实际，对现代汽车发动机冷却系统发展特点进行研究，首先阐述现代发动机冷却系统的设计重点内容，其次详细论述发动机温度设定点要点，最后探讨了现代冷却系统发展方向，希望研究能给该领域的研究人员提供一些参考。

【关键词】现代汽车；发动机；冷却系统；发展特点

0前言

汽车的某些部分散热问题是非常关键的，比如排气门等部分，即使冷却装置出现任何微小的问题也会导致非常严重的问题，甚至引发巨大的安全事故。因此发动机散热与运行功率成正比的关系，所以冷却系统必须要满足发动机运行的最大功率要求，这样才能满足在最大功率的运行之下其散热性能符合要求。但是这样的情况下也会存在一定的弊端，那就是行驶过程中出现功率损失的问题。从实际情况来分析，冷却液在工作中实际流量会超出散热所需要的流量。此外，结构合理、性能优越的冷却系统可以大大降低汽车的冷启动时间。在冷启动之下，汽车的油耗会大幅提升，所排放的污染物也会持续的增加。由此可见，冷却系统给汽车发动机的燃油经济性、运行的稳定性以及使用寿命都产生了比较直接的影响。

1 现代发动机冷却系统的设计重点

传统冷却系统只是单纯的通过发动机来进行冷却，并且能够充分的保证发动机处于正常工作范围内。现代发动机设备的研发和应用，具备更强的燃料经济性与污染排放性降低的要求。从这个角度出发，当前的发动机设计与制作的过程中应该从以下几点出发：发动机摩擦损失；发动机冷却水泵功率；燃烧边界，比如冲量密度、充量温度等，这些方面主要与冷却液温度的设定存在直接的关系。

2 温度设定点

传统冷却系统中的冷却温度主要是根据发动机的最大功率的基础上来进行设置的，以保证其冷却与散热的效果。但是这种情况下会造成发动机在非满负荷的运行之下油耗的上升与废气排放量的增加，经济效益比较差，环境污染也比较严重。现代化发动机的冷却液调整温度可以改善发动机与冷却系统在部分负荷之下的性能。因为可以充分的保证冷却系统的冷却更加的及时、准确，冷却系统需要按照金属温度来进行必要的调整。而发动机的工作问题最大程度上又与排气门周边问题存在直接的联系，这就能够依据其周边区域温度限值来确定冷却液或者金属温度的设定点。升高或者降低温度会产生不同的影响，无论哪种方式都要按照设计要求来确定。

2.1 提高温度设定点

提升工作温度是目前比较常见的一种方法，其可以直接降低发动机的损耗与废气的排放，最终可以促进冷却效果的提升。提高工作温度还可以实现发动机油温的提升，有效的避免发动机磨损严重与油耗增加问题的出现。经过大量的实践经验总结分析可以发现，冷却液排出温度提升到150℃，气缸温度就会上升到195℃，此时油耗下降4%-6%。如果冷却液温度在90-115℃之间，此时最高温度差为140℃，非满负荷時可以实现油耗降低10%。同时，采用提升工作温度的方式也能够实现冷却系统工作效率的提高。提升冷却液与金属温度可以更好的帮助发动机有效的散热，还能够降低冷却液的流动速度，最终达到降低功耗的效果。

2.2 降低温度设定点

降低冷却系统温度可以实现提升发动机的充气性能，并且还能够降低进气温度，从而可以消除燃烧过量、废气产生等影响。降低温度可以全面的降低发动机的损耗，使用寿命可以延长。经过试验总结发现，气缸温度如果降低到50℃，能够确保在不发生爆震的前提下点火提前3℃A，充气效率提高2%，燃油效率提升，尾气污染降低。

3 现代冷却系统发展方向

3.1 精确冷却系统

精确冷却的特性主要是体现在冷却水套结构设计与冷却液的流速设定方面，针对于不同部分的设计可以确定不同冷却也的流速，进而可以实现冷却效果的提升。通常情况下，减少冷却液的通道与横截面，可以有效的提升流速。冷却水套与水泵的规格型号的确定是精确冷却设计的工作，从而可以保证在低速高负荷运行之下温度处于最佳范围内。按照发动机运行负荷的不同，冷却液流速可以确定在每秒1米与每秒5米之间，变化范围比较大。因此，在选择水套与冷却系统设计的过程中，应该从全局的角度出发，使得其能够发挥出更大的功能。经过大量的试验总结分析发现，精确冷却系统能够发动机正常转速运行范围内其冷却液流量下降40%。气缸盖冷却系统的精确设计，能够使得普通冷却通道流速提升186%，气缸盖传热效果大大提升，其温度会下降到60℃。

3.2 分流式冷却系统

分流式冷却系统在设计的过程中，气缸盖与气缸体各自都有独立的冷却系统回路，该两部分的工作温度并不会产生直接的影响，所以整个发动机的部位都会在最佳的工作温度之下进行工作，此时的冷却系统效率也最高。各个冷却系统的回路都是单独工作的，发动机的温度也处于最为合理的范围内。理想的发动机热工作状态是气缸温度比较低而气缸内部的液体温度比较高。气缸盖温度的提升能够大大提升系统的充气效率，进气量也会有所增加，可以使得燃烧效率更高，输出功率也会有所提升，并且能够降低污染物的排放量。气缸温度比较高的情况下会使得润滑效果更高，燃烧工作效率也会更高，此时的内部温度与压力的极限值也会有所下降。经过大量的实践经验总结分析发现，分流式冷却缸盖与缸体温度之间可以达到相差100℃。气缸温度下降150℃，缸盖温度就能够降低50℃，整个系统运行的油耗会下降4%-6%，如果是在非满载负荷的工作状况下，排放物可以降低20%-35%。

3.3 可控式发动机冷却系统

传统发动机的冷却系统是根据其满载的工作条件之下进行设计确定的。这种情况，非满载负荷的工作条件之下会直接超出实际工作的需要，从而导致了系统功率的浪费问题存在。针对于主要行驶区域为市区道路的车辆来说，这种情况比较普遍存在。市区道路的车辆绝大多数都是非满载负荷条件下运行，冷却系统会长期处于高损耗的条件下，并且会导致能源浪费严重的问题存在。此外，对于特殊条件下，发动机散热也会直接超出规定的峰值，为了能够满足散热工作的需要，传统冷却系统的体积会变得更大，从而导致了冷却效率的下降，冷却系统的功率需求也会大大提升，发动机暖机时间就会比较长。可控式发动机的使用可以有效的解决上述存在的问题，其主要的组成结构部分就是传感器、执行器与电控模块等部分。传感器的主要作用就是感受系统的温度，并且将其信号传输到冷却系统，可以节约燃油2%-5%，并且可以降低一氧化碳排放约20%。该种形式的冷却系统反应能力比较快，可以冷却的范围通常在±2℃以内，并且能够缩短暖机时间，可以让冷却系统处于最佳的工作状态之下，延长整个设备的使用寿命。

4 结束语

综上所述，现代发动机的水平得到了很大的提升，具备较高的冷却工作效率，对于降低能源消耗、废气的排放有着非常明显的优势，同时也具备较强的可控性，可以更好的保护发动机的各项技术参数，进而可以保证发动机时刻处于最为安全的工作状态之下。发动机可以根据不同的工作要求来确定合适的能效范围，在充分满足整体的使用性能基础上，能够实现燃料的降低、排放的降低，大大提升资源利用率。从设计与应用的效果来分析，分流式冷却与精密冷却在功能上可以实现互补，并且可以使得其应用的效果更加的明显。这种结构的散热部件，在工作中可以保证系统温度不会出现变化幅度过大的情况，具备较高的经济性，且会降低污染物的排放，发动机的使用寿命也能够有效的延长。

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（作者单位：东风柳州汽车有限公司）