发动机散热处理器及散热性能分析

宋 飞 高 源

中北大学 山西 朔州036000

0 前言

汽车产业的蓬勃发展,离不开发动机技术的改进,最主要的表现形式就在于设计更加严密,运行功率更大。但随之而来的便是发动机产生的热量也明显增多,尤其是在一些关键的设计环节处,过多的热量会损坏一些汽车部件,进而影响汽车的行驶性能。因此,汽车的散热处理就显得尤其重要,尤其是在发热最严重的汽车发动机处,因为此时发动机产生的热量最大。由于冷却系统最主要的方式是通过水泵使得冷却液进行循环使用,然而,在部分负荷时,冷却系统会发生功率损失,即水泵所提供的冷却液流量超过所需的流量[1]。因此一个正常、高效的冷却系统直接影响着发动机的燃油经济性、加速性、可靠性以及使用寿命。

1 原理概述

冷却液在循环过程中不断吸收发动机运转所产生的热量,这也是汽车发动机散热的基本原理。而散热器是利用冷却液吸收热能进行工作的,简单来说,是依靠发动机产生的动力带动水泵的运转,使得冷却液在发动机运行的各个环节进行巡回流动冷却液吸收发动机产生的热量并将其散发到空气中的装置就是散热器。

散热器是对汽车内发动机降温的整个系统的统称,由冷却液吸收大量热之后,同外界的低温空气进行热量交换,如此循环往复。判断散热性的性能好坏,很大程度上便是看其能否稳定的保持发动机正常运转的温度放热量与所需的目标温度是否-致,是决定散热器的基本性能的基础。

根据相关的研究报告显示,将发动机内部的冷却液横向截分为数段,以便更好的增大与空气的接触面积,其温度可降低10～15℃。在很多类型的车中,为加速热量的散发,经常会加装风扇,以便更好的进行制冷。当使用条件变化时,如外界气温高,发动机在低速大负荷情况下工作,要求冷却强度要强,否则发动机易于过热。而当外界气温低,发动机负荷又不大时,其冷却强度应弱些,不然就会使发动机过冷。因此,要保证发动机在最佳的温度下工作,不出现过热过冷现象,就必须能根据使用条件的变化自动调节发动机冷却强度[2]。

甚至在挑选合适的气流运行方向时也需要进行合理的规划,由于机舱空间小,并且发动机周围的零部件较多,其中不乏对温度较为敏感的元器件,如传感器,橡胶片,ECU 等,严重时会损坏甚至致使元器件变形等。

2 常见的发动机散热问题

2.1 芯管堵塞 由于在汽车的行驶过程中,处于对发动机维护的需要,我们经常性的会更换冷却液,但如果冷却液前后使用的品牌或者含量不尽相同,导致相互之间发生化学反应,从而形成一些固体颗粒堵塞循环系统;或者冷却液中还有部分杂质,在使用过程中吸热膨胀等,由于水道比较细小,堵塞也较为容易。

2.2 冷却系统渗水 这应该是车辆中最常出现的问题之一了,不仅仅在发动机制冷方面,甚至在刹车油的使用中也是屡见不鲜的问题。其中最大的制约乃是制冷液的泄露会导致制冷系统的失效,严重的则会致使汽车发动机部件的损坏[3]。最常见的渗水问题很大程度上是由于发动机运转产生的热量远远超过了现有的散热处理器可以处理的程度,温度过高极易导致相关装置的破损;或是由于运行过程中的机械摩擦等。

3 电控冷却系统

传统的机械式冷却风扇、水泵等与曲轴相关联,很容易出现冷却水温偏离正常工作范围的情况。因此,将传统的机械式水泵、风扇与发动机解耦,并采用电控式节温器,实现对冷却介质的单独控制是非常必要的。研究内容包括单一部件电控研究、多部件联合电控研究与控制策略的开发研究[4]。

4 结语

传统的冷却系统通常采用机械驱动的冷却水泵、冷却风扇和节温器,受到的影响因素较多,对发动机的要求也较高。导致很多情况下不能满足发动机实际运行时的散热需求,无法实现冷却液温度在各个工况内的合理控制。因此,采用电子控制手段,通过电子传感器和芯片进行反馈调节,是未来的发展方向。