浅论现代汽车发动机冷却系统发展特点
发动机冷却系统论文：现代车用发动机冷却系统研究状况及发展趋势
现代车用发动机冷却系统研究状况及发展趋势刘德彬（黑龙江省动物卫生监督站）1概述冷却系统对发动机性能的影响日益显著。
目前，几乎所有的发动机强化都面临着如何解决高功率密度下的冷却及热平衡问题,既在提高输出功率的同时,又要兼顾油耗的经济性和排放的环保性。
这些都对冷却系统的性能提出了新的要求，开发高效、可靠、经济、环保的冷却系统,已成为发动机进一步实现技术突破的关键所在。
因此,采用先进的冷却系统设计理念,应用柴油机现代设计技术提出设计规范与策略,对推动柴油机冷却系统技术进步具有重要的研究价值。
目前,发动机冷却系统的发展趋势主要有以下几个方面：2冷却系统的能控化目前,随着电子技术和计算机技术的广泛应用和飞速发展,电部件技术日趋成熟，传统被动式的发动机冷却系统正在走向智能化和自动化。
传统冷却系统不能更全面的适应发动机实际运行时的冷却需求，从而无法实现对发动机水温在全运行工况内的合理控制。
然而，采用电子驱动及控制技术，可以通过传感器和计算机芯片根据实际的发动机温度控制运行,从而提供最佳的冷却介质流量,降低能耗,提高效率。
例如，Hoon Cho等人用电控冷却水泵取代传统机械水泵,利用试验和模拟对比分析发现,通过控制水泵转速并提高电控水泵效率,功率消耗降低量超过87%,若将水泵转速提高至最大值时,可降低散热器尺寸超过27%,对提升发动机性能和燃料经济性潜力很大[1]。
可见，电控冷却系统一方面可以通过精确、自动地调节冷却液的温度,把发动机的工作温度控制在最佳范围,延长发动机的使用寿命,提高发动机的工作效率,降低发动机的故障率；另一方面，还可根据汽车的行驶速度、发动机的冷却水温来综合控制冷却系统,从而达到降低油耗和提高发动机可靠性的效果。
3温度设定点的合理调节冷却系统设定的冷却温度是以满负荷时最大散热率为基础，因此，可以通过改变冷却液温度设定点来改善发动机和冷却系统在部分负荷时处于不太理想状态时的性能。
升高或降低温度点在不同情况下各有优长。
浅析现代汽车发动机冷却系统
郑州交通职业学院毕业论文论文题目：浅析现代汽车发动机冷却系统所属系别车辆工程系专业班级 09大专检测1班姓名朱高锋学号 200908020110174指导教师王晶撰写日期 2012 年 05 月摘要本论文简要分析了发动机冷却系统的发展现状、影响因素及存在的问题；介绍了目前国内外前沿的发动机冷却系统的设计理念和研究方法，如智能化电控冷却系统、精确冷却理念、分流式冷却、空气侧流动和发动机热管理研究等；展望了现代发动机冷却系统实现高效低耗的目标，指出采用电控冷却部件实现精确冷却和分流式冷却的有效整合是行之有效的手段，而整车热管理研究势必会成为全面提高冷却系统性能的主要方法。
关键词：汽车发动机，冷却系统，智能控制，发展趋势预测AbstractThis paper briefly analyzes the development of the engine cooling system, influence factors and problems. Then the paper introduces the current domestic and international cutting-edge engine cooling system designing concepts and research methods. Such as intelligent electronic control cooling systems, precision cooling concept, split cooling air flow and engine thermal management side research. This paper prospects a modern engine cooling systems to achieve high efficiency, low target, and point the use of electronically that controlled cooling exactly and cooling components to achieve accurate and effective integration of split cooling is an effective means. Vehicle thermal management is bound to be a comprehensive study to improve cooling system performance.Key Words：automotive engine, cooling system, intelligent control, trend forecasting目录1 引言 (9)2 影响发动机冷却系统的因素以及目前存在的问题 (2)2.1影响发动机冷却系统的因素 (2)2.2目前存在的问题 (2)3 现代发动机冷却系统研究现状及发展方向 (3)3.1冷却系统的智能化和可控化 (3)3.2发动机冷却介质流动的合理组织 (4)3.2.1水腔内冷却水流动的组织 (4)3.2.2冷却液流动的研究 (4)3.2.3空气侧冷却空气流动的组织 (5)3.3发动机热管理技术研究 (6)4 结果分析与讨论 (8)5 总结 (9)参考文献 (10)致谢 (11)附录1：附录一题目 (12)附录2：附录二题目 (13)1 引言随着现代车用发动机采用更加紧凑的设计和更大的单位体积功率,强化程度越来越高,发动机产生的热流密度也随之明显增大,目前几乎所有的发动机强化都面临着如何解决高功率密度下的冷却及热平衡问题,在满足不断提高的输出功率的同时,又要具有良好的经济性。
论述汽车发动机冷却系统有几种形式,各有什么特点
题目：论述汽车发动机冷却系统有几种形式，各有什么特点汽车冷却系统冷却系统的功用是带走引擎因燃烧所产生的热量，使引擎维持在正常的运转温度范围内。
引擎依照冷却的方式可分为风冷系及水冷系，风冷系是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎；水冷系则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。
不论采何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。
水冷系水冷系是以冷却液为冷却介质，通过冷却液将高温零件的热量带走，再以一定的方式散发到大气中去，使发动机的温度降低而进行冷却的一系列装置。
通常，冷却液在水冷系内的循环流动路线有两条，一条为大循环，另一条是小循环，两者由冷却液是否流经散热器而进行区别，冷却强度也不同。
小循环是指冷却水仅在引擎内循环，而大循环则是冷却水在引擎与热交换器 (水箱) 间循环。
冷却系统的循环汽车发动机的冷却系为强制循环水冷系，即利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。
冷却系主要由水泵、散热器、冷却风扇、补偿水箱、节温器、发动机机体和气缸盖中的水套以及附属装置等组成。
其工作过程为：水泵将冷却液由机外吸人并加压，使之经分水管流入发动机缸体水套。
这样，冷却水从气缸壁吸收热量，温度升高；流到气缸盖水套，再次受热升温后，沿水管进入散热器内。
经风扇的强力抽吸，空气流由前向后高速通过散热器。
最终使受热后的冷却水在流经散热器的过程中，其热量不断地通过散热器，散发到大气中去。
同时，使水本身得到冷却。
冷却了的冷却液流到散热器的底部后，又在水泵的加压下，经水管再压入水套，如此不断地循环。
从而使得发动机在高温条件下工作的零件不断地得到冷却，从而确保发动机的正常工作。
因此水冷却形式具有冷却可靠、布置紧凑、噪声小、使用方便等优点。
风冷系这种冷却方法不是在发动机中进行液体循环，而是通过发动机缸体表面附着的铝片对气缸进行散热。
一个功率强大的风扇向这些铝片吹风，使其向空气中散热，从而达到冷却发动机的目的。
浅谈发动机冷却系统
浅谈汽车发动机冷却系统四川省苍溪县职业高级中学杜仕明摘要:本文论述了冷却系统的作用、组成、主要构造、工作原理、故障的检测和排除方法,汽车冷却系统对汽车来说是至关重要的,现在随着科技发展,冷却系统不只是单纯的水冷循环,现在冷却系统靠智能控制,所以在以后的汽车发展中,单纯的冷却系统不会站主导位置了,虽然智能控制要求很高,但是在高级轿车中很实用,它代表着未来冷却系统的发展方向,智能控制将会提高发动机的使用寿命,保障汽车的安全行驶,提高人身安全等原因,将来智能控制冷却系统的发展将占主导位置.关键词:冷却系统冷却系统维护冷却系统的特点冷却系统工作原理1 引言:如果一台发动机,冷却系统的维修率一直居高不下,往往会引起发动机其他构件损坏,特别是随着车辆行驶里程的增加,冷却系统的工作效率逐渐下降,对发动机的整体工作能力产生较大影响,冷却系统的重要性在于维护发动机常温下工作。
2 冷却系统的作用:冷却系统的功用是带走发动机因燃烧做功所产生的热量,使发动机维持在正常的运转温度范围内。
发动机依照冷却的方式可分为气冷式及水冷式,气冷式是靠发动机带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却;水冷式则是靠冷却水在发动机中循环来冷却。
不论采何种方式冷却,正常的冷却系统必须确保发动机在各种行驶条件下都不致过热。
3 冷却系统的组成:3.1水冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、水道、风扇等组成。
散热器负责循环水的冷却,它的水管和散热片多用铝材制成,铝制水管做成扁平形状,散热片带波纹状,注重散热性能,安装方向垂直于空气流动的方向,尽量做到风阻要小,冷却效率要高。
散热器又分为横流式和垂直流动两种,空调冷凝器通常与其装在一起。
3.2水泵和节温器发动机是由冷却液的循环来实现的,强制冷却液循环的部件是水泵,它由曲轴皮带带动,推动冷却液在整个系统内循环。
目前最先进的水泵是宝马新一代直六发动机上采用的电动水泵,它能精确的控制水泵的转速,并有效的减少了对输出功率的损耗。
浅论现代汽车发动机冷却系统发展特点
浅论现代汽车发动机冷却系统发展特点
杨 明举
（ 国 家 林 业局 北 方航 空护 林 总 站 ， 黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ ０ ）
摘 要： 文章介 绍 了现代 汽车 发动 机 冷 却 系统 的 设 计特 点 ， 并 对 当前 各种 冷 却 系统发 展模 式进 行 了对 比分 析 ， 提 出结合 不 同冷 却 模 式优 点 ， 全 面提 升 发 动机 冷 却 系统 功 效 的建 议 。 关键 词 ： 发 动机 ； 冷却 系统 ； 结 构特 点 随 着科 技 水 平 的不 断 提 高 ， 汽 车设 计 与 制 造 技术 也 在 不 断 发 展 标准 。 根据负荷不 同， 发动机冷却液流速从 每秒 ｌ 米到每秒 ５米 ， 波 前进 。与 过 去 相 比 ， 现 在 的汽 车 功 能 更 加 富 于 多样 性 、 马力 更 加 强 动 范 围较 大 。所 以在 选 择水 套 和 设计 冷 却 系 统 时要 从 统筹 全 局 ， 发 劲、 结 构 更 加 复杂 紧 凑 。 汽车 设 计 与制 造 的 巨大 变 化 ， 在满 足 人们 日 挥 最 大效 能 。实验 证 明 ， 精 确 冷却 系 统 能够 在 全 发 动机 工 作转 速范 益 增 长 的使 用 需 求之 外 ， 也 带来 了一 些 问题 。 功 率 越强 大 ， 发 动机 产 围内使冷却液流量可下降 ４ ０ ％。对气缸盖上冷却水套的精确设计 ， 生 的 废 热也 就 越 多 。这 给汽 车散 热 性 能提 出了 更 高 的要 求 。在 汽 车 可使普通冷却道流速提高 １ ８ ６ ％， 气缸盖传热性得 以大幅提高 ， 气缸 某 些 重 要 的部 位 ， 散 热 问题 是 个 必 须 加 以 重 视 的 问题 ， 比如 排 气 门 盖金属温度降低到 ６ ０ ℃。 这样的部位 ， 即使冷却系统发生微小 的故障都有可能引发巨大的灾 ３ ． ２分 流 式 冷却 系统 难 。 由 于发 动机 散 发 的热 量 和 运 行 功 率成 正 比 ， 所 以冷 却 系统 要 以 在 分 流式 冷 却 系统 中 ， 气 缸 盖 和气 缸 体 各 自拥 有 独立 的冷 却 回 满 足 发动 机 最 大功 率 为要 求 进 行设 计 与 制造 。 如 此一 来 才 能满 足 汽 路 ， 气 缸 盖 和 气 缸体 工作 温 度 互 不 影 响 ， 使 得 发 动 机 各 部 位 都 能 够 车 以最 大 功 率行 驶 时 的散 热 冷却 要 求 。 但这 样 会 导致 汽 车 以部 分 功 在各 自的最佳工作温度下工作。冷却系统的整体效率达到最大。各 率 行驶 时 冷 却 系统 发 生功 率 损 失 。 具 体 而 言就 是 冷却 液 的 实 际流 量 个 冷却 同路根 据 自身技 术 要求 进 行 独立 工作 ， 使 得 发 动机 温 度 分 布 超 过散 热 所 需 的流 量 。 另外 ， 结构合理、 性 能优 良的冷 却 系 统能 够 有 趋 于理 想状 态 。 所 谓理 想 的发 动 机 热工 作 状态 是气 缸 盖 温 度较 低 而 效 降低 汽 车 冷启 动 时 间 。 在 冷 启 动状 态 下 ， 汽 车油 耗 较大 ， 排 放 的 污 气缸体温度相对较 高。气缸盖温度较低可提高充气效率 ， 增大进气 染 物 较 多 。可 以说 ， 冷却 系统 性 能 水平 的高 低 对 于 汽车 发 动 机 的燃 量 ， 进 而促 进 完 全 燃 烧 ， 增加输 出， 减少一氧化碳 、 碳 氢 化 合 物 和氧 油经 济 性 、 加 速性 、 可 靠 性 以及 使 用 寿命 都 有着 显 著 的影 响 。 化氮的排放 。 气缸体 温度较高会增大润滑 ， 提高燃油效率 ， 降低缸内 ｌ现代 发 动机 冷 却 系统 的设 计重 点 压 力 和温 度 的极 限 值 。实 验 证 明 ， 使 用分 流 式 冷却 系 统 缸 盖 和缸 体 传 统冷 却 系 统 只是 单 纯 为发 动 机 提供 降温 冷 却 服 务 ， 保 障发 动 温 度 可相 差 １ ０ ０ ￣ Ｃ 。 在气 缸 温度 １ ５ ０ ℃情 况 下 ， 缸盖 温 度可 降 低 ５ ０ ℃。 机 始 终 处 于正 常 的工 作 温 度 范 围 内 。现代 发 动 机 在 此基 础 之 上 ， 更 整体油耗降低 ４ ％￣ ｊ １ ６ ％，非满负荷状态下碳氢化合物减少 ２ Ｏ ％到 增 添 了改善 燃 料 经 ’ 济Ｉ 生和 减少 排 放 污 染 的功 能 。基 于这 个 原 因 ， 在 ３ ５ ％。 节气门全开状态下 ， 缸盖和缸体温度可设定为 ５ ０ ℃和 ９ ０ ℃， 实 现 代发 动机 设计 和制 造 过程 中要 注 意 考虑 以下 几个 方 面 ： 发动机 内 现节 能 减 排 的 目标 。 部 的摩 擦 损 失 ； 冷 却 系 统水 泵 的 功 率 ； 燃烧边界条件 ， 如 燃 烧 室 温 ３ ． ３可 控式 发 动 机冷 却 系统 度、 充量密度 、 充量温度等 。其关键是冷却液温度的设定与控制。 传统 的发动机冷却 系统是 以满足发动机满 负荷运转 状态下的 ２ 温 度设 定 点 冷却要求而设计的。这样一来 ， 在非满负荷状态下冷却能力就会超 传 统 冷 却 系 统 的 冷 却 温 度 是根 据发 动机 最大 功率 时 的 状态 进 出实 际需求 ， 造成发动机功率浪费。对主要在市 区内行驶 的轻型车 行设置 ， 以保障充份 的冷却散热效能。这样会导致发动机非满负荷 来 说 ， 这 种 情况 尤 其 明显 。市 区 内行 车 多数 情 况 下都 是 非 满 负 荷行 运 转状 态下 的汽 车油 耗 和 废 气 排 放 增 加 ，影 响经 济 性 能 和环 保 效 驶 ， 冷却系统长时间处 于高损耗状态 ， 造成能源浪费 。另外 ， 在 特殊 益。 现代发动机可以通过调整冷却液温度设定点来改善发动机和冷 情 况 下 ， 发 动机 散 热会 超 出 正 常范 围 ， 达 到一 个 极 高 的 峰值 ， 为保 障 却 系统 在 部 分 负 荷 时 的性 能 。 由 于 为保 障冷 却 系 统 的冷 却 效 果 及 这种情况下的散热需要 ， 传统冷却系统往往体积较大 ， 导致冷却效 时、 准确 、 可靠 ， 冷 却 系 统 以金 属 温 度 为依 据 进 行 调 控 。而 发 动机 工 率 降 低 ， 增大 了冷却 系 统 的功 率 需求 ， 延 长 了发 动 机 暖机 时 问 。 可控 作 温 度 的最 大 值 又 取决 于 排气 门周 围 区域 最 高 温 度 ， 所 以可 根据 排 式发动机冷却系统能够妥善解决上述两个问题 ， 它采用与传统被动 气 门周 围 区域 温度 极 限 值调 整 冷 却液 或 金 属 温度 设定 点 。 升 高或 降 式 冷却 系 统截 然 相 反 的工 作 机 制 ， 能 够根 据 当前 冷 却 需要 调整 冷 却 低 温度 点 后 果 影 响各 不 不 同 ， 具 体 采 用 哪 种方 式 要 根 据 设计 目的来 功率 。 可控 式 发动 机 冷 却 系统 由传 感 器 、 执行 器 和 电控模 块 组 成 。 传 决定。 感器将 目标温度信号发送给电控模块 ， 模块根据设定参数将信号发 ２ ． １提高 温 度设 定 点 送至执行器 ， 从而实现冷却量的调整。 实验证 明， 使用可控式冷却系 提 高 工 作 温度 设定 点 是 最 常见 的 一 种方 法 。 对 于降 低发 动 机 损 统 ， 可 以节 省燃 油 ２ ％Ｎ ５ ％， 减 少一 氧 化碳 排 放 ２ ０ ％， 碳 氢 化 合 物 排 耗 和废 气 排放 以及 提 高冷 却 系统 效 果 有着 直 接 影 响 。 提 高工 作 温度 放 １ ０ ％。可控式冷却系统具有较快的响应能力 ， 可将冷却温度保持 使得发动机机油温度上升 ，从而降低发动机摩擦磨损和燃油消耗 。 在 设 定 点 的± ２ ℃范 围 ， 不 仅 可 以有 效 减 少 发 动 机 暖 机 时 间 ， 还 可 以 实验证明 ， 冷却液排 出温度提高到 １ ５ ０ ￣ Ｃ ， 气缸温度就会达到 １ ９ ５ ％， 长 时 问保 障冷 却 系统 处 于极 限工作 水 平 ， 缩 小 发 动机 冷 却 温 度 和金 油耗下降 ４ ％到 ６ ％。如果冷却液温度处于 ９ Ｏ到 １ １ ５ 。 ｃ 之间 ， 发动机 属 温 度 的 波 动 范 围 ， 减 少 循 环 热 负荷 造 成 的金 属 疲 劳 ， 延 长 部 件 寿 机 油 的 最 高温 度 会 达到 １ ４ ０ ￣ ２ ， 非 满负 荷 状态 下 的 油耗 下 降 １ ０ ％。 同 命 。 时， 提 高 工 作温 度 有 助 于提 升 冷 却 系 统工 作 效 率 。提 高 冷 却 液 或金 ４ 结 束 语 属 温 度有 利 于 发 动机 更 好地 散 热 ，从 而 可 以降 低 冷却 液 的流 速 ， 减 综 上 所 述 ，现 代先 进 发 动 机冷 却 系 统 能够 有 效 改进 冷 却 效率 ， 小 水 泵 的额 定 功率 ， 最 终 达 到减 小 发 动机 的功耗 的 目的 。 降低 能 耗 ， 减 少废 气 排 放 。现 代 冷 却 系统 的 最 大优 势 与 特点 就 是 实 ２ ． ２降低温度设定点 现 了可 控性 ， 能够 对 在 发 动机 结 构保 护 工 作 中起 到 重 要 作用 的技 术 降低 冷 却 系统 的工作 温 度 能 够 有效 加 强 发 动 机充 气 性 能 ， 降 低 参数 ， 比如金属温度 、 冷却液温度和机油温度等实现调控 ， 从而保证 进气 温度 ， 从 而对 燃 烧 过 程 、 燃 油效 率 和废 气 排放 产 生 积 极影 响 。 降 发动 机 始 终处 于 安全 工 作 状态 。 能 够根 据 工 作 的不 同需 要及 时采 取 低温 度 设 定点 可 以 降低 发 动 机损 耗 ， 延 长 零件 使 用 寿命 。 实 验证 明 ， 不 同 能效 水 平 ， 在 保 障发 动 机 整 体性 能 的前 提 下 �
现代汽车发动机冷却系统发展特点
现代汽车发动机冷却系统发展特点发布时间：2022-10-20T09:03:06.312Z 来源：《中国科技信息》2022年12期作者：张俊杰[导读] 发动机冷却系统主要由冷凝器、散热器、冷却风扇、节温器、电机阀和各种管路组成张俊杰长城汽车股份有限公司河北省汽车技术创新中心河北省保定市 071000摘要：发动机冷却系统主要由冷凝器、散热器、冷却风扇、节温器、电机阀和各种管路组成, 用于维持汽车动力驱动系统的温度处于合理的范围内，其散热性能直接影响到整车的舒适性、可靠性、经济性和排放性等，防止温度过高造成动力驱动系统使用寿命缩短，甚至损毁。
整车综合性能和热负荷的不断提高，对冷却系统工作的可靠性、功率消耗以及结构紧凑性提出了更高的要求, 本文对汽车发动机冷却系统中进行了深入的探讨，旨在为汽车发动机冷却系统的优化设计寻求理论指导依据。
关键词：汽车；发动机；冷却系统近年来，环境不断恶化，温室效应严重，提倡节能和舒适性的情况下，发动机的结构和性能都有很大的发展，冷却系统正朝着节能化、轻型化、紧凑化、电气化和智能化的方向发展。
由于发动机舱的布置空间有限，加上热流分布不均衡，国内外对发动机冷却风扇驱动系统的研究主要集中在硅油离合器风扇、电动冷却式风扇、液压驱动式风扇等几方面，目的是寻求耗能小、散热效率高和结构紧凑的冷却系统。
由此可见，对发动机冷却系统进行更深入的研究也就具有了更加重要的意义。
1、现代汽车发动机冷却系统研究现状发动机冷却系统的变现对发动机性能的影响越来越重要，所以冷却系统的不断完善成为了汽车行业的趋势，目前对发动机冷却系统的研究主要包括：（1）外冷却研究，它主要包括系统各部件结构的设计，缸体的水流分布，冷却系统零部件的合理匹配，它的目的是提高冷却系统的冷却效率。
（2）内冷却研究，它主要涉及的是零部件的可靠性和热负荷性能，再加上固液耦合问题。
2、发动机冷却系统发展趋势结合现在汽车所面临的问题及现代科技的发展趋势，发动机冷却系统的发展方向主要有以下几个方面：2.1发动机热管理技术发动机冷却系统考虑的是冷却零部件的冷却散热情况，并没有全面考虑发动机整体的热处理，发动机热管理技术则是从发动机甚至整车的热处理去研究。
现代车用发动机冷却系统研究状况及发展趋势
浅议发动机冷却系统
精确冷却系统主要体现在冷却水套 的结构设计与冷 却液流速的设计中。有研究表明 ， 采用精确冷却系统， 在
发动机 整个 工作转 速 范围 ， 冷却液流 量可下 降 ４ ％。 气 ０ 对
发动机 工作温度 的极 限值 取决 于排气 门周 围区域最
高温度。最理想的情况是按金属温度而不是冷却液温度 缸盖上 冷却水 套 的精 确设 计 ，可使普 通 冷却道 的流速从 控制冷却系统． 这样才能更好地保护发动机。由于冷却系 统设定的冷却温度是 以满负荷时最大散热率为基础 ， 因 此， 发动机和冷却系统在部分负荷时处于不太理想状态，
大的影 响。
２ ． 降低工作温度点。有研究表明， 若气缸盖温度降低
到 ５ ￣ 点 火提 前角 可提 前 ３Ｃ ０ Ｃ， ￣Ａ而不 发生爆 震 ， 效 充气 率 提高 ２ 发 动机 工 作特 性 改善 ， ％， 有助 于优 化压 缩 比和
二、 现代发动机冷却 系统 的特点
随着汽车工 业 的发 展 ，发动 机采 用 了更 加 紧凑 的设 计 和具有更大 的 比功 率 ，发 动机产 生 的废热 密度 也随 之 明显增大 。 与传 统的发动 机冷却 系统相 比 ， 发动机 的 现代 冷却 系统 主要综合 考虑 了发动 机 内部 的摩擦 损失 ；冷却 度、 充量 温度等 因素 。因此 ， 加具 有 改善燃 料 经济性 和 更 降低排放 的作用 。主要 特点是 ：
第 ２０ 年第 ７ ０９ 期 （ 总第 ３９ ） ２期
商 业 经 济
Ｓ ＨＡＮＧ Ｉ Ｊ ＹＥＪＮＧ Ｉ
Ｎｏ７， ０ ９ ． ２０ Ｔ ｔｌ ｏ３ ９ ｏａ Ｎ ．２
［ 编 号】 １０－０３２０） － １ －２ 文章 ０９６４（ ９０ ００ ０ ０ ７ ０
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浅论现代汽车发动机冷却系统发展特点
作者：杨明举
来源：《科技创新与应用》2014年第27期
摘要：文章介绍了现代汽车发动机冷却系统的设计特点，并对当前各种冷却系统发展模式进行了对比分析，提出结合不同冷却模式优点，全面提升发动机冷却系统功效的建议。
关键词：发动机；冷却系统；结构特点
随着科技水平的不断提高，汽车设计与制造技术也在不断发展前进。
与过去相比，现在的汽车功能更加富于多样性、马力更加强劲、结构更加复杂紧凑。
汽车设计与制造的巨大变化，在满足人们日益增长的使用需求之外，也带来了一些问题。
功率越强大，发动机产生的废热也就越多。
这给汽车散热性能提出了更高的要求。
在汽车某些重要的部位，散热问题是个必须加以重视的问题，比如排气门这样的部位，即使冷却系统发生微小的故障都有可能引发巨大的灾难。
由于发动机散发的热量和运行功率成正比，所以冷却系统要以满足发动机最大功率为要求进行设计与制造。
如此一来才能满足汽车以最大功率行驶时的散热冷却要求。
但这样会导致汽车以部分功率行驶时冷却系统发生功率损失。
具体而言就是冷却液的实际流量超过散热所需的流量。
另外，结构合理、性能优良的冷却系统能够有效降低汽车冷启动时间。
在冷启动状态下，汽车油耗较大，排放的污染物较多。
可以说，冷却系统性能水平的高低对于汽车发动机的燃油经济性、加速性、可靠性以及使用寿命都有着显著的影响。
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为发动机提供降温冷却服务，保障发动机始终处于正常的工作温度范围内。
现代发动机在此基础之上，更增添了改善燃料经济性和减少排放污染的功能。
基于这个原因，在现代发动机设计和制造过程中要注意考虑以下几个方面：发动机内部的摩擦损失；冷却系统水泵的功率；燃烧边界条件，如燃烧室温度、充量密度、充量温度等。
其关键是冷却液温度的设定与控制。
2 温度设定点
传统冷却系统的冷却温度是根据发动机最大功率时的状态进行设置，以保障充份的冷却散热效能。
这样会导致发动机非满负荷运转状态下的汽车油耗和废气排放增加，影响经济性能和环保效益。
现代发动机可以通过调整冷却液温度设定点来改善发动机和冷却系统在部分负荷时的性能。
由于为保障冷却系统的冷却效果及时、准确、可靠，冷却系统以金属温度为依据进行调控。
而发动机工作温度的最大值又取决于排气门周围区域最高温度，所以可根据排气门周围区域温度极限值调整冷却液或金属温度设定点。
升高或降低温度点后果影响各不不同，具体采用哪种方式要根据设计目的来决定。
2.1 提高温度设定点
提高工作温度设定点是最常见的一种方法。
对于降低发动机损耗和废气排放以及提高冷却系统效果有着直接影响。
提高工作温度使得发动机机油温度上升，从而降低发动机摩擦磨损和燃油消耗。
实验证明，冷却液排出温度提高到150℃，气缸温度就会达到195℃，油耗下降4%到6%。
如果冷却液温度处于90到115℃之间，发动机机油的最高温度会达到140℃，非满负荷状态下的油耗下降10%。
同时，提高工作温度有助于提升冷却系统工作效率。
提高冷却液或金属温度有利于发动机更好地散热，从而可以降低冷却液的流速，减小水泵的额定功率，最终达到减小发动机的功耗的目的。
2.2 降低温度设定点
降低冷却系统的工作温度能够有效加强发动机充气性能，降低进气温度，从而对燃烧过程、燃油效率和废气排放产生积极影响。
降低温度设定点可以降低发动机损耗，延长零件使用寿命。
实验证明，气缸盖温度降低到50℃，可保证在不发生爆震的前提下点火提前角提前3℃A，充气效率上升2%，有助于更好的设置压缩比和相关参数，提高燃油效率，降低尾气排放。
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体现在冷却水套的结构设计与冷却液流速的设计中。
通过对不同部位的精确设计，产生不同的冷却液流速，从而提高冷却效果。
一般通过减小冷却液通道的横截面，提高流速，减少流量来实现。
冷却水套和水泵规格型号的选择是精确冷却系统的设计关键，要以保证低速大负荷状态下关键区域工作温度要求为标准。
根据负荷不同，发动机冷却液流速从每秒1米到每秒5米，波动范围较大。
所以在选择水套和设计冷却系统时要从统筹全局，发挥最大效能。
实验证明，精确冷却系统能够在全发动机工作转速范围内使冷却液流量可下降40%。
对气缸盖上冷却水套的精确设计，可使普通冷却道流速提高186%，气缸盖传热性得以大幅提高，气缸盖金属温度降低到60℃。
3.2 分流式冷却系统
在分流式冷却系统中，气缸盖和气缸体各自拥有独立的冷却回路，气缸盖和气缸体工作温度互不影响，使得发动机各部位都能够在各自的最佳工作温度下工作。
冷却系统的整体效率达到最大。
各个冷却回路根据自身技术要求进行独立工作，使得发动机温度分布趋于理想状态。
所谓理想的发动机热工作状态是气缸盖温度较低而气缸体温度相对较高。
气缸盖温度较低可提高充气效率，增大进气量，进而促进完全燃烧，增加输出，减少一氧化碳、碳氢化合物和氧化氮的排放。
气缸体温度较高会增大润滑，提高燃油效率，降低缸内压力和温度的极限值。
实验证明，使用分流式冷却系统缸盖和缸体温度可相差100℃。
在气缸温度150℃情况下，缸盖温
度可降低50℃。
整体油耗降低4%到6%，非满负荷状态下碳氢化合物减少20%到35%。
节气门全开状态下，缸盖和缸体温度可设定为50℃和90℃，实现节能减排的目标。
3.3 可控式发动机冷却系统
传统的发动机冷却系统是以满足发动机满负荷运转状态下的冷却要求而设计的。
这样一来，在非满负荷状态下冷却能力就会超出实际需求，造成发动机功率浪费。
对主要在市区内行驶的轻型车来说，这种情况尤其明显。
市区内行车多数情况下都是非满负荷行驶，冷却系统长时间处于高损耗状态，造成能源浪费。
另外，在特殊情况下，发动机散热会超出正常范围，达到一个极高的峰值，为保障这种情况下的散热需要，传统冷却系统往往体积较大，导致冷却效率降低，增大了冷却系统的功率需求，延长了发动机暖机时间。
可控式发动机冷却系统能够妥善解决上述两个问题，它采用与传统被动式冷却系统截然相反的工作机制，能够根据当前冷却需要调整冷却功率。
可控式发动机冷却系统由传感器、执行器和电控模块组成。
传感器将目标温度信号发送给电控模块，模块根据设定参数将信号发送至执行器，从而实现冷却量的调整。
实验证明，使用可控式冷却系统，可以节省燃油2%到5%，减少一氧化碳排放20%，碳氢化合物排放10%。
可控式冷却系统具有较快的响应能力，可将冷却温度保持在设定点的±2℃范围，不仅可以有效减少发动机暖机时间，还可以长时间保障冷却系统处于极限工作水平，缩小发动机冷却温度和金属温度的波动范围，减少循环热负荷造成的金属疲劳，延长部件寿命。
4 结束语
综上所述，现代先进发动机冷却系统能够有效改进冷却效率，降低能耗，减少废气排放。
现代冷却系统的最大优势与特点就是实现了可控性，能够对在发动机结构保护工作中起到重要作用的技术参数，比如金属温度、冷却液温度和机油温度等实现调控，从而保证发动机始终处于安全工作状态。
能够根据工作的不同需要及时采取不同能效水平，在保障发动机整体性能的前提下，最大程度地节省燃料、降低排放。
从设计和使用性能角度看，分流式冷却与精密冷却功能上形成互补，结合使用效果更加理想。
该结构使冷却液直达关键散热部件，降低温度峰值，整体温度分布趋向平缓，使得发动机保护能力、燃油经济性和排放性等多种指标同时达到理想状态。
参考文献
[1]张金柱.现代发动机冷却系统的发展趋势[J].山东内燃机，2005（3）.
[2]张明.浅议发动机冷却系统[J].商业经济，2009（13）.。