浅析冷却系统

    1 概述
    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。一些关键区域，如排气门周围散热问题需优先考虑，冷却系统
即便出现小的故障也可能在这样的区域造成灾难性的后果。发动机冷却系统的散热能力一般
应满足发动机满负荷时的散热需求，因为此时发动机产生的热量最大。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。我们希望发动机冷
启动时间尽可能短，因为发动机怠速时排放的污染物较多，油耗也大。冷却系统的结构对发
动机的冷启动时间有较大的影响。
    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。
    2 现代发动机冷却系统的特点
    传统冷却系统的作用是可靠地保护发动机，而还应具有改善燃料经济性和降低排放的作
用。为此，现代冷却系统要综合考虑下面的因素：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。
    先进的冷却系统采用系统化、模块化设计方法，统筹考虑每项影响因素，使冷却系统既保
证发动机正常工作，又提高发动机效率和减少排放。
    2.1 温度设定点
    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，如市区行驶和低速行驶时，会产生高油耗和排放。
    通过改变冷却液温度设定点可改善发动机和冷却系统在部分负荷时的性能。根据排气门周
围区域温度极限值，可升高或降低冷却液或金属温度设定点。升高或降低温度点都各有特点，
这取决于希望达到的目的。
    2.2 提高温度设定点
    提高工作温度设定点是一种比较受欢迎的方法。提高温度有许多优点，它直接影响发动机
损耗和冷却系统的效果以及发动机排放物的形成。提高工作温度将提高发动机机油温度，降
低发动机摩擦磨损，降低发动机燃油消耗。
    研究表明，发动机工作温度对摩擦损失有很大影响。将冷却液排出温度提高到 150

℃，使

气缸温度升高到

195

℃，油耗则下降 4%-6%。将冷却液温度保持在 90-115℃范围内，使发

动机机油的最高温度为

140

℃，则油耗在部分负荷时下降 10%。

    提高工作温度也明显影响冷却系统的效能。提高冷却液或金属温度会改善发动机和散热器
热传递的效果，降低冷却液的流速，减小水泵的额定功率，从而降低发动机的功率消耗。此
外，可采用不同的方式，进一步减小冷却液的流速。
    2.3 降低温度设定点
    降低冷却系统的工作温度可提高发动机充气效率，降低进气温度。这对燃烧过程、燃油效
率及排放有利。降低温度设定点可以节省发动机运行成本，提高部件使用寿命。
    研究表明，若气缸盖温度降低到 50

℃，点火提前角可提前 3℃A 而不发生爆震，充气效

率提高

2%，发动机工作特性改善，有助于优化压缩比和参数选择，取得更好的燃油效率和