排放性能。
    2.4 精确冷却系统
    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。在精确冷却系统中，
热关键区，如排气门周围，冷却液有较大的流速，热传递效率高，冷却液的温度梯度变化
小。这样的效果来自缩小这些地方冷却液通道的横截面，提高流速，减少流量。
    精确冷却系统的设计关键在于确定冷却水套的尺寸，选择匹配的冷却水泵，保证系统的
散热能力能够满足低速大负荷时关键区域工作温度的需求。
    发动机冷却液流速的变化范围相当大，从怠速时的 1 m/s 到最大功率时的 5 m/s。故应将冷
却水套和冷却系统整体考虑，相互补充，发挥最大潜力。
    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 40%。对
气缸盖上冷却水套的精确设计，可使普通冷却道的流速从

1.4m/s 提高到 4 m/s，大大提高气

缸盖传热性，将气缸盖的金属温度降低到

60

℃。

    2.5 分流式冷却系统
    分流式冷却系统为另外一种冷却系统。在这种冷却系统中，气缸盖和气缸体由各自的液流
回路冷却，气缸盖和气缸体具有不同的温度。分流式的冷却系统具备特有的优势，可使发动
机各部分在最优的温度设定点工作。冷却系统的整体效率达到最大。每个冷却回路将在不同
冷却温度设定点或流速下工作，创造理想的发动机温度分布。
    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。温度低且进气量大可促进完全燃烧，降低

CO，HC 和 NOx 的形

成，也提高输出功率。较高气缸体温度会减小摩擦损失，直接改善燃油效率，间接地降低缸
内峰值压力和温度。分流式冷却系统可使缸盖和缸体温度相差

100

℃。气缸温度可高达

150

℃，而缸盖温度可降低 50℃，减少缸体摩擦损失，降低油耗。较高的缸体温度使油耗降

低

4%-6%，在部分负荷时 HC 降低 20%-35%。节气门全开时，缸盖和缸体温度设定值可调

到

50

℃和 90℃，从整体上改善燃油消耗、功率输出和排放。

    2.6 可控式发动机冷却系统
    传统的发动机冷却系统属于被动式的，结构简单或成本低。可控式冷却系统可弥补目前冷
却系统的不足。现在冷却系统的设计标准是解决满负荷时的散热问题，因而部分负荷时过大
的散热能力将导致发动机功率浪费。这对轻型车辆来说尤为明显，这些车辆大多数时间都在
市区内部分负荷下行驶，只利用部分发动机功率，引起冷却系统较高损耗。为解决发动机在
特殊情况下过热的问题，现在的冷却系统体积较大，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一般包括传感器、执行器和电
控模块。可控式冷却系统能够根据发动机工作状况调整冷却量，降低发动机功率损耗。在可
控式冷却系统中，执行器为冷却水泵和节温器，一般由电动水泵和液流控制阀组成，可根
据要求调整冷却量。温度传感器为系统的一部分，可迅速把发动机的热状态传给控制器。
    可控式装置，如电动水泵，可将冷却系温度设定点从 90

℃提高到 110℃，节省 2%-5%的

燃油，

CO 减少 20%，HC 减少 10%。稳定状态时，金属温度比传统冷却系统的高 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。从 110℃下降

到

100

℃只需 2 s。发动机暖机时间减少到 200s，冷却系统工作范围更贴近工作极限区域，

能够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。

 

    3 结论
    前面介绍的几种先进冷却系统具有改善冷却系统性能的潜力，能够提高燃油经济性和排
放性能。冷却系统的能控性是改善冷却系统的关键，能控性表示对发动机结构保护的关键参
数，如金属温度、冷却液温度和机油温度等能够控制，确保发动机在安全限度范围内工作。