探究汽车发动机冷却系统

探究汽车发动机冷却系统

                           ,孙海滨

山东腾龙天元橡塑科技有限公司  山东省 德州市 253000

摘要：随着我国经济的发展，人们的生活水平不断提高， 私家车成为人们主要的代步工具。若汽车发动机长期工作在高温 下，则需借助冷却系统降温才能发挥工作性能，满足耐久性、废 气排放等要求。所以说，冷却系统是影响汽车发动机燃油性、使 用寿命、安全性的关键。在发动机工作过程中，经常遇到如何处 理高功率密度的冷却以及热平衡等问题。因此，不但要对发动机 输出高功率，而且还要注重冷却系统的制冷。目前，人们十分重 视对发动机冷却系统的研究，也取得了一定效果。但是，若想让 发动机提高功率，就必须创新技术，在发动机制造中采用先进的 冷却系统，从而更好地完善发动机的工作性能，提高发动机的工 作效率，使发动机在汽车应用中更好地发挥效能。为使汽车发动 机冷却系统很好地完成冷却任务，从事汽车工作的技术人员值得 深入研究相关控制技术。

关键词：汽车、发动机、冷却系统

1 发动机冷却系统

构成发动机冷却系统的主要部件有水泵、节温器、散热器、 冷却风扇等。每一个部件在冷却系统中都起着不同的作用。人们 对发动机的动力性能追求越高，发动机排量的增加就会使缸内的 部件的承受压力增加，这时需要冷却系统给发动机降温，把发动 机工作中产生的热量带走。冷却系统的散热功能和发动机工作带 来的热量相互联系，一旦发动机工作产生热量过大而超出负荷， 就会给冷却系统带来一定损害。所以，在发动机冷却系统工作时 需尽量缩短时间，这样不但不会浪费冷却系统功率，减少发动机 在怠速时排出的污染物，还会给车主带来一定的经济性能，节约 油耗和冷却液。发动机冷却系统要综合考虑发动机内部的摩擦情 况、冷却系统的功率、冷却液的量等。要想更好地保障发动机良 好工作，需降低发动机排气门周围金属的温度。因为在发动机工 作过程中，温度最高的地方是排气门区域的温度。冷却系统冷却 温度的基础是发动机满负荷时最大散热率。当冷却系统和发动机 不能相符合时，就会产生大量油耗，污染物的排放也会增加。要 想改善这个问题，就要把冷却系统工作温度提高。发动机工作带 来的热量会直接影响发动机的使用和冷却效果，技术人员可以将 冷却系统的温度调到 140℃左右，气缸温度上升到 185℃左右，相 对降低油耗，提高冷却系统工作温度和发动机内的机油温度，降 低发动机内的部件磨损，从而减低汽车油耗。提高冷却液温度， 可有效改善发动机和散热器之间的传递效果。水泵的额定功率和 发动机的功率成正比，要想降低发动机的功率，就要降低水泵的 额定功率和防冻液的流速，促使发动机内的部件延长使用寿命。

2 发动机冷却系统的发展

汽车的发展历史已经有一百多年，燃油供给系统、空气供给 系统、冷却系统、润滑系统、点火系统等五大系统也在不断改善。 但是，冷却系统中冷却介质防冻液的主要成分依然是水。水经过 空气的氧化容易生成水垢，而沉淀在汽车水箱内的水垢会影响冷 却系统的散热功能，严重时会导致汽车出现拉缸现象。由此可见， 优质的防冻液对汽车十分重要。冷却系统在汽车故障中也占有一 定比例，目前很多轿车使用带涡轮增压的发动机。因此，需要优 化汽车的冷却系统。发动机的冷循环是利用水泵对流循环，散热 器将冷却液打入缸体的水套内，再经过缸盖，最后从节温器流出， 这是冷却系统工作的主要内容。为了提高发动机的整体性能，设 计工作者要注意冷却系统中的各个部件。要将风扇、水套、散热 器等部件优化匹配，经研究得到仿真计算，以改变风扇的具体结 构，从而提高风扇降温的性能。正确的选择风扇材料，不但能够 提高风扇性能，降低风扇功率，改善风扇结构以阻止气体的回流， 还可大大增强风扇在冷却系统中的效率。在冷却水套设计上，要 对缸垫水孔出水位置、尺寸以及机油冷却器出口位置进行合理调 整，让防冻液能够充分流动。要想提高发动机冷却系统的效率， 需从两个方面入手。首先是新材料的应用及部件结构的新设计， 其次是对部件的智能驱动方式。传统冷却系统中，风扇和水泵的 效率普遍不高，给冷却系统造成了大量的能源浪费。为提高冷却 风扇的效率，用塑料翼形风扇取代圆弧型直叶片冷却风扇。从气 体动力学的角度分析，翼形风扇能够改善风扇流场，提高风扇效 率。另外，塑料表面的光洁度较高，使风扇高效区变宽。传统的 冷却风扇由发动机驱动，装风扇的发动机与装有风罩的散热器必 须分别用弹性支座固定在车架上。为避免在汽车运行中因振动而 引起风扇与风罩相碰，风扇叶轮与风罩的径向间隙的设计数值大 于 15mm，大大降低了风扇的容积效率。风扇的总效率取决于容积 效率、机械效率和液力效率的乘积。传统风扇叶片采用薄钢板冲 压而成，其液力效率液较低，又加传动存在打滑损失，其机械效 率不高，从而导致传统冷却风扇的总效率只有

25%左右。采用电控 风扇后，由电机直接驱动风扇，与原来的皮带传动相比，机械效 率明显提高。电控冷却风扇完全脱离发动机，与风罩、散热器安 装为一体，保证了风扇与风罩的同心度，进一步减小了径向间隙， 导致风扇容积效率容大幅度提高。另外，采用翼形端面塑料和流 线型风罩，使风扇气流入口形成良好的流线型气流，提高风扇的 液力效率液。综合各项措施，最终使电动风扇的效率达到 80%左右。 以高度隔热层为主要手段的绝热发动机的有效热效率，较同类常 规发动机如风冷、水冷，高出 10%～25%。虽然绝热发动机提高了 整机热效率和功率，降低了成本，但受材料和镶涂工艺的限制， 还不能在普通车辆上使用。同时，在高温条件下，发动机的润滑 机油粘度降低，润滑效果变差，需安装专门的散热装置，且气缸 的充气效率会降低 10%～15%。所以，在冷却系统冷却机理上还需 要进一步研究新的冷却技术，从而达到冷却系统对发动机降温的 作用。设计理念上还需强化，实现冷却系统智能化，更好地协调 发动机与冷却系统。要将新技术新设计进行试验，最终投入应用， 进一步发展冷却系统。

3 结论

综上所述，冷却系统对发动机整体性能有着重要影响。所以， 要着重改变冷却系统结构。目前来看，发动机冷却系统还有很大 的改善空间，结构设计上注意综合汽车的整体两大结构和五大系 统进行考虑，从而提高汽车的冷却性能，减少废物的排放量满足 环境要求，降低油耗，带来一定的经济效益。

参考文献：

1、李娜.汽车发动机冷却系统研究中外企业家，2016

2、谢锐波.汽车发动机冷却系统探讨内燃机与配件， 2016

3、宛东.浅谈汽车发动机冷却系统故障诊断与维修内燃机与配件，2016

孙海滨131126198705062136