鄭斯?jié)伞堨o

摘 要：發(fā)動機是汽車的靈魂，決定了汽車的性能好壞。發(fā)動機在快速運轉(zhuǎn)的時候會產(chǎn)生很多熱量，如果這些熱量沒有散失，會嚴重影響汽車零部件的運轉(zhuǎn)，從而影響汽車的正常使用。汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)伴隨著汽車的發(fā)展而有了很大的改善。文章簡單介紹了發(fā)動機冷卻系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，針對冷卻系統(tǒng)的特點，介紹了這一領(lǐng)域的幾個發(fā)展方向，使得汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)更加優(yōu)化、完善，發(fā)動機性能得到顯著的提升。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機冷卻系統(tǒng)；發(fā)展方向；提升

前言

隨著汽車輕量化技術(shù)等發(fā)展，現(xiàn)代汽車領(lǐng)域?qū)Πl(fā)動機的設(shè)計理念趨向于緊湊、單位面積功率大等方向。這樣的設(shè)計就導(dǎo)致發(fā)動機的強化程度越來越高，發(fā)動機工作的時候產(chǎn)生的熱流密度也就非常大。這個產(chǎn)生的熱流也是妨礙發(fā)動機進一步提高效率，改進性能一大因素。發(fā)動機冷卻系統(tǒng)就是為了解決發(fā)動機高速工作時熱流的冷卻和熱平衡。除此之外，冷卻系統(tǒng)還對發(fā)動機的排放有影響，越來越嚴格的排放標(biāo)準(zhǔn)對冷卻系統(tǒng)也提出了更高的要求。發(fā)動機冷卻系統(tǒng)已經(jīng)成為汽車領(lǐng)域里關(guān)鍵的技術(shù)，對提高發(fā)動機性能和經(jīng)濟性都有很大的幫助。因此，對發(fā)動機冷卻系統(tǒng)進行更深入的研究也就具有了更加重要的意義了。

1 現(xiàn)代汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的變現(xiàn)對發(fā)動機性能的影響越開越重要，所以冷卻系統(tǒng)的不斷完善成為了行業(yè)的趨勢。目前對發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的研究主要包括：（1）外冷卻研究，它主要包括系統(tǒng)各部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計、各缸的水流分布、冷卻熱散系統(tǒng)的合理匹配。它的目的是提高冷卻系統(tǒng)的冷卻效率。（2）內(nèi)冷卻研究，它主要涉及的是零部件的可靠性和熱負荷性能，再加上固液耦合問題。

2 發(fā)動機冷卻系統(tǒng)發(fā)展趨勢

結(jié)合現(xiàn)在汽車所面臨的問題及現(xiàn)代科技的發(fā)展趨勢，發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的發(fā)展方向主要有以下幾個方面：

2.1 發(fā)動機熱管理技術(shù)

發(fā)動機冷卻系統(tǒng)考慮的是冷卻零部件的冷卻散熱情況，并沒有全面考慮發(fā)動機整體的熱處理。發(fā)動機熱管理技術(shù)則是從發(fā)動機甚至整車的熱處理去研究?，F(xiàn)在很多研究人員開始把發(fā)動機冷卻系統(tǒng)整合到熱管理中，對整車的熱冷卻進行研究，研究該系統(tǒng)對整體性能的影響，這樣可以更大限度的發(fā)揮發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的冷卻效果，大幅提高整車的性能。發(fā)動機熱管理系統(tǒng)通過提高能源利用率，降低排放，從而增加汽車發(fā)動機的性能，提高了汽車的環(huán)境適應(yīng)能力，增加車輛的可靠性，同時也大大降低了汽車的維護費用。熱管理技術(shù)具體內(nèi)容包括：使用性能更好的熱傳遞介質(zhì)來增加換熱量；使用先進的計算機芯片來控制整車的熱管理系統(tǒng)，更加智能化、準(zhǔn)確化；采用核態(tài)沸騰熱傳相結(jié)合的冷卻機制；用高導(dǎo)熱材料來做換熱器；科學(xué)合理的優(yōu)化散熱器的設(shè)計；提高預(yù)熱存儲系統(tǒng)性能，增加廢熱的循環(huán)利用。美國把發(fā)動機熱管理技術(shù)列為21世紀商用車計劃的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2.2 冷卻系統(tǒng)的智能化和可控化

智能化是目前各個領(lǐng)域都在追求的目標(biāo)，汽車領(lǐng)域作為工業(yè)的重要組成部分，自然對智能化有更高的追求。發(fā)動機冷卻系統(tǒng)雖然有了幾十年發(fā)展，但是傳統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)還是屬于被動式工作，對發(fā)動機散熱狀態(tài)控制有限，也大大限制了發(fā)動機的發(fā)展。不過隨著計算機技術(shù)等先進科技的快速發(fā)展，電控零部件技術(shù)也更加成熟，把這些先進的技術(shù)應(yīng)用到汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)，那么就可以智能化、自動化的對發(fā)動機甚至整車的熱處理進行控制。

冷卻風(fēng)扇和冷卻水泵是最傳統(tǒng)的發(fā)動機冷卻系統(tǒng)，目前還被廣泛使用。發(fā)動機的轉(zhuǎn)速決定了冷卻系統(tǒng)冷卻介紹的流量，雖然在一定程度上起到了散熱作用，但是它并沒有按照發(fā)動機實際的需要進行工作，所以它的工作存在很大的不合理性。這樣的工作狀態(tài)，也會大大傷害零部件，降低使用周期。如果采用計算機控制冷卻水泵和風(fēng)扇等部件的運行，通過傳感器把發(fā)動機實際需要量傳輸給計算機，再通過計算機進行任務(wù)分配，這樣就可以提供合理的冷卻流量，降低能耗、提升性能，這樣就實現(xiàn)了發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的智能化和可控化。

2.3 發(fā)動機冷卻介質(zhì)流動的合理組織

2.3.1 水腔內(nèi)冷卻水流動的組織

水腔內(nèi)冷卻水流動的組織是影響閉式強制循環(huán)冷卻系統(tǒng)的性能最主要最直接的因素。為了提高性能，研究人員開始優(yōu)化冷卻水套結(jié)構(gòu)，合理安排流場分布，適當(dāng)?shù)睦鋮s水流量和壓力等。

1992年，“精確冷卻”的概念被CloughM.J提出來。從名字我們就可以理解，他就是要用最少的冷卻來獲得最合理的熱分配。這種冷卻系統(tǒng)的關(guān)鍵在于冷卻水套的尺寸和相應(yīng)的冷卻水泵，得滿足發(fā)動機低速高負荷工作時熱處理。CouetouseH.等人提出分流式冷卻系統(tǒng)的設(shè)計，即氣缸蓋和氣缸體有不同的冷卻回路，使得氣缸蓋和氣缸體具有不同的溫度。理想的情況是汽缸蓋溫度低，有利于進氣和排放，缸體的溫度高，這樣減少摩擦損失，增加能源利用率。

通過分析精確冷卻系統(tǒng)和分流冷卻系統(tǒng)，兩者各有優(yōu)缺點。兩者相結(jié)合，能得到更好的使用效果，對發(fā)動機性能也能有更大的提升。

2.3.2 空氣側(cè)冷卻空氣流動的組織

冷卻水從發(fā)動機機體帶走的熱量主要通過散熱器排入大氣中，增壓發(fā)動機還需要利用冷卻空氣對增壓空氣進行中冷，因此，車輛迎風(fēng)空氣側(cè)冷卻空氣流動的組織在很大程度上制約著冷卻水冷卻效果，同時也影響發(fā)動機的工作性能。

由于空氣側(cè)部件空間安裝分布對空氣流動和溫度分布影響顯著，故關(guān)于空氣側(cè)部件空間布置的研究也較多，風(fēng)扇是研究的焦點。針對傳統(tǒng)的中冷器-散熱器-風(fēng)扇布置順序的冷卻模塊（CRFM），Delphi汽車公司提出了新的中冷器-風(fēng)扇-散熱器布置順序的冷卻模塊（CFRM）概念，即將風(fēng)扇置于中冷器和散熱器之間。在相同的運行條件下，CFRM能顯著改善空氣側(cè)的溫度分布，CFRM的空氣流量較CRFM高16%。

總之，只有對冷卻系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)進行深入地研究，多方面尋求提高冷卻性能的有效途徑，合理利用和發(fā)揮各個方法的潛在優(yōu)勢，才能實現(xiàn)冷卻系統(tǒng)的高效化和低耗化，進而從整體上提高發(fā)動機的性能。