現代汽車發動機冷卻系統發展特點
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【摘 要】結合實際，對現代汽車發動機冷卻系統發展特點進行研究，首先闡述現代發動機冷卻系統的設計重點內容，其次詳細論述發動機溫度設定點要點，最后探討了現代冷卻系統發展方向，希望研究能給該領域的研究人員提供一些參考。
【關鍵詞】現代汽車；發動機；冷卻系統；發展特點
0前言
汽車的某些部分散熱問題是非常關鍵的，比如排氣門等部分，即使冷卻裝置出現任何微小的問題也會導致非常嚴重的問題，甚至引發巨大的安全事故。因此發動機散熱與運行功率成正比的關系，所以冷卻系統必須要滿足發動機運行的最大功率要求，這樣才能滿足在最大功率的運行之下其散熱性能符合要求。但是這樣的情況下也會存在一定的弊端，那就是行駛過程中出現功率損失的問題。從實際情況來分析，冷卻液在工作中實際流量會超出散熱所需要的流量。此外，結構合理、性能優越的冷卻系統可以大大降低汽車的冷啟動時間。在冷啟動之下，汽車的油耗會大幅提升，所排放的污染物也會持續的增加。由此可見，冷卻系統給汽車發動機的燃油經濟性、運行的穩定性以及使用壽命都產生了比較直接的影響。
1 現代發動機冷卻系統的設計重點
傳統冷卻系統只是單純的通過發動機來進行冷卻，并且能夠充分的保證發動機處于正常工作范圍內?，F代發動機設備的研發和應用，具備更強的燃料經濟性與污染排放性降低的要求。從這個角度出發，當前的發動機設計與制作的過程中應該從以下幾點出發：發動機摩擦損失；發動機冷卻水泵功率；燃燒邊界，比如沖量密度、充量溫度等，這些方面主要與冷卻液溫度的設定存在直接的關系。
2 溫度設定點
傳統冷卻系統中的冷卻溫度主要是根據發動機的最大功率的基礎上來進行設置的，以保證其冷卻與散熱的效果。但是這種情況下會造成發動機在非滿負荷的運行之下油耗的上升與廢氣排放量的增加，經濟效益比較差，環境污染也比較嚴重?，F代化發動機的冷卻液調整溫度可以改善發動機與冷卻系統在部分負荷之下的性能。因為可以充分的保證冷卻系統的冷卻更加的及時、準確，冷卻系統需要按照金屬溫度來進行必要的調整。而發動機的工作問題最大程度上又與排氣門周邊問題存在直接的聯系，這就能夠依據其周邊區域溫度限值來確定冷卻液或者金屬溫度的設定點。升高或者降低溫度會產生不同的影響，無論哪種方式都要按照設計要求來確定。
2.1 提高溫度設定點
提升工作溫度是目前比較常見的一種方法，其可以直接降低發動機的損耗與廢氣的排放，最終可以促進冷卻效果的提升。提高工作溫度還可以實現發動機油溫的提升，有效的避免發動機磨損嚴重與油耗增加問題的出現。經過大量的實踐經驗總結分析可以發現，冷卻液排出溫度提升到150℃，氣缸溫度就會上升到195℃，此時油耗下降4%-6%。如果冷卻液溫度在90-115℃之間，此時最高溫度差為140℃，非滿負荷時可以實現油耗降低10%。同時，采用提升工作溫度的方式也能夠實現冷卻系統工作效率的提高。提升冷卻液與金屬溫度可以更好的幫助發動機有效的散熱，還能夠降低冷卻液的流動速度，最終達到降低功耗的效果。
2.2 降低溫度設定點
降低冷卻系統溫度可以實現提升發動機的充氣性能，并且還能夠降低進氣溫度，從而可以消除燃燒過量、廢氣產生等影響。降低溫度可以全面的降低發動機的損耗，使用壽命可以延長。經過試驗總結發現，氣缸溫度如果降低到50℃，能夠確保在不發生爆震的前提下點火提前3℃A，充氣效率提高2%，燃油效率提升，尾氣污染降低。
3 現代冷卻系統發展方向
3.1 精確冷卻系統
精確冷卻的特性主要是體現在冷卻水套結構設計與冷卻液的流速設定方面，針對于不同部分的設計可以確定不同冷卻也的流速，進而可以實現冷卻效果的提升。通常情況下，減少冷卻液的通道與橫截面，可以有效的提升流速。冷卻水套與水泵的規格型號的確定是精確冷卻設計的工作，從而可以保證在低速高負荷運行之下溫度處于最佳范圍內。按照發動機運行負荷的不同，冷卻液流速可以確定在每秒1米與每秒5米之間，變化范圍比較大。因此，在選擇水套與冷卻系統設計的過程中，應該從全局的角度出發，使得其能夠發揮出更大的功能。經過大量的試驗總結分析發現，精確冷卻系統能夠發動機正常轉速運行范圍內其冷卻液流量下降40%。氣缸蓋冷卻系統的精確設計，能夠使得普通冷卻通道流速提升186%，氣缸蓋傳熱效果大大提升，其溫度會下降到60℃。
3.2 分流式冷卻系統
分流式冷卻系統在設計的過程中，氣缸蓋與氣缸體各自都有獨立的冷卻系統回路，該兩部分的工作溫度并不會產生直接的影響，所以整個發動機的部位都會在最佳的工作溫度之下進行工作，此時的冷卻系統效率也最高。各個冷卻系統的回路都是單獨工作的，發動機的溫度也處于最為合理的范圍內。理想的發動機熱工作狀態是氣缸溫度比較低而氣缸內部的液體溫度比較高。氣缸蓋溫度的提升能夠大大提升系統的充氣效率，進氣量也會有所增加，可以使得燃燒效率更高，輸出功率也會有所提升，并且能夠降低污染物的排放量。氣缸溫度比較高的情況下會使得潤滑效果更高，燃燒工作效率也會更高，此時的內部溫度與壓力的極限值也會有所下降。經過大量的實踐經驗總結分析發現，分流式冷卻缸蓋與缸體溫度之間可以達到相差100℃。氣缸溫度下降150℃，缸蓋溫度就能夠降低50℃，整個系統運行的油耗會下降4%-6%，如果是在非滿載負荷的工作狀況下，排放物可以降低20%-35%。
3.3 可控式發動機冷卻系統
傳統發動機的冷卻系統是根據其滿載的工作條件之下進行設計確定的。這種情況，非滿載負荷的工作條件之下會直接超出實際工作的需要，從而導致了系統功率的浪費問題存在。針對于主要行駛區域為市區道路的車輛來說，這種情況比較普遍存在。市區道路的車輛絕大多數都是非滿載負荷條件下運行，冷卻系統會長期處于高損耗的條件下，并且會導致能源浪費嚴重的問題存在。此外，對于特殊條件下，發動機散熱也會直接超出規定的峰值，為了能夠滿足散熱工作的需要，傳統冷卻系統的體積會變得更大，從而導致了冷卻效率的下降，冷卻系統的功率需求也會大大提升，發動機暖機時間就會比較長。可控式發動機的使用可以有效的解決上述存在的問題，其主要的組成結構部分就是傳感器、執行器與電控模塊等部分。傳感器的主要作用就是感受系統的溫度，并且將其信號傳輸到冷卻系統，可以節約燃油2%-5%，并且可以降低一氧化碳排放約20%。該種形式的冷卻系統反應能力比較快，可以冷卻的范圍通常在±2℃以內，并且能夠縮短暖機時間，可以讓冷卻系統處于最佳的工作狀態之下，延長整個設備的使用壽命。
4 結束語
綜上所述，現代發動機的水平得到了很大的提升，具備較高的冷卻工作效率，對于降低能源消耗、廢氣的排放有著非常明顯的優勢，同時也具備較強的可控性，可以更好的保護發動機的各項技術參數，進而可以保證發動機時刻處于最為安全的工作狀態之下。發動機可以根據不同的工作要求來確定合適的能效范圍，在充分滿足整體的使用性能基礎上，能夠實現燃料的降低、排放的降低，大大提升資源利用率。從設計與應用的效果來分析，分流式冷卻與精密冷卻在功能上可以實現互補，并且可以使得其應用的效果更加的明顯。這種結構的散熱部件，在工作中可以保證系統溫度不會出現變化幅度過大的情況，具備較高的經濟性，且會降低污染物的排放，發動機的使用壽命也能夠有效的延長。
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