汽车发动机冷却系统设计及稳定性分析与研究

【摘要】汽车发动机冷却系统是汽车构造中十分重要的组成部分，本文对汽车发动机冷却系统设计及稳定性进行深入的研究分析，具体介绍了汽车发动机冷却系统的特点及工作原理。

【关键词】汽车发动机；冷却系统；设计；稳定性；研究

伴随着汽车发动机冷却系统设计方法的不断优化，汽车发动机冷却系统产生的废热密度也在迅速增加，设计人员在对其进行设计过程中，就必须充分考虑到重要区域的散热问题。不然，即使是一个小小的故障，也很容易造成大面积范围的破坏，大大降低了汽车发动机冷却系统的散热能力，最终导致汽车发动机冷却系统无法正常运行。因此，本文就以汽车发动机冷却系统设计与稳定性为重点研究课题，总结出一些自身的看法与建议。

一、汽车发动机冷却系统的概述

一般来说，人们比较希望汽车发动机冷却时间不要过长，这是因为汽车发动机冷却系统在启动过程中，会排放大量的污染物，需要消耗大量的油，严重破坏了周围环境质量，其次，汽车发动机冷却系统的结构设计也是与其运行时间有着很大的关联，现代的汽车发动机冷却系统已经彻底解决了上述中存在的问题，大大提高了汽车发动机冷却系统的稳定性，有效减少了油耗的过度排放，大大降低了环境污染程度，发动机的热量系统将由总的发动机控制系统进行控制管理，充分考虑到节能环保等方面的问题。

二、汽车发动机冷却系统的特点

传统的汽车发动机冷却系统的主要特点是对发动机起到了很好的保护效果，往往忽视了油耗排放以及燃料污染的问题。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，现代汽车发动机冷却系统从设计、构造、应用过程中，都都应该着重注意这些问题，现代的汽车发动机冷却系统设计最大的特点是采用了大量先进的结构设计形式及设计方法，充分考虑了每一个特殊的因素，加强了汽车发动机冷却系统稳定性的优化设计，使其能够保持在良好的运行状态，在高效率工作的同时，又可以降低油耗的排放，这种设计形式具有十分广阔的发展前景。

2.1温度设定点

汽车发动机冷却系统在实际的应用过程中，由于受到自身原因或其他因素的影响，使得发动机的使用性能无法充分的发挥，这并不是只改变其中一项条件就可以解决的。那么，想要保证发动机的正常运行，提高其整体的使用性能，就必须对汽车发动机冷却系统进行全面的分析和优化，尽可能将冷却液温度保持在合理的范围内，另外，汽车发动机冷却系统温度的最高值是取决于周围区域温度状况的变化，最好是使用金属温度的设定点，这样可以有效的保护发动机不受到损坏。然而，因为汽车发动机冷却系统自身存在的独特性，其冷却温度的高低是完全以散热率为主的，那么，汽车发动机冷却系统运行状态不佳的话，很容易使汽车发动机冷却系统产生较高的油耗。

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℃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性能。提高冷却液或金属温度会改善发动机和散热气热传递的效果，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，可采用不同的传热方式，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°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，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1ms-1到最大功率时5ms-1。因此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，可在发动机整个工作转速范围，冷却液流量下降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. 4ms-1提高到4ms-1，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。

三、结束语

综上所述，可以得知，汽车发动机冷却系统的优化设计对于发动机整体的使用性能有着至关重要的作用，更是汽车发动机冷却系统稳定性的有力保障。因此，相关人员必须高度重视汽车发动机冷却系统设计与稳定性问题，进一步提高发动机的保护能力，减少油耗的过度排放，加强对汽车发动机冷却系统的优化设计，使其充分发挥自身的重要性能，从而确保汽车发动机冷却系统的正常运行，为人们带来更多的便利。

参考文献

[1]王义春，杨英俊.混介动力车辆冷却系统优化设计[J].北京理工大学学报，2004， （1）.

[2]高镜惠，花松.汽车发动机冷却系统的模糊控制[J].小型内燃机与摩托车，2004，（1）.

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