探究汽车发动机冷却系统

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1、探究汽车发动机冷却系统滨州市技师学院李凯姜甜甜摘要；简述冷却系统对车辆发动机正常、高效工作的重要意义，分析冷却系统的结构特点，提出保养改善建议。关键词：汽车发动机；冷却系统；结构特点；建议1概述随着汽车工业的发展，发动机采用了更加紧凑的设计和具冇更大的比功率，发动机产生的废热密度也随之明显增大。一些关键区域，如排气门周围散热问题需优先考虑，冷却系统即便出现小的故障也可能在这样的区域造成灾难性的后果。发动机冷却系统的散热能力一般应满足发动机满负荷时的散热需求，因为此时发动机产生的热量最大。然而，在部分负荷时，冷却系

2、统会发生功率损失，即水泵所提供的冷却液流量超过所需的流量。我们希望发动机冷启动时间尽口J能短，因为发动机怠速时排放的污染物较多，油耗也大。冷却系统的结构对发动机的冷启动时间有较大的影响。一个正常、高效的冷却系统直接影响着发动机的燃油经济性、加速性、可靠性以及使用寿命。2现代发动机冷却系统的特点传统冷却系统的作用是口J靠地保护发动机，而还应具冇改善燃料经济性和降低排放的作用。为此，现代冷却系统要综合考虑下面的因素：发动机内部的摩擦损失；冷却系统水泵的功率；燃烧边界条件，如燃烧室温度、充量密度、充量温度。先进的冷却系

3、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止常工作，又提高发动机效率和减少排放。2.1温度设定点发动机工作温度的极限值取决于排气门周围区域最高温度。最理想的情况是按金属温度而不是冷却液温度控制冷却系统，这样才能更好地保护发动机。由于冷却系统设定的冷却温度是以满负荷时最大散热率为基础，因此，发动机和冷却系统在部分负荷时处于不太理想状态，如市区行驶和低速行驶时，会产生高油耗和排放。通过改变冷却液温度设定点可改善发动机和冷却系统在部分负荷时的性能。根据排气门周围区域温度极限值，可升高或降

4、低冷却液或金属温度设定点。升高或降低温度点都各有特点，这取决于希望达到的目的。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冇很大影响。将冷却液排出温度捉高到150°C,使气缸温度升高到195°C,油耗则下降4%・6%。将冷却液温度保持在90-115°C范围内，使发动机机油的最高温度为140°C,贝ij油耗在部分

5、负荷时下降10%o提高工作温度也明显影响冷却系统的效能。提高冷却液或金属温度会改善发动机和散热器热传递的效果，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口J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木，提高部件使用寿命。研究表明，若气缸盖温度降低到50°C，点火提前角可提前3°CA而不发生爆震，充气效率捉高2%,发动机工作特性改善，冇助于优化压

6、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屮。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而，提高流速，减少流量，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1m/s到最人功率吋的5m/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

7、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4m/s,大大提高气缸盖传热性,将气缸盖的金属温度降低到60"C。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，气缸盖和气缸休由各口的液流回路冷却，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冇的优势，可使发动机各部分在最优的温度设定点工作。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

8、相对较高。气缸盖温度较低可捉高充气效率，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°C。气缸温度可高达150°C,而缸盖温度可降低50°C,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