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1、第1期(总第173期)车用发动机No.1(SerialNo.173)2008年2月VEHICLEENGINEFeb.2008综合评述现代车用发动机冷却系统研究进展成晓北,潘立,鞠洪玲(华中科技大学能源与动力工程学院,湖北武汉430074)摘要:简要分析了发动机冷却系统的发展现状、影响因素及存在的问题;介绍了目前国内外前沿的发动机冷却系统的设计理念和研究方法,如智能化电控冷却系统、精确冷却理念、分流式冷却、空气侧流动以及整车热管理研究等;展望了现代发动机冷却系统实现高效低耗的目标,指出采用电控冷却部
2、件实现精确冷却和分流式冷却的有效整合是行之有效的手段,而整车热管理研究势必会成为全面提高冷却系统性能的主要方法。关键词:汽车发动机;冷却系统;智能控制;热管理;发展趋势预测中图分类号:TK464文献标志码:A文章编号:1001-2222(2008)01-0001-06随着现代车用发动机采用更加紧凑的设计和更要,这不仅与水泵的特性、冷却水套结构密切相关,大的单位体积功率,强化程度越来越高,发动机产生同时还与冷却水水温有关,因为冷却水高温沸腾产的热流密度也随之明显增大,目前几乎所有的发动生的气泡阻力对循环
3、水量有着显著的影响。空气流机强化都面临着如何解决高功率密度下的冷却及热量主要与风扇直径、转速、叶片形状、流阻特性、水箱平衡问题,在满足不断提高的输出功率的同时,又要与风扇叶片相对位置以及机舱背压等因素有关。合具有良好的经济性。此外,日益严格的排放标准也理而有效的冷却水道结构能减少流动过程的涡流、对冷却系统提出了新的要求。冷却系统工作性能的节流等损失,提高关键区域流速的同时避免非关键优劣,直接影响着动力系统的整体性能。开发高效区域的过度冷却,从而大大提高冷却效率。散热效可靠的冷却系统,已成为发动机进一步提高功率、改率则
4、主要与散热器、中冷器等主要散热部件有关,要善经济性所必须突破的关键技术问题。因此,采用求散热器具有足够的散热面积。以上几个因素并非先进的冷却系统设计理念,应用柴油机现代设计技孤立的,而是相互影响和相互制约的,需要综合考虑。术提出设计规范与策略,对柴油机冷却系统进行深目前,高功率密度的增压柴油机由于热负荷和入研究具有十分重要的实际意义。热应力过高,依然存在关键区域冷却不足、零件热疲劳失效、过热产生裂纹等问题。发动机冷却系统冷1影响发动机冷却系统的因素以及目前存却过度和冷却不足都会造成发动机可靠性下降,零在的问题部件磨
5、损加剧,热量不平衡等问题,影响发动机的动水冷式发动机通常采用闭式强制循环冷却系力性和经济性。因此,现代发动机的冷却系统要求统,主要由冷却水套、水泵、风扇、散热器、节温器、循能满足各种工况下运转时的散热需要,保证关键区环管路等组成。由于组成冷却系统部件众多且结构域具有足够的冷却,又要降低整机的散热量,减小对复杂,加上发动机运行工况的多样性,其影响因素也冷却系统的散热要求,提高能量利用率,使发动机具是多方面且错综复杂的。总体来说,影响冷却系统有良好的经济性。的主要因素主要有循环冷却水量、冷却空气流量、冷2现代发动机冷却
6、系统研究现状及发展方向却水道结构和散热效率。循环冷却水量和冷却空气流量主要由散热量决由于冷却系统对发动机性能的影响日益显著,定。对于诸如发动机燃烧室等严重受热的零部件以通过对冷却系统的不断改进来提高发动机性能已成及一些关键的区域,循环水量的控制就显得尤为重为一种有效的手段。对柴油机冷却系统的研究有两收稿日期:2007-12-31;修回日期:2008-01-10作者简介:成晓北(1964),男,河南省平顶山市人,副教授,博士,主要研究方向为发动机流动、燃烧、排放控制与CAE计算分析;chengx-iaobei@s
7、ina.com。2车用发动机2008年第1期[5]个方面:一方面是以提高冷却效率为目的的系统本控式冷却系统也进行了研究,他们利用单片机开身的研究,包括系统各缸水流分布、各部件结构设发出的智能冷却系统实现了对节温器、保温帘和冷计、冷却散热系统合理匹配、系统控制等,称为外冷却风扇的多元联合智能控制,单片机控制电路是基却研究;另一方面是研究冷却系统关键零部件的热于AT89C51单片机开发的。负荷及其可靠性,它更注重研究固液耦合问题,称
8、电控冷却系统可以精确、自动地调节冷却液的为内冷却研究。目前,发动机冷却系统的发展趋势温度,把发动机的工作温度控制在最佳范围,从而主要有以下几个方面。延长发动机的使用寿命,提高发动机的工作效率,降2.1冷却系统的智能化和可控化低发动机的故障率。另外,还可根据汽车的行驶速目前,大部分发动机冷却系统仍属于传统的被度、发动机的冷却水温来综合控制冷却系
