关于我国汽车冷却系统的研究

摘要：随着社会经济的发展，汽车工业得到了很大的进步，汽车已成为人们日常生活的重要组成部分。文章通过对汽车整车中轿车的冷却性能进行探究并整理归纳，为汽车在整车试验冷却性能方面提供理论和实践指导。

关键词：整车试验；冷却系统；冷却液；汽车工业；水冷系统；风冷系统

中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）04-0033-02

随着生活水平的提高，物质消费品的要求不断上升，作为高端耐用品的汽车，备受人们青睐，因此人们对汽车的环保、节能、安全和舒适性等方面的要求有所提升。为了迎合顾客的需要，如今各主要汽车厂家的发动机都朝着“可变正时、涡轮增压、缸内直喷”的方向发展，而冷却系统则成为决定其成败的主要原因。

1 汽车的冷却系统

汽车的冷却系统主要分为水冷系统和风冷系统。由于目前风冷系统逐渐被淘汰，所以作者主要介绍汽车水冷系统。它包括冷却风扇、散热器、冷却水泵及节温器等多个组件。它的功用是带走引擎因燃烧所产生的热量，从而保障引擎的温度维持在正常的运转温度范围之内。

2 发动机冷却系统

发动机冷却系统在汽车的构件中有着举足轻重的作用。汽车水冷发动机冷却系统包括冷却水泵、节温器及冷却风扇等多个组件。

2.1 冷却系统的风扇

在传统冷却系统中，主要采用的是电动冷却风扇。这种风扇是由风扇电动机驱动，蓄电池供电。当冷却液到达设定值，风扇开启；冷却液低于设定值或发动机熄火，风扇关闭。这种方式导致低温时风扇频繁起动，高温时无法及时地将热量散发出去，尤其在高温环境下，高速行驶后立即熄火，发动机余热会对周围非金属部件产生较严重的热辐射。

为了提高发动机冷却系统的效率，我们可以采用新的部件结构、材料、工艺，同时对部件采取智能控制的方式来减少能耗。所以，笔者认为可以采用塑料翼型的风扇结构取代之前的圆弧式的冷却风扇来提高冷却风扇的使用效率，节省能源。因为翼形风扇可以使风扇流畅，让风扇的效率和静压得到了显著的提高，风扇高效区显著变宽；与此同时，采用新的工艺使塑料表面的光洁度还得到了提高。同时，风扇采用两级调速控制，如冷却液温度到达90℃，风扇低速运转；当冷却液温度达到115℃，风扇高速运转；发动机熄火后，风扇延迟2～3分钟关闭。未来，风扇转速控制完全有可能向着多极，甚至无极控制的方式转变。这些主要得益于国内汽车生产厂家对汽车主要零部件的技术革新，而作为发动机附件的冷却风扇得到了足够的重视。随着汽车产业的发展，国内的汽车生产厂家资金积累也越来越丰富，使得设计方法更加科学和先进。此外，汽车噪音性能也越发受生产厂家的重视，而发动机的冷却风扇设计目标不再满足于冷却风扇的风量要求，这就促成了发动机冷却风扇低噪声的研究开发。

2.2 冷却系统的冷却液

冷却系统的冷却液采用液态水、防冻剂和各种添加剂调配而成，生产工艺简单，但添加剂的种类、数量以及过程中质量的控制却起着决定作用。优质的冷却液必须具有防腐、防垢、冰点低、难挥发等功能，所以液态水必须经过蒸馏、软化处理。

在中国现行的发动机冷却液的产品标准主要有三个：即交通行业标准《汽车发动机冷却液安全使用技术条件》（JT225-1996）、石油化工行业标准《汽车及轻负荷发动机用乙二醇型冷却液》（SH/T0521-1999）、军用标准《军用长效防冻液》（YLB1006A-1997）。可是这三个标准存在很大的缺陷，主要表现在防腐剂的添加上，比如作为添加剂的钼酸盐硼砂、亚硝酸盐等盐类易与铸铁、低碳钢发生化学反应，对汽车具有损害作用；易挥发的甲醇、乙醇添加剂对人会造成不利的影响；目前使用较多的乙二醇、丙二醇等有机类产品，普遍存在使用寿命长却造价成本高或造价成本低却使用寿命短的矛盾。因此制造出有机物、无机物相结合的混合型的冷却液，从总体上把握二者的优点，克服彼此的缺点，这对于中国的汽车市场来说，必定是一个较好的选择。另外，我国的高等教育为汽车行业培养了大量的技术人才，随着公务车的中国品牌化，冷却系统的冷却液将会迎来一个春天。

2.3 冷却系统的液流回路

传统的冷却系统的液流一般依次通过缸体、缸盖，使其两者之间的温度比较接近，使发动机在充气效率和燃料消耗之间必须妥协。而新型分流式的冷却系统，发动机缸体和缸盖由独立的液流回路冷却，具有不同的温度。理想的分流式系统应该是缸体和缸盖的温度相差100℃，150℃的缸体温度可以减少摩擦，提高燃烧效率，而50℃的缸盖则提高充气效率，在点火提前角提前3°的情况下而不发生爆震，从整体上改善燃油消耗、功率输出和排放。

2.4 冷却系统的温度控制

汽车的冷却系统对于汽车来说是相当重要的，随着科技的发展，冷却系统不再仅仅是一个冷却水循环系统，智能控制系统逐渐走上了历史的舞台。发动机的冷却液温度受到多种因素影响，如发动机的转速、汽车的行驶速度、风扇的转速、外界的环境温度、散热器的散热面积及流量等因素。其关系如下图1所示：

前苏联的试验表明，冷却液和液的温度每提高10℃，发动机的效率提高3.5%～4%，从而节约燃料消耗，但是，冷却水温度过高，使燃烧室和燃烧气体温度上升，使发动机充气效率下降，充气减少，燃烧过程延迟或恶化，油耗增加。发动机的水温变化与各因素之间很难用一个数学方程式来表示，同时，水温的升高与降低是一个缓慢的过程，具有滞后现象，所以，作者建议采用人工控制活动中的人脑的模糊概念和成功的控制策略，将达到满意的效果，故本系统应该采用模糊PID控制器，在线整定PID控制中的比例、积分和微分系数。

3 结语

在进入21世纪以后，汽车得到了飞速的发展，因此笔者认为在以后的汽车整车试验中，应从多角度考虑，重点提高轿车的冷却性能，实现冷却系统智能化，在冷却系统的发展中应用新的技术和工艺，将汽车冷却装置向结构多元和小体积方向发展，以此增强工作的协调性，通过冷却性能的飞跃来促进汽

车产业的不断发展，促进生产力的不断提高。

参考文献

[1] 杨万福.发动机原理与汽车性能[J].北京：高等教育出版社，2004.

[2] 卢广峰，郭新民，孙运柱，尹克荣，牟晓玉.汽车发动机冷却系统的发展与现状[J].农机化研究，2002，（2）.

[3] 蔡兴旺.汽车构造与原理实训[J].北京：机械工业出版社，2008.

作者简介：韩荣（1985-），男，陕西榆林人，广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院助理工程师。