浅谈某商用车发动机冷却系统设计及稳定性分析

莫限启

摘 要：结合实际，对商用车汽车发动机冷却系统设计与稳定性内容进行解析。先是阐述了发动机冷却系统的特点，其次详细的解析商用汽车发动机冷却系统设计与稳定性设计要点，希望研究分析后，可以给相关工作人员提供帮助。

关键词：商用车;发动机;冷却系统;设计;稳定性

1 概述

对于现代化的发动机设计，其中冷却系统的稳定性务必要作为重点考虑的内容，以使其在发动机热量管理中发挥出最大的价值和作用。由于推进此类系统的运用往往并不简单，基本的发动机的暖机以及冷却效率和废气排放控制等都应做出全面分析。需要注意的是，如今投入应用的冷却系统是在被动的状态下运行，且只能在发动机和汽车热分布中被使用到。因此，改进和提升冷却系统势在必行，以借助于先进的设计方式使其达到高效科学地运行，从而根本消除掉以往产生的不良反应。

2 现代发动机冷却系统的特点

对于冷却系统来说，以往多是以保障发动机稳定运行为目标，同时也起着优化燃料消耗和降低排放的功能。因而，现代化的冷却系统具体设计时往往会全面分析以下因素。（1）就发动机而言，应注意其内部的摩擦损失。（2）系统运行时的功率。（3）燃烧室的温度以及充量密度等相关指标。但凡是先进冷却系统的设计都会采用系统化和模块化的方法，以对其中可能产生影响的因素做出全面精细的分析和谋划，从而确保系统运行的科学高效。

3设计与稳定性分析

31 温度设定点

当处于稳态和特定运转速度以及负荷的状态之下，冷却液的温度才可用金属温度表示。而如果是处于其他条件之下，二者的温度可能相同也可能不同。发动机的温度分布并不均匀，其运行时的极限值通常出现在排气门区域。为了能够起到对发动机的切实防护，显然以金属温度控制冷却系统更为合理。对于冷却系统来说，由于其设计的温度是在满负荷状态达到最大散热率的前提下，因此当发动机和冷却系统处在部分符负荷条件下，就会出现高油耗等不太理想的效果。由此可见，对冷却液温度设定点实施改变势在必行，只有这样的设计才能对其中存在的部分负荷状态下不佳的情况予以有效改善。

3.2 提高温度设定点

提高工作温度设定点就当前的设计工作来看仍是比较切实高效的方式，并且受到了广泛的使用。提高温度之下，必定会对发动机的损耗以及冷却系统的运行造成一定的影响。具体来看，工作温度提高之下，发动机的机油温度也会随之上升，相应的其摩擦损耗和燃油消耗将得到显著的优化。提高冷却液排出温度至150℃，此时的气缸温度则升高到195℃，相应的油耗则会出现4%～6%的下降。如果使冷却液处在90℃～115℃的区间，且使发动机机油最高温度达到140℃，相应的处在部分负荷状态下即能实现油耗下降10%的效果。由此可见，工作温度提高之下，冷却系统的运行也会受到一定的影响。另外，要想深度地减小冷却液的流速，可以尝试采用不同的传热方式以优化设计。

3.3 降低温度设定点

对于冷却系统来说，如果降低其工作温度，将会极大地提升发动机的充气效率，而进气的温度则会下降。这样的设计效果，对于燃油效率的提升显然极为有利。一般来看，降低温度设定点也是比较合理的方式，其不仅能够节约运行成本，而且也能降低各个部件的损耗以延长其使用期限。经过具体的测试发现，当气缸温度降低到50℃，且点火提前角提前3°的状态下，并不会出现爆震的情况。不仅如此，其充气的效率和发动机的性能都得到了显著的改善和提升。

3.4 精确冷却系统

该系统的运行效果主要与冷却水套的结构设计以及冷却液的流速有关。对于精确冷却系统来说，其中涉及到的排气门周围等热关键区，相应的冷却液流速较大，并且有着较高的热传递效率。最为明显的则是变化较小的温度梯度，之所以出现这样的效果与通道横截面缩小以及提升流速和减少流量有很大关系。对于精确冷却系统来说，要想高效地推进设计工作，其中涉及到的冷却水套的尺寸以及冷却水泵的匹配务必要高度重视，以确保系统运行的稳定和达到相应的温度需求。由于冷却液的流速变化较大，因此应对冷却水套等涉及到系统运行的方面做出全面分析，以使其相互补充，发挥出最大的效用。有关研究显示，精确冷却系统的作用条件之下，冷却液的流量将下降40%。另外，针对气缸盖冷却水套所展开的精确设计，对于流速的提升以及温度的降低也是极为显著的。

3.5 分流式冷却系统

对于此类冷却系统，缸盖和缸体的冷却分别由其各自的液流回路实施，因而其二者也就有了不同的温度。此类系统的优势还是比较明显的，其能够保障发动机各部分处在最佳温度条件运行，同时还能促使系统的整体效率达到最大。只有缸盖温度较低且缸体温度较高的状态下，才能实现发动机热工作的理想运行。具体来看，缸盖温度较低，能够增大进气量和达到提高充气效率的效果。而缸体温度较高的话，则能起到降低磨损和提高燃油效率的效果。对于分流式冷却系统来说，在其运行过程中，缸体和缸盖将会出现100℃的温度差，磨损和油耗的降低都是在这样的条件下实现的。如果缸体温度较高，那么油耗可降低4%～6%，加上处在部分负荷的条件下，相应的HC可降低20%～35%。另外需要注意的是，当节气门处于全开的状态时，缸盖和缸体的温度都可重新设计为50℃和90℃，从而实现整体改善油耗以及功率输出的效果。

3.6 可控式发动机冷却系统

以往的发动机冷却系统多是处在被动状态下，结构相对来说更为简单且成本也比较低。如今对于冷却系统则有了更高的追求，其中对于满负荷散热问题的处理无疑是系统设计过程中最为核心的部分，而可控式冷却系统的出现恰逢其时。部分负荷运行使得轻型车辆的系统损耗尤为严重，之所以会出现这样的情况，很大程度上与发动机工作不充分有关。对于这类情况，可控式冷却系统显然有着极大的针对性。具体来看，其主要由传感器和执行器以及电控模块等构成。此类系统的优势主要体现在其可伴随发动机的运行实时调整冷却量，以实现降低发动机功率损耗的效果。此类系统中的执行器主要是指冷却水泵和节温器，冷却量的调整就是在其具体运行之下实现的。对于温度传感器，其主要承担的是发动机热状态的传递工作，以施加相应的控制。另外的可控式装置，例如电动水泵，在其作用之下可将系统温度设定点从90℃提高到110℃，不仅节省了燃油，而且还降低了排放。此类系统的响应能力极为迅速，通常可将冷却温度保持在设定点的±2℃范围。下降1℃只需2秒，暖机时间也有了极大缩短。总体来看，此类冷却系统的工作范围与工作极限区域较为接近，因而其对于温度的控制更为高效迅捷，从而极大地减少了各类损耗和功率较低的情况。

4 结论

由以上论述可以看出，当前对于冷却系统的需求还是比较强烈的。而通过本文对几种新型冷却系统的解读和分析，可以发现其中涉及到的温度的控制依旧是极为复杂的内容。而冷却系统要想改进和提升，其中对于发动机的保护以及燃油效率的提升，务必要高度重视。如今随着科技时代的持续深入，冷却系统在发動机中的运行也将更为科学高效，以更好地服务于社会发展。

参考文献：

[1]刘云峰，曾凡柏，何立农，汤海群. 汽车发动机冷却系统稳定性分析与研究[J]. 中小企业管理与科技，2015，（20） .

[2]苑圣耀. 汽车发动机冷却系统的 故障分析及维修建议[J]. 汽车维修技师，2017，（12）

[3]孔民. 汽车发动机冷却系统故障诊断及维修关键技术研究[J]. 内燃机与配件，2018，（1）.

[4]孔民. 汽车发动机冷却系统故障诊断及维修关键技术研究[J]. 内燃机与配件，2018，000（001） .

[5]赵越. 汽车发动机冷却系统检测与维修研究[J]. 科学与财富，2019，（14） .