汽车发动机冷却系统的发展与现状VIP专享VIP免费

2002年5月农机化研究第2期-129-汽车发动机冷却系统的发展与现状卢广峰1，郭新民1，孙运柱2，尹克荣1，牟晓玉3（1.山东农业大学机械电子工程学院，山东泰安271018；2.东营市公路局，山东东营257091；3.山东农业大学林学院，山东泰安271018）[摘要]早期的发动机冷却系统虽能满足汽车的基本使用要求，但在满载或者恶劣的环境中容易出现问题。在当今日益重视环境保护、提倡节能和舒适性的情况下，发动机的结构、性能和汽车整体性能都有很大的发展，冷却系统正朝着轻型化、紧凑化和智能化的方向发展。为此，重点介绍了国内外汽车发动机冷却系统的研究及发展情况，并做了简要分析。[关键词]冷却系统；冷却介质；冷却机理[中图分类号]U464.138[文献标识码]A[文章编号]1003─188X(2002)02─0129─031发动机冷却系统向智能化方向发展发动机冷却系统是汽车的重要构件。汽车水冷发动机冷却系统主要由发动机冷却水套、冷却水泵、节温器及冷却风扇等部件组成，如图1所示。传统冷却系统采用的是冷却风扇或离合器式冷却风扇，两种风扇均由发动机曲轴通过皮带驱动，其冷却调节的灵敏度不高，功率损失也很大。为解决这个问题，就出现了自控电动冷却风扇。最早的汽车电动冷却风扇出现在1981年3月的美国专利文件中(专利号US4257554)[1]。该专利首先提出了用电动冷却风扇取代皮带驱动的冷却风扇，根据发动机温度和负荷情况的不同，实现风扇的运转，避免了发动机驱动冷却风扇的功率损失，缩短了发动机的预热时间，减少传热损失。然而，该项专利技术由于没有采用护风罩，降低了风机的容积效率，同时引起风机总效率的降低，最终只能应用在热负荷比较小的轿车散热器上。1985年，德国大众汽车公司在中国申请发明专利(专利号CN851095/A)[2]。该项专利在汽车散热器前方设置空气吸入口和辅助通口，加快了散热器的冷却速度，减少了电动风扇的电能消耗。但辅助通风口从下向上吸入冷却空气，很容易将道路上的尘土、杂物吸入，造成散热器脏污和堵塞，使散热器的散热效率降低。1989年，美国发明专利(专利号US4875521)[3]首次在载重汽车上采用电动单冷却风扇，风扇布置在散热器中部，叶片直径较大，驱动功率也较大。1992年，美国发明专利“机动车发动机的通风系统”(专利号US5269264)[4]将电动冷却风扇布置在散热器前方，根据发动机温度的高低，冷热气阀可以交替开闭。123451.空气蒸气阀2.散热器3.节温器4.水泵5.气缸盖出水管6.气缸盖喷水管7.气缸盖放水阀8.机油冷却器9.放水阀图1发动机水冷却系统韩国现代汽车公司生产的奏鸣曲(SONATA)牌轿车，用两个相对独立而又相互联系的电子控制的冷却风扇—散热器冷却风扇和冷凝器冷却风扇，对冷却液温度和空调冷凝器温度进行多级联合控制。该系统可以根据冷却水温度和空调系统的工作状态，6987[收稿日期]2001-12-17[指导教师]山东农业大学郭新民教授[作者简介]卢广锋（1977-），男，山东济南人，山东农业大学机械电子工程学院99级研究生，研究方向为内燃机冷却系统的智能控制。2002年5月农机化研究第2期-130-综合调节冷却能力[5]，减少了在低温时发动机的传热损失、功率损失和过度磨损，抑制了发动机过热的发生，降低了燃油消耗率[6]。冷却风扇由传统控制方式转化为智能控制方式，散热风扇的冷却能力随着发动机散热的需要而自动精确地调节，提高了发动机的预热速度，使其始终保持最佳工作温度，而且避免了能源的大量浪费，其中减少风扇功率消耗90%，节省燃油10%。1999年，法雷奥（Valeo）公司提出了在发动机上配置名为Themis（智能热调节系统）的新型电子调节系统，来改善发动机的冷却性能。它实现了水泵和缸体的分离，泵的流量和通风装置都通过发动机的ECU来进行调整和控制，便于水泵的安装，而且远离缸体这一热源后，水泵可以用塑料制成，既降低了成本，又减轻了水泵的重量，达到了水泵的转速随水温的变化而变化，进一步降低传热损失和机械损失，降低了污染和油耗的目的。1994年，台湾裕隆汽车公司申请专利（专利号94119819），提出了在冷却系统中装置可调转速电动水泵的设计。以反馈控制水泵冷却液流量，其主要是根据水温、节气门位置、车速等的传感器所传给ECU（微处理器）...