發動機散熱處理器及散熱性能分析

宋 飛 高 源

中北大學 山西 朔州036000

0 前言

汽車產業的蓬勃發展,離不開發動機技術的改進,最主要的表現形式就在于設計更加嚴密,運行功率更大。但隨之而來的便是發動機產生的熱量也明顯增多,尤其是在一些關鍵的設計環節處,過多的熱量會損壞一些汽車部件,進而影響汽車的行駛性能。因此,汽車的散熱處理就顯得尤其重要,尤其是在發熱最嚴重的汽車發動機處,因為此時發動機產生的熱量最大。由于冷卻系統最主要的方式是通過水泵使得冷卻液進行循環使用,然而,在部分負荷時,冷卻系統會發生功率損失,即水泵所提供的冷卻液流量超過所需的流量[1]。因此一個正常、高效的冷卻系統直接影響著發動機的燃油經濟性、加速性、可靠性以及使用壽命。

1 原理概述

冷卻液在循環過程中不斷吸收發動機運轉所產生的熱量,這也是汽車發動機散熱的基本原理。而散熱器是利用冷卻液吸收熱能進行工作的,簡單來說,是依靠發動機產生的動力帶動水泵的運轉,使得冷卻液在發動機運行的各個環節進行巡回流動冷卻液吸收發動機產生的熱量并將其散發到空氣中的裝置就是散熱器。

散熱器是對汽車內發動機降溫的整個系統的統稱,由冷卻液吸收大量熱之后,同外界的低溫空氣進行熱量交換,如此循環往復。判斷散熱性的性能好壞,很大程度上便是看其能否穩定的保持發動機正常運轉的溫度放熱量與所需的目標溫度是否-致,是決定散熱器的基本性能的基礎。

根據相關的研究報告顯示,將發動機內部的冷卻液橫向截分為數段,以便更好的增大與空氣的接觸面積,其溫度可降低10～15℃。在很多類型的車中,為加速熱量的散發,經常會加裝風扇,以便更好的進行制冷。當使用條件變化時,如外界氣溫高,發動機在低速大負荷情況下工作,要求冷卻強度要強,否則發動機易于過熱。而當外界氣溫低,發動機負荷又不大時,其冷卻強度應弱些,不然就會使發動機過冷。因此,要保證發動機在最佳的溫度下工作,不出現過熱過冷現象,就必須能根據使用條件的變化自動調節發動機冷卻強度[2]。

甚至在挑選合適的氣流運行方向時也需要進行合理的規劃,由于機艙空間小,并且發動機周圍的零部件較多,其中不乏對溫度較為敏感的元器件,如傳感器,橡膠片,ECU 等,嚴重時會損壞甚至致使元器件變形等。

2 常見的發動機散熱問題

2.1 芯管堵塞 由于在汽車的行駛過程中,處于對發動機維護的需要,我們經常性的會更換冷卻液,但如果冷卻液前后使用的品牌或者含量不盡相同,導致相互之間發生化學反應,從而形成一些固體顆粒堵塞循環系統;或者冷卻液中還有部分雜質,在使用過程中吸熱膨脹等,由于水道比較細小,堵塞也較為容易。

2.2 冷卻系統滲水 這應該是車輛中最常出現的問題之一了,不僅僅在發動機制冷方面,甚至在剎車油的使用中也是屢見不鮮的問題。其中最大的制約乃是制冷液的泄露會導致制冷系統的失效,嚴重的則會致使汽車發動機部件的損壞[3]。最常見的滲水問題很大程度上是由于發動機運轉產生的熱量遠遠超過了現有的散熱處理器可以處理的程度,溫度過高極易導致相關裝置的破損;或是由于運行過程中的機械摩擦等。

3 電控冷卻系統

傳統的機械式冷卻風扇、水泵等與曲軸相關聯,很容易出現冷卻水溫偏離正常工作范圍的情況。因此,將傳統的機械式水泵、風扇與發動機解耦,并采用電控式節溫器,實現對冷卻介質的單獨控制是非常必要的。研究內容包括單一部件電控研究、多部件聯合電控研究與控制策略的開發研究[4]。

4 結語

傳統的冷卻系統通常采用機械驅動的冷卻水泵、冷卻風扇和節溫器,受到的影響因素較多,對發動機的要求也較高。導致很多情況下不能滿足發動機實際運行時的散熱需求,無法實現冷卻液溫度在各個工況內的合理控制。因此,采用電子控制手段,通過電子傳感器和芯片進行反饋調節,是未來的發展方向。