黄承彬

[摘要]在我国经济不断发展与人们生活水平不断提升的大背景下，私家车逐渐演变为人们的主要代步工具。作为汽车的“心脏”，发动机需要长时间处于高温状态下，要保证其发挥工作性能，就必须借助冷却系统进行降温。本文就汽车冷却系统匹配的关键技术进行分析。

[关键词]汽车;冷却系统;关键技术

汽车的发展已有一百余年的历史，在相关生产制造技术不断发展以及原材料更新的同时，汽车的五大系统（冷却系统、空气供给系统、润滑系统、燃油供给系统、点火系统）也得到了较大程度的改善。作为汽车的核心组成部分之一，冷却系统的性能，将对发动机的安全性、使用寿命以及燃油性等产生直接影响。从实践的角度分析，汽车装载质量的不确定性以及各地路况之间的差异性，造成了车辆在动力以及油耗等方面的差异，在此背景下，冷却系统匹配是否合理，将关系到汽车的经济性与动力性。

就汽车冷却系统的前期理论计算与后期匹配验证来看，最大扭矩工况以及最大功率工况是两个较为特殊的工况，针对不同的车型，冷却系统的理论计算与匹配验证也存在一定的差异。本文针对轿车的冷却系统匹配进行分析。

一、散热器匹配

从提高散热器散热效率的角度分析，在有限的布置空间内，尽可能地增大散热器的迎风面积，降低芯子的厚度，能够为散热效率的提升创造良好的基础。考虑到高速行车时车辆的冷却系统需要，在散热器匹配中需要充分考虑到迎风面冲击效应。现阶段针对散热器性能改进的措施，大致有以下三种。

1更换散热器材料，如以铝代铜，提高散热器的散热量;

2改进焊接技术，如采用硬钎焊技术等，提高散热器散热量;

3在不提高生产成本、增大空间尺寸的前提下，提高系统压力。

在散热器匹配中，散热器的散热能力是匹配过程中的重要指标，一般采用以下公式进行核算：

Q=K·S（twcp-Tacp）

式中

Q—散热能力（kJ/h）;

K—散熱系数（kj/m2h°C）;

S—散热面积（m2）;

（twcp-tacp）—液气平均温差（°C）。

根据上述公式，在系统压力升高以后，在其他参数不变的情况下，液气平均温差将增大，散热器的散热性能亦随之增大，即可达到提高散热器散热效果的目的。但另一方面，系统压力的提升，也会带来渗漏风险的增加等负面影响。

此外，结合实践经验来看，散热器在使用一年后将会出现局部积垢或者脱焊等现象，进而降低散热器的散热面积以及散热性能。根据相关的数据，散热性能的变换约为3～10%。因此，在散热器匹配中，需要考虑这一因素的影响。

二、水箱匹配

水箱是冷却系统中较为关键的一个组件，从水箱匹配角度来看，尽可能地利用迎面风，能够在一定程度上提高冷却系统的冷却性能。就冷却系统的实际需求而言，系统需要从散热风扇获得的空气流量值与系统自身能够获取的自然空气流量之间存在着较为密切的关联。针对高速公路车辆，多采用前置式冷却系统，因而能够获得足够的自然空气流量。考虑到水箱采用前置式设计，在进行水箱匹配时，可结合实际情况，对水箱的进风口面积进行改进，进而充分利用迎面风。

针对水箱的改进问题，有研究提出了在汽车的前保险杠处开进风口的方式，以增加水箱的正面进风面积，并通过移开水箱前上部横梁的方式，确保水箱能够有一个相对较好的进风口。试验结果表明，此种改进方法能够切实降低水温，进而提高最高车速。就水箱匹配而言，在设计阶段，应当做好水箱进风面积等方面的设计，确保其冷却效果;在校验阶段，需要通过热态模拟试验以及计算机仿真相结合的方式，以验证特殊工况下的冷却性能。

三、冷却液匹配

从冷却液的匹配考虑，其匹配要点主要为冷却液的选用。在冷却液选用阶段，冰点与沸点是需要审慎考虑的两个要素。根据相关的研究，冷却液的冰点、沸点的高低，与冷却系统的压力等因素之间存在着较为密切的关联。根据轿车发动机冷却系统的设计特点，在设计时多采用强制循环水冷系统，以冷却液作为冷却介质，通过水泵的强制作用实现冷却液的循环流动，进而达到冷却目的。因此，冷却液的合理选择，能够对发动机的冷却系统形成一定的保护作用，并改善冷却系统的散热效果，提高发动机的功率。

在冷却液的选用阶段，虽然丙二醇型冷却液具有较为显著的优势，但由于成本相对较高，难以实现大范围的推广应用，因而现阶段采用的冷却液仍然以乙二醇型冷却液为主。根据相关的试验结果，乙二醇型冷却液的冰点与其含量之间存在着非线性关系，在进行匹配时，需要考虑这一因素的影响。从冷却液的流向来看，现阶段的设计有从机体水套到缸盖水套的流向以及从缸盖水套到机体水套的流向。

四、冷却水泵匹配

在汽车的冷却系统中，冷却系统的冷却水泵是实现冷却液循环流动的重要组件，考虑其与冷却系统、发动机的匹配程度，对系统的冷却性能有着重要意义。从设计阶段来看，水泵的可靠性，与其水封、轴承之间存在着较为密切的关联，而流量以及扬程等参数的设计，需要根据具体车型的发动机功率而确定，一般情况下，水泵流量应当控制在额定功率的2.3倍左右，扬程一般为0.7～1.5Kpa。

结语

冷却系统是汽车中非常重要的一个系统，根据发动机的工作特性，一般需要在85°C～95°C之间，发动机才能发挥出其最佳性能。因此，汽车冷却系统需要同发动机达到最佳的匹配状态，避免发动机过冷或者过热等现象的发生。针对冷却系统的匹配，需要综合考虑整个冷却系统的热平衡过程，进而实现发动机与冷却系统的最佳匹配。

参考文献：

[1]侯献军，马将森，杜松泽，等.基于CFD方法的整车冷却系统匹配分析[J].汽车技术，2015（11）：11-14.

[2]刘鹏，刘志博.发动机冷却系统匹配浅析[J].重型汽车，2013（2）：16-17.