汽車發動機冷卻系統還能改進嗎?

汽車發動機冷卻主要是靠散熱器和風扇嗎。還能有什麼性能上的改進呢?


目前來看,發動機冷卻主要方式當然還是通過水冷,也就是題主所說的,靠散熱器和風扇。

要說冷卻系統性能的改進,其實還是有很大空間的。

目前冷卻系統已經不僅僅專註於「防止發動機過熱」,而且將目光放到了「如何合理利用發動機的熱」

主要目的都是通過更加精密的控制手段,使得整個冷卻系統在行駛過程中提供恰當的冷卻能力,防止發動機過熱的同時,節省油耗。

何大俠已經說了不少,我這邊稍微做下補充

以下內容均是我的一己之見,歡迎大家在評論區探討~

傳統的由曲軸帶動冷卻水泵進行冷卻的方式其實並不是最優

現在常用的的機械水泵流量與發動機轉速成正比,即,轉速越大流量越大。

然而,從車輛冷卻的觀點來看,車輛熱負荷最大的工況往往是低速高載荷的工況(比如爬坡,馱重物等等),轉速較高的工況(比如高速)熱負荷並不大,甚至,在某些情況下還需要降低冷卻能力,防止發動機過冷(如,採用可變進氣格柵)。

因此,現在有的公司提出使用可變流量泵,依據車輛負荷改變水流量:

暖車:低流量或零流量,降低發動機暖機時間,提升發動機性能,節省油耗

正常行駛:依據負荷調整流量

低速高載:採用外部動力提升泵性能,提升水流量,防止發動機過熱

急停熄火:車輛熄火後水泵持續運轉一段時間,降低發動機水溫,防止過熱

同時問題也來了:暖機流量低如何確保暖風芯體獲得足夠的熱?低速高載以及熄火時,水泵從何處取得足夠的能量輸入?甚至泵與風扇的匹配也是問題,何時提高風量最好?何時提升流量最佳?

如今結合汽車熱管理系統以及cfd模擬技術可以更加有效的布置零部件的位置以及冷卻風扇的位置和送風量,未來電動冷卻風扇在控制方面更加精確和高效。

這裡涉及兩個問題:發動機艙布置冷卻風扇控制

發動機艙布置不了解,單說說冷卻風扇

目前常用的風扇的話,有硅油風扇(主要用在商用車上,乘用車已經不常見了),液壓控制風扇(風扇功率隨負荷變化而變化,控制精度好,價格高,主要用在豪車上),以及電動風扇(目前常乘用車常用冷卻風扇)

電動風扇作為目前主流,大趨勢是採用PWM(Pulse Width Modulation)進行控制,優點的話就是,猶如CVT一樣,PWM電動風扇可以實現無級變速,要多少風量給多少風量,實現風量的精密控制,節能環保,省油耗。

冷卻系統不僅僅指散熱器和風扇,發動機內的潤滑系統也起到很重要的冷卻作用。

這個嘛。。一般的乘用車的話,機油什麼的落到油底殼小風吹吹就好啦~連機油冷卻器都不用。雖然說也可以降低發動機溫度,但是跟冷卻水帶走的熱量還是不能比了

補充兩個:

散熱器

從功能上說,散熱器作為冷卻系統的核心部件,它作為一個換熱器的功能應該是不會再有太大變化了;但是,從性能提升的角度來看,還是有很大餘地的:

結構改善:散熱器主要是通過翅片提升換熱面積以及實現對風的導流以提升換熱性能的。根據計算,翅片的結構影響了散熱器70%的性能,因此,改變散熱器翅片百葉窗開窗角及開窗密度,對散熱器性能的提升有很大影響

輕量化:雖然與汽車總體質量相比,散熱器的質量並不大,但是在降車重,減油耗的大趨勢下,在有限空間內實現更強的換熱能力也是散熱器性能提升的方向。

自動變速器油冷器

對於大多數採用液力變距式自動變速器的汽車來說,油冷器是必不可少的。它的變革的話:

風冷式→水冷式 將油冷器從散熱器前搬到散熱器內,首先是冷卻模塊風阻的降低,提升了散熱器前的風量,提高了冷卻系統換熱能力;二是,要實現這樣的轉變意味著整個油冷器的換熱性能需要提升:安裝在散熱器內意味著油冷器尺寸要更加緊湊。

冷卻→加熱 隨著油耗要求越來越關(sang)愛(xin)環(bing)境(kuang),變速箱油低溫狀態時粘度過高,阻力過大也成了工程師的心頭之痛,因此,現在的油冷器不光要在行駛時防止油溫過高,還要再暖車時儘快提升變速箱油溫,降低阻力,減少油耗。

總結下:

1.針對泵、閥、風扇:利用電子控制的方式,實現對各個元件的精密化控制,做到冷卻性能與發動機放熱需求的匹配

2.針對各個元件,使其緊湊化,輕量化,提升性能,降低重量

3.油耗,油耗。無論精密控制也好,輕量化也好,都是為了降低油耗而對冷卻系統提出的更高的要求。同時,除了冷卻之外,冷卻系統還要提升暖機階段保持、提升發動機、變速箱油溫度的能力,降低車輛在暖機階段的油耗。


汽車冷卻系統改進的空間還是比較大的,傳統的由曲軸帶動冷卻水泵進行冷卻的方式其實並不是最優。 如今結合汽車熱管理系統以及cfd模擬技術可以更加有效的布置零部件的位置以及冷卻風扇的位置和送風量,未來電動冷卻風扇在控制方面更加精確和高效。冷卻系統不僅僅指散熱器和風扇,發動機內的潤滑系統也起到很重要的冷卻作用。


占坑


早就有人想到六衝程的發動機,並且做出了實物,想法我覺得挺牛逼的,在傳統的四衝程發動機後再加一個注水衝程和水蒸發衝程,冷卻效果應該不錯,還利用了氣缸內多餘熱量進行再一次做功,散熱效果應該不錯


日本漂移賽P1上還有往散熱水箱上噴水的辦法,機油冷卻也很重要的,好像還有個往發動機注水的方法不是很清楚這個,但是加大水箱,中冷,油冷的方法屢試不爽,油冷可以提高發動機的工作效率,也能帶走發動機很多的熱量


利益相關,某主機廠發動機cfd工程師。

目前在做新發動機預研,正好參與冷卻系統相關計算和設計。

簡單講下方向:

1.水冷也就是冷卻液冷卻暫時是最好冷卻方法。

2.發動機的冷卻要跟發動機熱負荷、熱管理結合起來,目的就是為了保證發動機本體各部分溫度在比較理想的範圍內運行。

3.目前在用的,或者說發展的方向包括但不局限於,零件電子化(電子水泵、電子節溫器,雙節溫器),為了更加精確的控制冷卻液的溫度和大小循環的開啟、可變流量機油泵(根據需求調節流量,減小水泵帶來的能耗)、分體冷卻(#雙節溫器#,加快暖機溫升速度,更方便控制缸體缸蓋的溫度)

4.目前整體看,發動機向小型增壓直噴方向發展,並且高滾流,分層燃燒等其實都提高了熱負荷,對冷卻的要求也是越來越高。


剛才看了何大俠和李大俠的回答,認為非常好。在李大俠的基礎上,我說說個人想法。

目前發動機冷卻系統整體上還處於一個過渡狀態,沒有一個標準性的技術版本。比如,乘用車,目前早已換裝電子冷卻風扇,風量控制和冷卻效果都要優於傳統皮帶式發動機冷卻系統。客車、公交車等商用車正在換裝電子風扇式發動機冷卻系統。而工程機械上使用的發動機冷卻系統最優版本才是硅油離合器式,相比電子冷卻風扇,其發動機冷卻系統效果還是要差些。所以,如果從應用領域看,汽車發動機冷卻系統還是有改進空間的,至少應該先全部普及電子冷卻風扇式發動機冷卻系統。無級變速電子冷卻風扇式發動機冷卻系統,在發動機節能降噪、發動機水氣溫度控制方面具有智能化,真的應該普及。

作為一個汽車行業的從業者,我認為工程機械和商用車真的是後知後覺,乘用車是先進技術的最先受益者和應用者。國家應該在政策制定上扶持商用車、卡車、工程車等使用先進電子風扇式發動機冷卻系統。


能改進,畢竟現在主流的冷卻方式是風冷和水冷,在冷卻效率上也有提高空間,


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