汽車發(fā)動(dòng)機(jī)（汽油機(jī)或柴油機(jī)）在工作時(shí)，與高溫燃?xì)庀嘟佑|的零件最高溫度高達(dá)2000攝氏度以上，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的主要功能就是把受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。一般正常的冷卻水溫在85-110°C之間。 

　　2.發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的類型 

　　汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)主要有以下幾種類型，其特點(diǎn)如表1所示。 

　　目前，汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)常用結(jié)構(gòu)是“冷卻水強(qiáng)制循環(huán)冷卻方式”，具有冷卻可靠、效果好的特點(diǎn)。 

　　3.發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的組成與工作原理 

　　強(qiáng)制循環(huán)水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)主要是由冷卻水套、水泵、散熱器、水管、節(jié)溫器、冷卻風(fēng)扇、膨脹水箱等組成。 

　　其工作原理是利用水泵提高冷卻液的壓力，強(qiáng)制冷卻液在發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水道中循環(huán)流動(dòng)，將發(fā)動(dòng)機(jī)多余的熱量帶走，使其保持在最佳工作溫度。有小循環(huán)與大循環(huán)兩種工作模式。小循環(huán)是指在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)后，溫度較低的冷卻液不會(huì)將節(jié)溫器打開，此時(shí)冷卻液只經(jīng)過水泵在發(fā)動(dòng)機(jī)的水道中進(jìn)行循環(huán)，使發(fā)動(dòng)機(jī)盡快達(dá)到正常的工作溫度。等發(fā)動(dòng)機(jī)溫度上升，冷卻液溫度達(dá)到節(jié)溫器設(shè)定值（一般為80度）時(shí)，節(jié)溫器閥門打開，冷卻液從發(fā)動(dòng)機(jī)水道中流出，經(jīng)過散熱器冷卻后的冷卻液再進(jìn)入人發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷卻循環(huán)，也就是大循環(huán)，使發(fā)動(dòng)機(jī)盡量保持在最佳工作溫度。 

　　4 散熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算 

　　散熱器是冷卻系統(tǒng)中的重要部件，其主要作用是儲(chǔ)存冷卻液，并將冷卻液攜帶的熱量散發(fā)出去，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度，最終達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)降溫的過程。散熱器的合理設(shè)計(jì)，可以更好地保證發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性及可靠性。 

　　4.1 散熱器組成及分類 散熱器主要由兩個(gè)水室及芯體組成，按結(jié)構(gòu)不同可分為管片式和管帶式兩種。（表2） 

　　4.2 散熱器技術(shù)參數(shù) ①散熱系數(shù)：因使用材料，風(fēng)速，水流量不同而不同，現(xiàn)在主要使用鋁制散熱器，其傳熱系數(shù)在同樣條件下較高，制作簡(jiǎn)單，質(zhì)量小，成本低。②空氣阻力：主要和芯體結(jié)構(gòu)有關(guān)，主要是散熱器管距及散熱帶波峰距，風(fēng)阻越小散熱器散熱效率越高。③風(fēng)扇功率：風(fēng)扇功率越大風(fēng)量越大，散熱效果越好，但同時(shí)也消耗了發(fā)動(dòng)機(jī)更多功率，并產(chǎn)生了更大的噪聲。乘用車風(fēng)扇現(xiàn)在多采用電子扇。④散熱帶波峰距：小的波峰距可以提供更大的散熱面積，但同時(shí)也增加了散熱器的風(fēng)阻，反之亦然。⑤散熱面積：散熱器管，帶的表面積之和。散熱面積越大，散熱效率越好。⑥迎風(fēng)面積：散熱器芯體正面迎風(fēng)部分的面積。⑦壓降：指在一定條件嚇冷卻液從散熱器入口流至散熱器出口過程中壓力的下降部分，壓降與散熱器結(jié)構(gòu)及制作材料有管，在水泵揚(yáng)程一定的條件下壓降越小，散熱器中冷卻液流速越快，冷卻效率越高。 

　　4.3 散熱器的匹配計(jì)算 

　　4.3.1 散熱量計(jì)算 計(jì)算整車需要冷卻系統(tǒng)帶走的熱量，根據(jù)整車具體實(shí)際情況考慮，是否包括冷凝器，中冷器的散熱量。額定工況發(fā)動(dòng)機(jī)散熱量：Qw=A*ge*Ne*Hn/3600；最大扭距工況發(fā)動(dòng)機(jī)熱量：Qw’=A*ge’*Ne’*Hn/3600。其中，A——傳給冷卻系統(tǒng)的熱量占燃料熱能的百分比（一般柴油機(jī)=0.18～0.25，渦流機(jī)比直噴機(jī)高；汽油機(jī)A=0.23～0.30），Hn——燃料熱值，柴油和汽油的低熱值分別為41870Kj/Kg和43100Kj/Kg。 

　　由上可以得出散熱系統(tǒng)所需帶走的熱量，取其中最大值。以下以額定點(diǎn)為例。 

　　4.3.2 散熱器散熱面積 散熱器面積：F=Q/（Kr*△t），其中△t=tw-ta；冷卻水平均溫度：tw=tw1-△tw/2；散熱器進(jìn)水溫度：tw1；散熱器進(jìn)出水溫差：△tw：一般取5～10；冷卻空氣平均溫度：ta=t1+△ta/2；散熱器進(jìn)風(fēng)溫度：t1；散熱器冷卻空氣進(jìn)出溫差：△ta一般取20～30。 

　　平均溫度修正系數(shù)：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻形式，屬于兩種流體（空氣及冷卻水）互不混合的交叉流式換熱形式，所以要以修正系數(shù)對(duì)平均溫差進(jìn)行修正，取=0.98。 

　　由此可以初步計(jì)算出散熱器散熱面積，散熱器散熱面積與功率的比一般如下：小客車：=0.136～0.204m■/kW；載重車：■=0.204～0.408m/kW；拖拉機(jī)：=0.408～0.680m/kW。 

　　4.3.3 額定點(diǎn)散熱器內(nèi)冷卻液流量Vw計(jì)算 

　　Qw=Vw*△tw*γw*cw。其中，Vw=Qw/（△twγwcw）及額定點(diǎn)水泵流量，此數(shù)值可由發(fā)動(dòng)機(jī)提供，也可由上述公式進(jìn)行計(jì)算得出。 

　　4.3.4 散熱器迎風(fēng)面積F計(jì)算 F=Qw/Δt/γa/CP/V。上式中，Qw—— 額定點(diǎn)散熱量；Δt——散熱器冷卻空氣進(jìn)出溫差，一般取20～30，CP——空氣比熱容，γa——空氣的比重，V——空氣流速（礦山車和拖拉機(jī)取8m/s，載重車取8～10m/s，小客車取12m/s）。然后算出芯體的寬b和高h(yuǎn)，最佳比例為b=h。b=■。 

　　4.3.5 芯體厚度lR（m） lR=。上式中：φ——散熱器芯體的容積緊湊性系數(shù)，即單位散熱芯部容積所具有的散熱面積，m2/m3。φ值越大，散熱器越小，空氣阻力越大。主要取決于散熱片和水管的數(shù)目、布置和形狀，一般取500～1000，對(duì)于選定的芯部結(jié)構(gòu)，φ是一個(gè)定值。散熱器的設(shè)計(jì)盡量做到風(fēng)阻小，冷卻效率高。在整車空間布置允許的條件下，盡量增大散熱器的迎風(fēng)面積，減薄芯子厚度。這樣可以充分利用風(fēng)扇的風(fēng)量和車的迎面風(fēng)，提高散熱器的散熱效率。貨車散熱器一般采用縱流結(jié)構(gòu)，因?yàn)樨涇嚨牟贾每臻g較寬裕。而且縱流式結(jié)構(gòu)的散熱器強(qiáng)度及懸置的可靠性好。轎車由于空間限制，也可采用橫流結(jié)構(gòu)。