这发动机啊,现在设计得越来越紧凑,功率也越来越大,但问题也跟着来了——废热密度太高了,散热压力山大。特别是排气门那块儿,温度超高,一不小心就容易出大问题,哪怕冷却系统有点小毛病,也可能直接翻车。
冷却系统本来就得扛住发动机满负荷时的最大热量,毕竟这时候热量最多。但问题是,一到部分负荷的时候,比如市区里慢慢开,冷却系统就开始内耗了,水泵提供的冷却液太多,浪费能效。我们其实还希望冷启动时间越短越好,因为发动机刚启动那会儿油耗高、污染重,能早点热起来就早点进入状态。
所以说,冷却系统的结构对冷启动时间影响挺大的,不能忽视。
现代发动机冷却系统跟以前也不一样了,以前主要是为了保护发动机不烧坏,但现在不仅要保命,还得省油、减排。所以现在的冷却系统得综合考虑几个方面:发动机内部的摩擦损耗、水泵的功耗,还有燃烧的条件,比如燃烧室温度、进气温度和密度这些。
高级点的冷却系统都是系统化、模块化设计的,每个因素都考虑到,既要保护发动机,又要提高效率、减少排放。
温度设定点这块儿也挺关键的。发动机的极限温度其实是排气门那块儿决定的,理论上最好是根据金属温度来控制冷却系统,这样更精准、更安全。但现在大多数还是靠冷却液温度来控制,设定点是按满负荷时的最大散热需求来的,所以一到部分负荷的时候,比如低速或市区行驶,发动机就容易高油耗、高排放,效率不高。
如果能动态调整冷却液温度设定点,就能优化部分负荷时的性能。根据排气门周围温度极限,可以适当调高或者调低设定点,各有好处,看你想达成啥目标。
调高温度设定点是个比较流行的做法。调高温度后,发动机机油温度也会上升,摩擦磨损减少,油耗也跟着降了。
研究发现,冷却液出口温度到150℃,气缸温度升到195℃,油耗能降4%~6%;如果冷却液温度维持在90~115℃之间,机油最高到140℃,部分负荷时油耗还能再降10%。
而且调高温度对冷却系统本身也有好处,热传递效率更好,冷却液流速降低,水泵的功率也小了,发动机能耗也跟着下降。还能用其他方法进一步控制冷却液流速。
当然了,调低温度设定点也有它的优势。比如能提高进气效率,降低进气温,对燃烧、油耗和排放都有好处。还能延长部件寿命,节省运行成本。
有研究说,如果气缸盖温度降到50℃,点火提前角可以提前3°CA而不爆震,充气效率提升2%,发动机性能变好,压缩比和参数优化起来也更容易,油耗和排放都能改善。
还有一个是精确冷却系统。这种系统主要就是在冷却水套结构和冷却液流速上做文章。比如排气门这些关键热区,冷却液流速要大,传热效率才高,温度波动小。这主要是靠缩小冷却通道的截面积来实现的,流速上去了,流量反而可以降下来。
这种设计的关键是要合理设计冷却水套尺寸,选对水泵,确保系统在低速高负荷时也能稳住关键区域的温度。
冷却液流速变化也挺大,从怠速的1 m/s到最大功率时的5 m/s,所以冷却水套和整个系统得一起考虑,互相配合,才能发挥最大效果。
冷却系统本来就得扛住发动机满负荷时的最大热量,毕竟这时候热量最多。但问题是,一到部分负荷的时候,比如市区里慢慢开,冷却系统就开始内耗了,水泵提供的冷却液太多,浪费能效。我们其实还希望冷启动时间越短越好,因为发动机刚启动那会儿油耗高、污染重,能早点热起来就早点进入状态。
所以说,冷却系统的结构对冷启动时间影响挺大的,不能忽视。
现代发动机冷却系统跟以前也不一样了,以前主要是为了保护发动机不烧坏,但现在不仅要保命,还得省油、减排。所以现在的冷却系统得综合考虑几个方面:发动机内部的摩擦损耗、水泵的功耗,还有燃烧的条件,比如燃烧室温度、进气温度和密度这些。
高级点的冷却系统都是系统化、模块化设计的,每个因素都考虑到,既要保护发动机,又要提高效率、减少排放。
温度设定点这块儿也挺关键的。发动机的极限温度其实是排气门那块儿决定的,理论上最好是根据金属温度来控制冷却系统,这样更精准、更安全。但现在大多数还是靠冷却液温度来控制,设定点是按满负荷时的最大散热需求来的,所以一到部分负荷的时候,比如低速或市区行驶,发动机就容易高油耗、高排放,效率不高。
如果能动态调整冷却液温度设定点,就能优化部分负荷时的性能。根据排气门周围温度极限,可以适当调高或者调低设定点,各有好处,看你想达成啥目标。
调高温度设定点是个比较流行的做法。调高温度后,发动机机油温度也会上升,摩擦磨损减少,油耗也跟着降了。
研究发现,冷却液出口温度到150℃,气缸温度升到195℃,油耗能降4%~6%;如果冷却液温度维持在90~115℃之间,机油最高到140℃,部分负荷时油耗还能再降10%。
而且调高温度对冷却系统本身也有好处,热传递效率更好,冷却液流速降低,水泵的功率也小了,发动机能耗也跟着下降。还能用其他方法进一步控制冷却液流速。
当然了,调低温度设定点也有它的优势。比如能提高进气效率,降低进气温,对燃烧、油耗和排放都有好处。还能延长部件寿命,节省运行成本。
有研究说,如果气缸盖温度降到50℃,点火提前角可以提前3°CA而不爆震,充气效率提升2%,发动机性能变好,压缩比和参数优化起来也更容易,油耗和排放都能改善。
还有一个是精确冷却系统。这种系统主要就是在冷却水套结构和冷却液流速上做文章。比如排气门这些关键热区,冷却液流速要大,传热效率才高,温度波动小。这主要是靠缩小冷却通道的截面积来实现的,流速上去了,流量反而可以降下来。
这种设计的关键是要合理设计冷却水套尺寸,选对水泵,确保系统在低速高负荷时也能稳住关键区域的温度。
冷却液流速变化也挺大,从怠速的1 m/s到最大功率时的5 m/s,所以冷却水套和整个系统得一起考虑,互相配合,才能发挥最大效果。