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摘要： 汽车行业迅速发展，在我国汽车也逐渐成为家庭交通工具的重要组成部分。而现代汽车技术的重要特征是智能化和自动化，在电子技术不断发展的同时，汽车电子化控制成为重要的发展方向。而发动机冷却系统是汽车的核心部分，实现发动机制冷控制智能化，能够稳定发动机的工作温度、减少发动机预热时间，并降低燃油消耗率，具有先进的应用价值和意义。
关键词： 汽车发动机；新型智能化冷却控制系统；电子控制化
中图分类号：TP368文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0510181－01
近年来汽车行业发展的最大特征是电子技术的成功引入，其精度高、反应快、可靠性强的重要特点使汽车的性能与技术有了新的起点。而发动机是汽车的核心部件，冷却控制系统是保证发动机稳定可靠工作的重要构成，实现智能化的冷却控制系统对于减少发动机工作损伤、降低冷却系统功耗、减少燃油消耗，具有重要的意义。
1 发动机冷却系统概述
汽车发动机在工作时，由于燃料燃烧所产生的高温高压气体的温度能够达到2000℃。在这种情况下与高温气体直接接触的汽车部件，比如汽缸盖、汽缸壁、活塞和气门等由于高温气体导致温度极高如，如果不能够及时冷却很容易产生高温条件下的结构变形，其中的运动部件由于极高的温度而膨胀变形过度破坏了正常的运动间隙，或由于高温环境下润滑油的失效和变质导致机件发生卡死，机械部件也可能發生机械强度的降低甚至直接损坏。发动机的整体温度过低，会影响燃油的雾化效果而导致燃烧效果降低，增加气缸的磨损程度；发动机的整体温度过高会导致爆震现象的发生，导致发动机的早期损坏。汽车发动机的冷却控制系统是要将发动机的工作温度保持在最适宜的工作状态，能够使发动机长期健康工作。根据发动机所用的冷却介质不同，冷却方式有风冷式和水冷式两大基本形式。水冷式冷却介质是水，即将发动机高温机件的热量先传导给冷却液（即冷却水），通过冷却液的不断循环，使热量散发到大气中。根据冷却水循环方式的不同，水冷却又可分为蒸发式、自然循环式、强制循环式三种。水冷却具有冷却可靠、效率高且冷却强度容易调节等优点，是现代汽车冷却系的常用冷却方式。
2 发动机智能化冷却控制系统的构成
发动机冷却系统一般由水泵、水套、散热器、百叶窗、风扇、分水管、节温器、冷却液温度表等组成。现代发动机上应用最普遍的是强制循环式水冷却系统。为使发动机在寒冷环境下温度能迅速达到最佳工作温度并防止冷却过度，一般发动机都有冷却强度，调节装置，包括节温器、百叶窗和风扇离合器等。发动机工作时，水泵将水由散热器吸人并加压后经分水管流人气缸水套，冷却气缸后，冷却水流入气缸盖水套，带走气缸盖的热量，流入散热器。当发动机温度较低时，节温器副阀门开启，冷却水进行小循环：从水泵来的冷却水经分水管、水套、出水口再返回水泵，此时，主阀门关闭；当发动机温度较高时，节温器副阀门关闭，而主阀门开启，冷却水进行大循环：水泵来的水经水管、水套、出水口、上水管、散热器、下水管再回到水泵。
2.1 水泵。水泵的主要作用是对冷却液加压，使冷却液循环流动。汽车上广泛使用结构简单出水量大的离心式水泵，它由泵壳、泵轴、叶轮和水封等组成，当叶轮旋转时，由于离心力的作用，冷却水被甩到边缘，进人发动机水套。与此同时，叶轮中心的压力减小，将水从进水管吸人。
2.2 风扇。风扇的作用是促进散热器的通风，提高散热器的热交换能力。风扇通常安装在散热器后面，一般与水泵同轴，用螺钉固装在水泵轴前端传动带轮的凸缘上。当风扇旋转时，对空气产生吸力，使之沿轴向流动，气流由前向后通过散热器，使流经散热器的冷却液加速冷却，而起到对发动机的冷却作用。
2.3 散热器。散热器的作用是将冷却液携带的热量散入大气，构造主要由上储水箱、下储水箱和散热片等组成。来自水套的冷却液经进水管进入上储水箱，再经扁形水管到下储水箱。由于散热片增加了散热面积以及风扇的作用，使冷却液中的热量散入大气。散热器必须有足够的散热面积，并用导热性好的材料制造。上水室有加水口，用散热器盖盖住，上、下水室分别有进水管和出水管。进水管和出水管分别与发动机缸盖上的出水口及水泵进水口连接。散热器芯结构型式有几种，大多采用管片式结构。其结构强度和防冻性能较好。为防止生锈和提高散热性能，散热片和散热管是用黄铜或铝合金材料制成的。散热器盖采用复合式阀门盖，其目的是减缓散热器内的冷却水损失和提高散热器内冷却水的沸点。当冷却水温度升高且压力达到125～134kPa时，蒸汽阀被顶开，水蒸气经通气管排出；当水温下降使冷却水压力降到大气压力以下时，空气阀打开，空气从通气管进入冷却系内，以防止散热管被大气压瘪。
2.4 节温器。节温器的作用用来改变冷却液的循环路线及流量，自动调节冷却强度，使冷却液温度经常保持在80～90℃。它安装在气缸盖出水管或水泵进水管内。当冷却液温度低于节温器的开启温度76℃时，节温器的出液阀门关闭，气缸盖的出液全部经节温器旁路进入水泵进液口，而不通过散热器散热，此时的冷却液循环为小循环。当出水温度达到节温器的开启温度76℃时，节温器内易挥发物质（如乙醚）蒸发，打开节温器出水阀门，冷却液经节温器的出水阀门进人散热器进行散热。当冷却液温度继续升高达到一定值86℃时，节温器阀门完全打开，从气缸盖处出来的冷却液完全进入散热器，此时的冷却液循环为大循环。
3 冷却控制系统的智能控制
自动温湿控制装置由温湿控制单元（空调系统控制电脑）、传感器和执行器等组成。自动温湿控制装置根据驾驶员的指令和车内、外的温度变化与发动机控制单元共同控制空调压缩机的通断及执行器的工作，具有“智能”控制功能。空调系统与冷却系统共用冷凝器风扇和散热器风扇系统。通过传统冷却系统的改进减少汽车发动机燃油的消耗，从而减少发动机的损耗并延长使用寿命是世界汽车制造行业的研发趋势。这种研发方向的最终目标是实现没有冷却系统的理想绝热发动机。在当前的材料与其他相关技术的限制下，绝热发动机尚无法进入实用阶段，而冷却系统进步的方向是实现智能化的自动控制。而在这个角度，与汽车行业的电子技术不断发展进步相伴随的，是ECU（微处理器中央控制单元）的成功研发，这使得汽车控制的智能化成为不可逆转的潮流，而冷却系统控制的智能化也是研究方向中的重点。
当前科学技术的条件下，新型冷却控制系统技术的基础是汽车发动机的冷却水温对燃油消耗的影响。汽车发动机运行中的绝大部分时间是在部分负荷的范围之内的，而这种情况下，冷却水的温度对燃油消耗率的影响很大。德国比赫公司采用电子水泵、电控节温器、电控风扇等构成的电子控制散热系统，能够减少水泵与风扇的工作时间，经过试验证实，将冷却水的温度从89.3℃提高到l00℃能够减少水泵与风扇工作需要能量的一半。而比赫公司的预计中，通过研究的进一步深入，能够扩展这种系统的节约潜能，在延长发动机寿命与节能降耗的同时，使温度管理器的智能控制实现。
关键词： 汽车发动机；新型智能化冷却控制系统；电子控制化
中图分类号：TP368文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0510181－01
近年来汽车行业发展的最大特征是电子技术的成功引入，其精度高、反应快、可靠性强的重要特点使汽车的性能与技术有了新的起点。而发动机是汽车的核心部件，冷却控制系统是保证发动机稳定可靠工作的重要构成，实现智能化的冷却控制系统对于减少发动机工作损伤、降低冷却系统功耗、减少燃油消耗，具有重要的意义。
1 发动机冷却系统概述
汽车发动机在工作时，由于燃料燃烧所产生的高温高压气体的温度能够达到2000℃。在这种情况下与高温气体直接接触的汽车部件，比如汽缸盖、汽缸壁、活塞和气门等由于高温气体导致温度极高如，如果不能够及时冷却很容易产生高温条件下的结构变形，其中的运动部件由于极高的温度而膨胀变形过度破坏了正常的运动间隙，或由于高温环境下润滑油的失效和变质导致机件发生卡死，机械部件也可能發生机械强度的降低甚至直接损坏。发动机的整体温度过低，会影响燃油的雾化效果而导致燃烧效果降低，增加气缸的磨损程度；发动机的整体温度过高会导致爆震现象的发生，导致发动机的早期损坏。汽车发动机的冷却控制系统是要将发动机的工作温度保持在最适宜的工作状态，能够使发动机长期健康工作。根据发动机所用的冷却介质不同，冷却方式有风冷式和水冷式两大基本形式。水冷式冷却介质是水，即将发动机高温机件的热量先传导给冷却液（即冷却水），通过冷却液的不断循环，使热量散发到大气中。根据冷却水循环方式的不同，水冷却又可分为蒸发式、自然循环式、强制循环式三种。水冷却具有冷却可靠、效率高且冷却强度容易调节等优点，是现代汽车冷却系的常用冷却方式。
2 发动机智能化冷却控制系统的构成
发动机冷却系统一般由水泵、水套、散热器、百叶窗、风扇、分水管、节温器、冷却液温度表等组成。现代发动机上应用最普遍的是强制循环式水冷却系统。为使发动机在寒冷环境下温度能迅速达到最佳工作温度并防止冷却过度，一般发动机都有冷却强度，调节装置，包括节温器、百叶窗和风扇离合器等。发动机工作时，水泵将水由散热器吸人并加压后经分水管流人气缸水套，冷却气缸后，冷却水流入气缸盖水套，带走气缸盖的热量，流入散热器。当发动机温度较低时，节温器副阀门开启，冷却水进行小循环：从水泵来的冷却水经分水管、水套、出水口再返回水泵，此时，主阀门关闭；当发动机温度较高时，节温器副阀门关闭，而主阀门开启，冷却水进行大循环：水泵来的水经水管、水套、出水口、上水管、散热器、下水管再回到水泵。
2.1 水泵。水泵的主要作用是对冷却液加压，使冷却液循环流动。汽车上广泛使用结构简单出水量大的离心式水泵，它由泵壳、泵轴、叶轮和水封等组成，当叶轮旋转时，由于离心力的作用，冷却水被甩到边缘，进人发动机水套。与此同时，叶轮中心的压力减小，将水从进水管吸人。
2.2 风扇。风扇的作用是促进散热器的通风，提高散热器的热交换能力。风扇通常安装在散热器后面，一般与水泵同轴，用螺钉固装在水泵轴前端传动带轮的凸缘上。当风扇旋转时，对空气产生吸力，使之沿轴向流动，气流由前向后通过散热器，使流经散热器的冷却液加速冷却，而起到对发动机的冷却作用。
2.3 散热器。散热器的作用是将冷却液携带的热量散入大气，构造主要由上储水箱、下储水箱和散热片等组成。来自水套的冷却液经进水管进入上储水箱，再经扁形水管到下储水箱。由于散热片增加了散热面积以及风扇的作用，使冷却液中的热量散入大气。散热器必须有足够的散热面积，并用导热性好的材料制造。上水室有加水口，用散热器盖盖住，上、下水室分别有进水管和出水管。进水管和出水管分别与发动机缸盖上的出水口及水泵进水口连接。散热器芯结构型式有几种，大多采用管片式结构。其结构强度和防冻性能较好。为防止生锈和提高散热性能，散热片和散热管是用黄铜或铝合金材料制成的。散热器盖采用复合式阀门盖，其目的是减缓散热器内的冷却水损失和提高散热器内冷却水的沸点。当冷却水温度升高且压力达到125～134kPa时，蒸汽阀被顶开，水蒸气经通气管排出；当水温下降使冷却水压力降到大气压力以下时，空气阀打开，空气从通气管进入冷却系内，以防止散热管被大气压瘪。
2.4 节温器。节温器的作用用来改变冷却液的循环路线及流量，自动调节冷却强度，使冷却液温度经常保持在80～90℃。它安装在气缸盖出水管或水泵进水管内。当冷却液温度低于节温器的开启温度76℃时，节温器的出液阀门关闭，气缸盖的出液全部经节温器旁路进入水泵进液口，而不通过散热器散热，此时的冷却液循环为小循环。当出水温度达到节温器的开启温度76℃时，节温器内易挥发物质（如乙醚）蒸发，打开节温器出水阀门，冷却液经节温器的出水阀门进人散热器进行散热。当冷却液温度继续升高达到一定值86℃时，节温器阀门完全打开，从气缸盖处出来的冷却液完全进入散热器，此时的冷却液循环为大循环。
3 冷却控制系统的智能控制
自动温湿控制装置由温湿控制单元（空调系统控制电脑）、传感器和执行器等组成。自动温湿控制装置根据驾驶员的指令和车内、外的温度变化与发动机控制单元共同控制空调压缩机的通断及执行器的工作，具有“智能”控制功能。空调系统与冷却系统共用冷凝器风扇和散热器风扇系统。通过传统冷却系统的改进减少汽车发动机燃油的消耗，从而减少发动机的损耗并延长使用寿命是世界汽车制造行业的研发趋势。这种研发方向的最终目标是实现没有冷却系统的理想绝热发动机。在当前的材料与其他相关技术的限制下，绝热发动机尚无法进入实用阶段，而冷却系统进步的方向是实现智能化的自动控制。而在这个角度，与汽车行业的电子技术不断发展进步相伴随的，是ECU（微处理器中央控制单元）的成功研发，这使得汽车控制的智能化成为不可逆转的潮流，而冷却系统控制的智能化也是研究方向中的重点。
当前科学技术的条件下，新型冷却控制系统技术的基础是汽车发动机的冷却水温对燃油消耗的影响。汽车发动机运行中的绝大部分时间是在部分负荷的范围之内的，而这种情况下，冷却水的温度对燃油消耗率的影响很大。德国比赫公司采用电子水泵、电控节温器、电控风扇等构成的电子控制散热系统，能够减少水泵与风扇的工作时间，经过试验证实，将冷却水的温度从89.3℃提高到l00℃能够减少水泵与风扇工作需要能量的一半。而比赫公司的预计中，通过研究的进一步深入，能够扩展这种系统的节约潜能，在延长发动机寿命与节能降耗的同时，使温度管理器的智能控制实现。