汽車發(fā)動機（汽油機或柴油機）在工作時，與高溫燃氣相接觸的零件最高溫度高達2000攝氏度以上，發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的主要功能就是把受熱零件吸收的部分熱量及時散發(fā)出去，保證發(fā)動機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)動機冷卻系統(tǒng)的類型 

　　汽車發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)主要有以下幾種類型，其特點如表1所示。 

　　目前，汽車用發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)常用結構是“冷卻水強制循環(huán)冷卻方式”，具有冷卻可靠、效果好的特點。 

　　3.發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的組成與工作原理 

　　強制循環(huán)水冷式發(fā)動機的冷卻系統(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，強制冷卻液在發(fā)動機的冷卻水道中循環(huán)流動，將發(fā)動機多余的熱量帶走，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)動機冷啟動后，溫度較低的冷卻液不會將節(jié)溫器打開，此時冷卻液只經過水泵在發(fā)動機的水道中進行循環(huán)，使發(fā)動機盡快達到正常的工作溫度。等發(fā)動機溫度上升，冷卻液溫度達到節(jié)溫器設定值（一般為80度）時，節(jié)溫器閥門打開，冷卻液從發(fā)動機水道中流出，經過散熱器冷卻后的冷卻液再進入人發(fā)動機進行冷卻循環(huán)，也就是大循環(huán)，使發(fā)動機盡量保持在最佳工作溫度。 

　　4 散熱器的設計計算 

　　散熱器是冷卻系統(tǒng)中的重要部件，其主要作用是儲存冷卻液，并將冷卻液攜帶的熱量散發(fā)出去，從而降低發(fā)動機冷卻液溫度，最終達到發(fā)動機降溫的過程。散熱器的合理設計，可以更好地保證發(fā)動機的動力性，經濟性及可靠性。 

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

　　4.2 散熱器技術參數 ①散熱系數：因使用材料，風速，水流量不同而不同，現在主要使用鋁制散熱器，其傳熱系數在同樣條件下較高，制作簡單，質量小，成本低。②空氣阻力：主要和芯體結構有關，主要是散熱器管距及散熱帶波峰距，風阻越小散熱器散熱效率越高。③風扇功率：風扇功率越大風量越大，散熱效果越好，但同時也消耗了發(fā)動機更多功率，并產生了更大的噪聲。乘用車風扇現在多采用電子扇。④散熱帶波峰距：小的波峰距可以提供更大的散熱面積，但同時也增加了散熱器的風阻，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迎風面積：散熱器芯體正面迎風部分的面積。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，壓降與散熱器結構及制作材料有管，在水泵揚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 散熱器的匹配計算 

　　4.3.1 散熱量計算 計算整車需要冷卻系統(tǒng)帶走的熱量，根據整車具體實際情況考慮，是否包括冷凝器，中冷器的散熱量。額定工況發(fā)動機散熱量：Qw=A*ge*Ne*Hn/3600；最大扭距工況發(fā)動機熱量：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=0.18～0.25，渦流機比直噴機高；汽油機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；散熱器進水溫度：tw1；散熱器進出水溫差：△tw：一般取5～10；冷卻空氣平均溫度：ta=t1+△ta/2；散熱器進風溫度：t1；散熱器冷卻空氣進出溫差：△ta一般取20～30。 

　　平均溫度修正系數：汽車發(fā)動機的冷卻形式，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，所以要以修正系數對平均溫差進行修正，取=0.98。 

　　由此可以初步計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：=0.408～0.680m/kW。 

　　4.3.3 額定點散熱器內冷卻液流量Vw計算 

　　Qw=Vw*△tw*γw*cw。其中，Vw=Qw/（△twγwcw）及額定點水泵流量，此數值可由發(fā)動機提供，也可由上述公式進行計算得出。 

　　4.3.4 散熱器迎風面積F計算 F=Qw/Δt/γa/CP/V。上式中，Qw—— 額定點散熱量；Δt——散熱器冷卻空氣進出溫差，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，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，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目、布置和形狀，一般取500～1000，對于選定的芯部結構，φ是一個定值。散熱器的設計盡量做到風阻小，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面積，減薄芯子厚度。這樣可以充分利用風扇的風量和車的迎面風，提高散熱器的散熱效率。貨車散熱器一般采用縱流結構，因為貨車的布置空間較寬裕。而且縱流式結構的散熱器強度及懸置的可靠性好。轎車由于空間限制，也可采用橫流結構。