汽油发动机双回路冷却系统的研究

汽油发动机双回路冷却系统由于其快速暖机以及减磨的优点,已逐渐被业界认可,但国内对其工程设计及应用尚属于起步阶段,缺乏相应完善的设计理论和方法。为了满足轻型汽车污染物排放限值（中国第六阶段）的要求以某1.5 T直列四缸汽油发动机为研究对象,对机体、缸盖双回路冷却系统进行了研究。首先,在按经典公式计算的基础上,通过燃气侧对机体、缸盖散热量的计算,初步确定了机体、缸盖双回路冷却介质的流量分配比例。其次,通过一维流动传热和基于CFD （computational fluid dynamics, 计算流体动力学）的三维联合仿真,确定了最终冷却回路的流量分配。在此基础上,通过一维瞬态流动传热模型仿真对比了单回路和双回路冷却系统在暖机阶段的性能。结果表明：双回路冷却系统中机体的温度比单回路高10 ℃,缸盖的温度比单回路低9.6 ℃,双回路冷却可以显著加快发动机的暖机过程,使发动机在冷启动期间的磨损减小。最后,进行了流量分配验证试验和暖机对比试验,结果表明：在暖机过程中,与单回路冷却系统相比,双回路冷却系统可以使机体温度上升更快,活塞与缸套摩擦减小;在此阶段,怠速工况下油耗降低20.2%,HC（碳氢化合物）排放量降低7.58%,常用工况点（2 000 r ? min-1,200 kPa）下油耗降低8.5%,HC排放量降低10.03%。研究结果可为发动机冷却系统的设计优化提供参考。