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摘要：汽车保有量的持续高增长带来了日益严重的能源问题和环境问题。冷却系统作为汽车发动机工作的保障性部件，对发动机的排放、油耗、耐久性等都有直接的影响，而目前我国汽车冷却系统的总体水平与国外同类车型相比较还有差距，存在冷却效率不足和能耗浪费等现象。为满足日益严苛的油耗、排放法规，需要提高整车产品冷却系统的综合技术水平。
关键词：汽车冷却系统；现状；发展趋势
一、我国汽车冷却系统现状
自从十八世纪八十年代德国人Karl Benz和Gottlieb Daimler发明了内燃机汽车以来，直到2015年世界汽车保有量已经突破11.2亿辆，其中，中国的汽车保有量1.54亿辆居世界第二，汽车数量的持续高速增长表明国民经济的快速发展，与此同时，也带来了日益严峻的能源紧缺和环境污染问题。目前我国汽车的总体技术水平，落后于欧美发达国家。但自主品牌载货汽车在国内的市场份额占据绝对位置，在载货汽车领域，国内市场规模在2010年达到129万辆的历史峰值，其中95%以上是出自自主品牌。国外同类载货汽车技术水平高，但价格也较高，是制约其进入中国市场的主要因素。国内汽车较低的售价导致利润较低也使得研发水平受到制约，汽车市场规模增长动力主要受能源经济发展状况和固定资产投资规模影响。
1.1汽车冷却系统现状
传统汽车冷却系统主要由散热器，冷却风扇，水泵和节温器等部件构成。冷却系统的设计难点在于各部件之间流体热量传递与结构尺寸的匹配关系。对于采用增压中冷的发动机，中冷器对进气的高效冷却是一项重要的冷却技术。冷却风扇是冷却系统中冷热侧换热的重要部件，其设计的技术难点在于如何在相同耗能情况下获得更高的风量。另外，采用更加合理的布置方式降低动力舱内的气动噪声也是其设计的难点所在。研究动力舱内各种部件的匹配与优化、关键零部件的传热特性、传热介质及能量转化理论是先进冷却系统集成发展的重要基础。
1.2车用冷却系统研究的重要性
冷却系统是发动机工作的重要组成部分，其技术水平的发展日益受到重视，在整车热管理中扮演者越来越重要的角色。
目前排放法规对发动机起动怠速时间内的排放也计入了测试循环中，在发动机起动后的300s内CO和HC排放占整个排放测试的60%-80%。起动初期排放较高是由于发动机未工作在最佳工作温度内。由此可见，发动机起动初期的暖机过程应得到足够重视。再者，在发动机熄火后，冷却系统也停止运行，由此产生的过热沸腾会对发动机使用寿命造成影响。车辆冷却系统是在汽车最大工作负荷情况下设计完成的。而有研究表明，发动机运行在最佳工作温度的时间占比仅为3%-5%，其余都是工作在冷却能力过剩状态下，这样不仅增加了发动机缸套的摩擦磨损，而且增加了水泵和风扇的功率损失，这些因素都影响着发动机的油耗水平，因此对发动机冷却系统进行优化设计是很有必要的。
二、汽车冷却系统现状及发展趋势
汽车发展至今早已不是仅满足代步而己，其已发展成为集舒适性，动力性及乐趣驾驶于一身的交通工具。在此基础上，冷却系统等部件需兼顾各项需求，不仅要在汽车高功率运行下保障发动机安全可靠运行，又要在寒冬和酷暑环境中保障驾驶室内温度适宜并降低工作噪声。如今的发展变化己要求冷却系统不单是起到冷却作用，而是在车辆全运行周期下，满足节能减排、NVH等综合性的系统。
2.1冷却风扇的发展
在汽车发动机舱热管理的发展历程上，冷却系统中冷却风扇的发展相对较快，冷却风扇的控制形式主要有离合器控制、电子控制、液压控制三种驱动形式。
风扇的离合器控制类型主要有两类：硅油离合器和电磁离合器。硅油离合器是由F.A.Sherman发明的，并在20世纪60年代末开始大范围使用，近年来研究也更加深入，产品形式也更加丰富，其中Behr公司生产的Visco硅油离合器风扇是其中的代表产品，它是通过改变硅油腔内硅油的量来驱动离合器，并且能实现无级调速，由温度信号反馈调节。为此，许多研究机构开展了大量的研究工作，产品也出现在了车辆的冷却系统中。
三种不同型式的可控风扇分别有着不同的应用场合，其中电子风扇不仅结构简单，而且安装方便、控制灵巧，在将来汽车冷却系统技术领域有较大的发展空间。
2.2冷却水泵的发展
在车用发动机领域，相对于冷却风扇来说冷却水泵的研究起步较晚。根据以往的研究报道可知冷却水泵以直流电机驱动的电子水泵为主，其缺陷是研发成本高、控制策略复杂，目前应用仍然不多。宝马公司于2005年在量产车上使用了电子水泵，成为世界上最早使用电子水泵的企业。电子水泵相对普通机械水泵节约了2kw的耗能。电子水泵摆脱了发动机转速的限制，可在发动机启动时停止冷却液流动来加快暖机，同样也可以在发动机停机后继续工作来避免热浸。在此之后，更多的企业开始使用电子水泵，例如大众公司在EA111系列发动机上使用了双水泵，除保留原始水泵的同时又增加了一个小型电子水泵，用于冷却增压空气和增压器。
2.3车辆冷却系统流动与传热研究进展
为使发动机处于最佳燃烧状态，确保发动机冷却是非常重要的。目前车用发动机的冷却方式主要为强制水循环冷却。强制水冷发动机常用冷却液做中介，吸收发动机的热量，达到冷却的目的。最常见的车用发动机冷却系统是将散热器置于前置发动机的前端，由行驶风压或风扇把冷却风导入散热器。这种方式中，发动机冷却液的温度取决于发动机的发热量、散热器的散热特性以及发动机室的通风性能。在节能减排的大趋势下，在人们追求个性化、高性能化、高速度化以及降低成本的强烈需求下，改善发动机冷却系的热环境成为了一个非常重要的课题，从设计和改善空气动力学特性的角度要求发动机舱开口减小，从降噪的角度要求发动机密封，对发动机冷却系统存在轻量化和降低成本与提高冷却效果及设计简单化两个矛盾的要求，发动机冷却系统的设计应在协调这两个矛盾因素下寻求最佳化。冷却系统中风扇作为主要工作元件起到关键作用，其性能的优劣直接影响到车辆的散热效果和可靠性能。由于汽车发动机负荷大，并且常在低速状态下行驶，发动机产生的热量需要通过风扇进行强制对流换热，确保发动机舱内有足够的冷却空气量对处于高温条件下的各个部件进行适度冷却，以使发动机能时刻在比较适宜的温度范围内工作。由于目前发动机舱内各部件布置情况愈加紧凑复杂，不同布置结构、冷却风扇性能对动力舱内热负荷都有直接的影响。因此有必要了解动力舱内流场的流动情况。
三、结束语
传统冷却系统存在的问题随着发动机整体性能的提高变得越来越突出，充分利用发动机现代设计技术寻求对冷却系统的冷却机理、控制和研究开发手段的改进是冷却系统发展的必然趋势。纵观目前现代发动机冷却系统的发展方向，从设计的有效性和实用性方面来看，冷却介质的流动优化是改善冷却系统的关键。其研究手段和方法势必会逐渐成为发动机冷却性能研究的主要方法，对全面提高发动机整体性能意义重大。
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