每天结束工作，开车回家的这段时间无疑是一天中最惬意的时候，没有了早上打卡的压力，播放着音乐，心情和思绪也不免起飞了。
临近寒冬，凛冽的空气呼啸而来，寒风贯顶，使人不禁直打哆嗦。众多的上班族也开启了冬季开车通勤上班的节奏，路上车子一多，交通事故也就随之多了起来。
偶发的在早上的杨高南路以及济阳路段看见车辆追尾，事故或大或小。曾经远看一辆车事故严重，直冒烟气，靠近一看，事故也不能算大了，只是前面的散热水箱被撞爆裂。热气蒸腾氤氲，飘向空中，伴随着两个车主的激烈辩驳对峙，有些许奇幻又过分真实了。
提起散热水箱，就不禁想起了父亲。家里是做物流生意的，从童年起，我对汽车发动机的认知就起源于家里车队的半挂，在父亲和车队司机的耳濡目染之下，知道了在四川、云贵高原的山区爬坡时，发动机负荷大，水温过高导致水箱爆裂是一项再常见不过的事故。
毕业后，在父亲的赞助下买了自己人生的第一辆车，新手上路，老爸亲自指导我开车上路也是在一个冬天。点火启动后，马上就要挂挡启动的我，被老爸制止，摩拳擦掌要给儿子传授了他三十年老司机的功力：根据发动机的声音判断机油压力是否已经上来；看仪表盘显示水温是否已经达到最佳温度；一切就绪后再开始大力踩油门等等。
这一刻我曾幻想过这是无崖子在传授功力给虚竹、张三丰在传授太极拳给张无忌。
姑且不论这套经验是否准确，说到底这只是一个慈祥的老父亲对自己儿子的惴惴教诲。
所以，今天我就来和大家谈谈汽车冷却系统，把我对这套秘籍的理解解释给大家姑且听了。
二、
首先做个官方科普：冷却系统主要功用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在所有工况下都能在最适宜的温度状态下工作。
很好理解，事实上，发动机过热过冷都会有危害，这也是冷却系统必不可少的原因，需要保障发动机在所有工况下都能在一个适宜的工作温度区间工作。
发动机过热的危害
1、充气效率降低，发动机功率下降
2、爆燃倾向增大，零件可能因承受额外冲击性负荷而造成早期损坏
3、运动件的正常间隙被破坏，导致运动阻滞，磨损加剧，甚至损坏
4、润滑情况恶化，零件加速摩擦磨损
5、零件机械性能降低，导致变形或损坏
发动机过冷的危害
1、进入气缸的混合气温度过低，可燃混合气品质差，点火困难或燃烧迟缓，导致发动机功率下降，燃料消耗量增加
2、燃烧生成物中的水蒸汽易凝结成水而与酸性气体形成酸类物质，加重对机体和零件的侵蚀作用
3、未汽化的燃料冲刷和稀释零件表面(气缸壁、活塞、活塞环等)上的油膜，加剧零件磨损
目前主流都是强制循环式水冷系，以水质冷却液作为冷却介质，用水泵强制冷却液在冷却系统中进行循环流动，把发动机受热零件吸收的热量散发到大气中去。
通常发动机冷却系统包括水泵、散热器、冷却风扇、节温器、水管、补液罐、发动机机体上的水道、气缸盖上的水套及其他附加装置等。
当发动机运转时，水泵随之旋转，提升冷却液的压力，促使冷却液强制循环，循环冷却液带走发动机缸体缸套缸盖等零件热量。
上面提到，“过冷”或“过热”，都会影响发动机的正常工作，因此冷却系统除了对发动机有冷却作用外，还有“保温”的作用。这个过程业内一般称之为冷却系统的大小循环，一言以概之：小循环的冷却液是不通过散热器的，而大循环的冷却液是通过散热器的。
小循环
水温偏低时，冷却液温度未达到节温器开启温度时，水不经过散热器而进行的循环流动，冷却液将通过水循环管直接从水泵重新进入缸体，水温将持续升高至发动机最佳工作温度。
大循环
水温过高时，冷却液温度达到节温器开启温度时，节温器阀门关闭循环管旁通水路，冷却液将穿过节温器流入散热器水室，热水经风扇吸过空气流强制冷却，散失部分热量，水温将降低，冷却液流存于散热器水室，经水泵在泵入缸体重新参加冷却循环。
值得一提的是，当打开车暖风装置时，在冷却系统压力作用下，部分热水从缸盖出水铜管引出，进入暖风散热器。在暖风机风扇作用下流经暖风机散热器，冷却液所带热量被暖风机风扇吹出，进行除雾或进行驾驶室取暖，由暖风机散热器冷却过的冷却液经出水管返回水泵进水管重新参加循环。
节温器
节温器一般安装在气缸盖的出水口，根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线，调节冷却系统的工作强度。
当冷却液温度低于规定值时，节温器感温体内的石蜡呈固态，节温器阀在弹簧的作用下关闭发动机与散热器间的通道，进行小循环。当冷却液温度达到规定值后，石蜡开始熔化逐渐变成液体，体积随之增大并压迫橡胶管使其收缩，在橡胶管收缩的同时对推杆作用以向上的推力。由于推杆上端固定，推杆对橡胶管和感温体产生向下的反推力使阀门开启，这时冷却液经由散热器和节温器阀，再经水泵流回发动机，进行大循环。
散热器
发动机水冷系统中的散热器由进水室、出水室及散热器芯等三部分构成。冷却液在散热器芯内流动，空气在散热器芯外通过。热的冷却液由于向空气散热而变冷，冷空气则因为吸收冷却液散出的热量而升温，通俗的讲，散热器可以称之为一个热交换器。
散热器盖
初中物理知识热胀冷缩的知识应用在了散热器盖的设计上了。散热器盖的作用是密封水冷系统并调节系统的工作压力。当发动机工作时，冷却液的温度逐渐升高。体积膨胀使冷却系统内的压力增高，当压力超过预定值时，压力阀开启，部分冷却液经溢流管流入补偿水桶，以防止冷却液胀裂散热器。发动机停止工作后，冷却液的温度下降，体积收缩，冷却系统内的压力也随之降低。当压力降到1个标准单位大气压力以下出现真空时，真空阀开启，补偿水桶内的冷却液部分地流回散热器，避免散热器被大气负压破坏。
三、通用第8代Ecotec发动机的独到之处
面对近乎苛刻的全球化的排放法规，研究如何压榨燃油机的热效率以及如何满足废气排放标准，是除新能源方向之外各大OEM的攻坚方向。其中冷却系统是否先进对涡轮增压及自然吸气发动机热效率影响十分巨大。
个人利益相关，因为从事汽车行业的原因，所以一直比较关注业内几大主机厂的最近技术研发。家用车市场上，除了豪华品牌，常年霸占销量榜首的不外乎是三家品牌：丰田、大众、通用。其中我个人曾负责过上汽通用相关车型中配套零部件的开发，对通用最新的第八代Ecotec发动机的水冷系统了解最深。
丰田Dynamic Force发动机
首先来介绍下丰田发动机在热管理以及水冷系统上的技术特点。
最近中保研碰撞测试中，大众车系25%正面偏置碰撞全面崩盘，但出人意料的是丰田全新的TNGA平台车型屠榜，所有搭载TNGA架构的车型达到全G的成绩。
除了优异的车架，该平台更搭载有全新的动力总成技术，包含了新发动机与变速箱等等。以即将搭载在新一代卡罗拉上的号称最强NA的2.0L Dynamic Force发动机为例来说。首先就是高环保性能，在不牺牲发动机的动力表现下让新的发动机有更低的排放，接下来就是发动机的高热效率。2.0L的Dynamic Force自然进气发动机具有高达40%的热效率，Hybrid版本的发动机热效率更是达到了41%。新的D4-S双喷射技术、多孔喷油嘴设计、镜面处理活塞去气缸的接触面以减少摩擦阻力等等都在协助发动机达到更高的燃烧效率。
那么进行正向推理，更高的燃烧效率代表着更强的冷却散热系统。丰田的工程师团队采用了电机驱动的水泵、电控恒温器，让冷却系统能够更精确地控制发动机温度，使之处于最佳的工作温度来提高运转效率，降低燃油消耗。Dynamic Force发动机的气缸水套下部有新型隔块，由发泡橡胶和不锈钢薄板制成的。发泡橡胶吸收冷却水，膨胀后封堵部分流路，使水套的容量减小，从而缩短发动机暖机时间。同时还可优化气缸上部和中部温度，使气缸上部降低约20℃左右的温度，降低爆震发生几率；从减少气缸中部冷却水流量入手，使气缸中部温度升高20℃左右。温度的升高使活塞与气缸壁之间润滑油粘度变小，降低摩擦损失，达到更好燃油经济性。
大众第3代EA888发动机
大众的EA888发动机则采用了水冷排气歧管技术，这套技术同样是目前热门提升发动机热效率的方案之一。
所谓的水冷排气歧管，即在发动机的排气歧管周围设计冷却液通道。第3代EA888发动机的排气法兰位于水套的内侧，且两者铸造成一体。排气法兰上除了设有用于与发动机缸盖连接的连接孔外，还设有多个排气口和多个进水口。进水口与水套相连通，而水套设有出水口，排气法兰上的进水口、水套上的出水口与发动机缸盖的水套连通，构成了冷却回路。
第3代EA888缸盖内，排气歧管和冷却水套相互缠绕，进行热交换。常规情况下，内燃机的高温废气通过外置排气歧管排出，几乎和发动机的水循环系统没有任何联系。第三代EA888将排气歧管集成在缸盖内，高温废气就可以和缸盖内的水循环管路进行热交换，可以更快的提升水温，达到更快热机进入正常工况的效果，对动力输出、燃油油耗、排放污染都有一定的改善，同时也可以减少发动机低温工况时间，降低磨损，延长发动机寿命。废气经过降温后，也可以降低涡轮本体的工作温度，这对于提升蜗轮寿命，延缓机油衰减都有意义。
VW官方宣称这套水冷排气歧管能够在高速工况下提升最多20%的经济性，这个数据多少有些夸张，更多指的是热车等特定工况下的经济性提升，提升幅度也没有20%这么高。
另外，水冷排气歧管的另一个贡献就是提升涡轮增压器的效率、减少涡轮迟滞。因为温度越高的废气受热膨胀影响越大，其密度就会降低，密度降低的废气对涡轮涡扇的推动力就会降低。经过水冷排气歧管后进入涡轮增压器的废气温度大幅下降，废气密度大大提升，这样的设计使得废气在低速时推动涡扇的“力气更大”，涡轮增压介入工作的时机能提前一些，从而提升涡轮增压器的效率。过去要达成这一目的，只有通过换装更大尺寸的中冷器才能实现，如今通过降低排气侧涡轮，也能达到事半功倍的效果。
通用第8代Ecotec发动机
而今天主要介绍的别克英朗、GL6等车使用的1.0T、1.3T三缸发动机，以及雪佛兰迈锐宝、凯迪拉克CT6等车使用的2.0T四缸发动机上的水冷系统技术对比丰田及大众优势也不遑多让，甚至更加先进。
据通用官方消息，截至2020年，在华销售的雪佛兰、别克和凯迪拉克三大品牌至少将有70%的产品搭载这套发动机系统。
通用汽车官方将这三款最新机型称为第8代Ecotec发动机，它们是业内首批从设计源头起就匹配全球最严苛排放标准正向研发的机型。可以轻松满足当前的“国六B”和北美ULEV 50要求，并可在未来进一步升级之后满足更为严苛的二阶段“国六B”标准，真正的在技术先进性方面走在了行业前沿。
正常的研发逻辑，想要满足更高的排放标准，要么进行彻底的技术创新，要么就是从根源上做到更“精确”的控制。
通用的工程师选择了进行极致精确的控制，实现了更精确的喷油控制机构和配气系统，更高的燃烧效率，这方面在此篇文章中不再赘述。
与此同时，在热管理以及冷却系统反面，Ecotec发动机有自己的独门技术——高压水冷废气再循环系统和更高效的热管理设计，可精确的控制机油泵、水泵等机构，减少能量损耗。
废气再循环是在发动机工作过程中，将一部分废气引到吸入的新鲜空气（或混合气），返回气缸内部进行再循环参与燃烧的方法。
在增压器前端，通过EGP电磁阀精确按需导出燃烧废气，经冷却系统水冷却后再次输入燃烧室。当发动机在负荷下运转时，EGR阀开启，使少量的废气进入进气歧管，与可燃混合气一起进入燃烧室；怠速时EGR阀关闭，几乎没有废气再循环至发动机。
由于废气中不再含有可供燃烧的氧气，不会再产生燃油损耗；且废气可以在燃烧过程中降低泵气损失和燃烧温度，改善燃烧环境，减少维持燃烧所需的喷油量，提高发动机工作效率，显著燃提高油经济性。
与此同时，发动机燃烧排出的废气，引导至进气歧管参与燃烧，降低燃烧室温度，降低发动机负担，可有效减少NO化合物的排放、减少爆震，延长各部件使用寿命。
原理是因为NO化合物是一种对人体危害极大的气体，氮和氧在高温高压条件下会发生化学反应。在发动机工作过程中，适时、适量地将部分废气再次引入气缸内，因废气中的主要成分CO2比热容比较大，所以废气可将燃烧产生的部分热量吸收并带出气缸，并对混合气有一定的稀释作用，因此降低了发动机燃烧的最高温度、氧含量、压力，从而减少了NO化合物的生成量。
热管理方面，第8代Ecotec发动机加成了一套全新电子水泵和电控球阀模块组成的主动热管理系统在冷却系统中，通过ECU直接控制水泵转速及智能热管理模块的球阀角度，结合发动机分流式水套设计，可以使发动机更智能、精确的控制冷却系统各环路的流量，进而满足对系统热量的精确管理，实现快速暖机，机油加热，停机冷却的效果。
总体来说，通用“第8代”Ecotec发动机通过采用“单缸最优”开发理念和全新模块化架构设计，对冷却系统和热管理进行升级优化，全面满足了国六B排放标准基础。相比上一代，设计燃油经济性可提升16%，对比其他竞品，具有高效动力、低油耗、低排放等突出优势。
尾言
汽车工业已经发展百年，汽车发动机总体的发展趋势便是排量越来越小，缸数越来越少，电气化设备越来越多，家用车中相同排量发动机的性能，在不断提升。与此同时，面对近乎苛刻的全球化的排放法规，汽车厂商们如大众、丰田、通用使劲百般手段，压榨内燃机最后的潜力，这其中通用更是走的坚定且执着，交出了一份可以载入汽车博物馆的成绩单，即便市场依旧懵懂，通用也承受了推广三缸机带来的巨大阵痛，但通用依然激流勇进，让市场看到了这个时代该有的优秀高效内燃机。
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