环境污染和能源短缺问题日益凸显,对发动机节能减排技术提出了更高的要求,集成排气歧管结构和先进冷却系统可以很好的改善冷启动与高转速大负荷期间的排放和能耗。本文以一台1.5 L国六b汽油机冷却系统为对象,研究了不同结构对基于集成排气歧管的双回路冷却水套流动特性的影响,并通过模拟和试验相结合的方法探究双回路冷却系统对暖机过程中油耗及HC排放的影响,为发动机冷却系统开发提供参考。根据双回路冷却系统的实际需求,通过对比研究经典计算方法与基于燃烧系统散热的计算方法,初步确定双回路冷却系统的流量分配边界。运用一三维联合仿真的方法研究了不同结构对水套流动特性的影响,降低机体缸盖压损,提升整体换热能力。根据4-1型集成排气歧管的散热要求,加强中间位置和上层水套的散热要求,提高排气支管冷却的均匀性。研究结果发现:波浪形机体水套可以有效降低机体压损;调整“V”字形鼻梁区结构可以加快鼻梁区位置冷却液流动,提升换热能力;筋条式集成排气歧管水套结构可以提高此区域冷却液流速并降低流阻。对比计算了两种冷却回路在特定暖机循环下的性能。暖机过程中,由于双回路冷却系统机体回路基本未参与循环,机体温度快速上升,较单回路节省16%时间达到90℃,对降低活塞和缸套之间的摩擦及水泵功耗提供了有利条件,但并未加快发动机整体水温的提升速度。对该基于集成排气歧管的双回路冷却系统性能进行了试验研究。试验表明:缸盖鼻梁区、集成排气歧管温度及机体各缸间温度均低于240℃,各缸温差在10℃以内,均匀性较好,满足冷却要求。暖机循环下,双回路冷却系统机体温度和机油温度均高于单回路,与模拟分析一致。同时由于机体温度上升加快,使其缸内的温度较高,加浓需求降低,燃烧也更加充分,淬熄层减少,其中怠速工况油耗降低20.2%,HC排放降低7.58%;2000 r/min,200 k Pa工况点油耗节省8.5%,HC降低10.03%,验证了基于集成排气歧管的双回路冷却系统对节能减排的效果。