车用发动机冷却系统匹配计算研究

汽车冷却系统匹配设计

一、冷却系统说明 二、散热器总成参数设定及基本性能要求 三、膨胀箱总成参数设定及基本性能要求 四、冷却风扇总成参数设定及基本性能要求 五、橡胶水管参数设定及基本性能要求 一、冷却系统说明

内燃机运转时，与高温燃气相接触的零件受到强烈的加热，如不加以适当的冷却，会使内燃机过热，充气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃等），机油变质和烧损，零件的摩擦和磨损加剧，引起内燃机的动力性、经济性、可靠性和耐久性全面恶化。但是，如果冷却过强，汽油机混合气形成不良，机油被燃烧稀释，柴油机工作粗爆，散热损失和摩擦损失增加，零件的磨损加剧，也会使内燃机工作变坏。因此，冷却系统的主要任务是保证内燃机在最适宜的温度状态下工作。 1.1 发动机的工况及对冷却系统的要求 一个良好的冷却系统，应满足下列各项要求： 1）散热能力能满足内燃机在各种工况下运转时的需要。当工况和环境条件变化时，仍能保证内燃机可靠地工作和维持最佳的冷却水温 度。 2）应在短时间内，排除系统的压力。 3）应考虑膨胀空间，一般其容积占总容积的4-6%； 4）具有较高的加水速率。初次加注量能达到系统容积的90%以上。 5）在发动机高速运转，系统压力盖打开时，水泵进口应为正压； 6）有一定的缺水工作能力，缺水量大于第一次未加满冷却液的容积； 7）设置水温报警装置； 8）密封好，不得漏水； 9）冷却系统消耗功率小。启动后，能在短时间内达到正常工作温度。 10）使用可靠，寿命长，制造成本低。 1.2 冷却系统的总体布置 冷却系统总布置主要考虑两方面：一是空气流通系统；二是冷却液循环系统。在设计中必须作到提高进风系数和冷却液循环中的散热能力。 提高通风系数：总的进风口有效面积和散热器正面积之比≥30%。对于空气流通不顺的结构，需要加导风装置使风能有效的吹到散热器的正面积上，提高散热器的利用率。 在整车空间布置允许的条件下，尽量增大散热器的迎风面积，减薄芯子厚度。这样可充分利用风扇的风量和车的迎面风，提高散热器的散热效率。一般货车芯厚不超过四排水管，轿车芯厚不超过二排水管。 在整车布置中散热系统中，还要考虑散热器和周边的间隙，散热器到保险杠外皮的最小距离100毫米，如果发动机的三元崔化在前端的话，还要考虑风扇到三元催化本体距离至少100毫米，到三元催化隔热罩距离至少80毫米。一般三元催化的隔热罩到本体大概有15毫米，隔热罩厚度为0.5－1毫米，一般材料为st12。 1.2.1散热器布置 货车散热器一般采用纵流水结构，因为货车的布置空间也较宽裕。而且纵流

发动机冷却系统设计规范..

发动机冷却系统设计规范..

号： 冷却系统设计规范 编制：万涛 校对： 审核： 批准： 第1页

第1页

水泵、节温器、副水箱、发动机进水管、发动机出水管、散热器除气管、发动机除气管等。 四、主要部件的设计选型 1、散热器 散热器的散热量（Q）和散热器散热系数（K）、散热器散热面积（A）及气液温差（⊿T）有关： Q=K·A·⊿T 其中：Q---散热器的散热量（kcal/h） K---散热器散热系数（kcal/m2?h?oC） A---散热器散热面积（m2） ⊿T---气液温差：散热器进水温度和散热器进风温度之差（oC）散热器的散热系数是代表散热效率的重要指标，主要影响因素如下： ①冷却管内冷却液的流速---据试验结果，冷却液流速由0.2m/s提高到0.8m/s，散热效 率有较大提高，但超过0.8m/s后，效果不大； ②通过散热器芯部的空气流量---空气的导热系数很小，因此散热器的散热能力主要取决 于空气的流动，通过散热器芯部的风量起了决定性作用； ③散热器的材料和管带的厚度---国内散热器的材料目前基本上已标准化； ④制造质量---主要是冷却管和散热带之间的贴合性和焊接质量； 第1页

1.1 散热器是冷却系统中的重要部件，其主要作用是对发动机进行强制冷却，以保证发动机能始终处于最适宜的温度状态下工作，以获得最高的动力性、经济性和可靠性。 1.2 发动机最适宜的冷却液温度为85 ℃~95 ℃，测量位置在散热器的上水室。 1.3 散热器和风扇组合匹配效率是当散热器芯子未被气流扫过的面积最小时为最高，因此，最好采用接近正方形的散热器芯子。 1.4 散热器的总散热面积、芯子的迎风面积、结构形状和结构尺寸要通过发动机冷却系统所需最大散热量来计算确定，并应通过试验评价来最终确定。但一般可按散热器芯子的迎风面积来估算：0.31~0.38m2/100kW，载货车和前置客车通风良好时，可取下限值；后置客车通风欠佳时可取上限值；城市公交车长期低速运转可偏下限值；自卸车、牵引车、山区长途客运车等经常大负荷运行的车辆可偏上限值。 1.5 散热器进风口的实际面积不得小于散热器芯子迎风面积的80 %，以防止散热能力下降。后置客车散热器的进风通道要与发动机舱密封隔离，散热器周围要安装密封橡胶，以防止发动机舱的热风回流到进风通道，影响散热性能；进风通道的面积应不小于散热器芯子的迎风面积。 1.6 在灰尘多的脏环境下使用时，应选用直排或斜排冷却管，且管子间隔要大，以避免散热器芯子堵塞，影响散热效果。 1.7 散热器安装时，紧固必须牢靠，与车架的连接必须采用减振垫，采用减振垫的目的是为了隔离和吸收来自车架的部份振动和冲击，使散热器在车辆运行中，不致发生振裂、扭曲等非正常损坏，延长散热器寿命。 1.8 因为散热器与车架之间安装有隔振橡胶，因而形成了绝缘状态，通过冷却液介质，在散热器与车架之间产生了电位差，在冷却液中产生了微弱电流，使冷却系统的零部件发生电腐蚀。因此，一定要采取散热器负极接地等措施，消除电位差，防止电腐蚀。 2 冷却风扇 风扇选型主要考虑风扇的风量、噪声和功率消耗。 风扇风量（G）与风扇直径（D）、风扇转速（n）之间存在如下比例关系： G=K1?n?D3------其中K1为比例系数 而风扇噪声的声压级（SPL）和风扇直径（D）、风扇转速（n）之间存在如下比例关系： SPL= K2?n3?D2------其中K2为比例系数 根据上述比例关系可得：SPL= K3?Q?n2/D------其中K3为比例系数 第2页

汽车冷却系统设计要求

汽车冷却系统设计要求

汽车冷却系统设计 ——叶海见 汽车冷却系统设计 (2) 一、概述 (3) 二、要求 (3) 三、结构 (3) 四、设计要点 (6) （一）散热器 (6) （二）散热器悬置 (6) （三）风扇 (6) （四）副水箱 (8) （五）连接水管 (8) （六）发动机水套 (8) 五、设计程序 (8) 六、匹配 (8) 七、设计验证 (9) 八、设计优化 (9)

一、概述 二、汽车对冷却系统的要求 （一）汽车对冷却系统有如下几点要求 1、保证发动机在任何工况下工作在最佳温度范围； 2、保证启动后发动机能在短时间内达到最佳温度范围； 3、保证散热器散热效率高，可靠性好，寿命长； 4、体积小，重量轻，成本低； 5、水泵，风扇消耗功率小，噪声低； 6、拆装、维修方便。 （二）冷却系统问题对汽车的影响 1、冷却不足时，会导致内燃机过热，充气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃等），机油变质和烧损，零部件摩擦和磨损加剧（如活塞、活塞环和缸套咬伤，缸盖发生热疲劳裂纹等），引起内燃机的动力性、经济性、可靠性全面恶化。 2、冷却过剩时（40～50℃），汽油机混合气形成不良，机油被燃油稀释；柴油机工作粗暴，散热损失增加，零部件磨损加剧（比正常工作温度工作时大好几倍），也会使内燃机工作变坏。 三、冷却系统布置选型 （一）冷却系统结构 1、分类： 液体蒸 发 简单蒸发冷 却 以加注冷却液来补偿冷却介 质蒸发损失的蒸发冷却。

冷却冷 却 带辅助水箱 的蒸发冷却 用辅助水箱补充冷却介质的 蒸发冷却。 带冷凝器的 蒸发冷却 蒸发的冷却介质在冷凝器中 凝结后，通。过冷却回路流 回到发动机加水箱的蒸发冷 却。 循 环 冷 却 对流冷却 利用热虹吸作用使冷却液自 然循环的冷却方式。 强 制 冷 却 开式强 制冷却 冷却介质不进行再循环的强 制。冷却方式。 单循环 强制冷 却 冷却介质在冷却水箱、冷却 塔、管式冷却器、散热器等 中进行冷却的强制冷却方 式。 双循环 强制冷 却 利用副回路（外循环）中的 冷却液在热交换器中对发动 机冷却介质进行再冷却的强 制冷却方式。 空气冷却自然空气冷却 利用自然空气循环的冷却方 式。 强制空气冷却 利用风扇迫使空气循环的冷 却方式。 2、常用结构：

水冷发动机冷却系统介绍

水冷发动机冷却系统介绍 为了保证发动机的工作可靠性，降低其热负荷，必须加强它的冷却散热。发动机 主要依靠其冷却系统来保证自身在工作过程中得到适度的冷却。发动机冷却系统的功 用就是把发动机传出来的热，及时散发到周围环境中去，使发动机具有可靠而有效的 热状态。现代完善的冷却系统，可以使发动机在各种不同环境温度和运转工况下具有 最佳的热状态，既不过热，也不过冷。发动机的冷却系统按照传热介质来分类可以分 为以水为传热介质的水冷型冷却系，以空气为传热介质的风冷型冷却系，以油(如机 油等)为传热介质的油冷型冷却系[z][23][32]。现代汽车发动机，尤其是轿车发动机普遍 采用的是水冷型的冷却系。在水冷型冷却系中，如果按照传热方式来分类，有单相传 热和两相传热两种方式，前者为人们通常所说的水冷型冷却系，后者称为蒸发式冷却 系。 汽车发动机的水冷系统均为强制水冷系统，即利用水泵提高冷却液的压力，强制 冷却液在发动机中循环流动。这种系统的组成主要包括:水泵、散热器、冷却风扇、 节温器、补偿水箱、发动机冷却水套以及附加装置等。 发动机冷却系统冷却液在冷却系统中的循环路径:冷却液经水泵增压后，进入发 动机缸体水套，冷却液从水套壁周围流过并吸热而升温。然后向上流入缸盖水套，从 缸盖水套壁吸热后经节温器(对于该型号发动机，当出水温度低于82℃时，进行小 循环，这时节温器将冷却液流向散热器的通道关闭，使冷却液经水泵入口直接流入缸 体或气缸盖水套，以便使冷却液能够迅速升温。当高于82’C时，水经过散热器而进 行的循环流动，从而使水温降低。)然后回到水泵，如此循环不止(如图2.1.1所示)。 冷却液随发动机的不同而不一样。冷却液用水最好是软水，否则将在发动机水套 中产生水垢，使传热受阻，易造成发动机过热。纯净水在O℃时结冰。如果发动机冷却系统中的水结冰，将使冷却水终止循环引起发动机过热。尤其严重的是水结冰时体 积膨胀，可能将缸体、气缸盖和散热器胀裂。为了适应冬季行车的需要，在水中加入 防冻剂制成冷却液以防止循环冷却水的冻结。最常用的防冻剂是乙二醇。冷却液中水 与乙二醇的比例不同，其冰点也不同。50%的水与50%的乙二醇混合而成的冷却液， 其冰点约为一35.5OC。本文中发动机所用的是复合型三防长效冷却液，沸点不低于107 ℃，冰点不高于一35℃。 因此，发动机冷却系统的设计要求是要保证对冷却液温度的要求，现代发动机的 冷却系统设计趋向于在实现高的冷却能力的同时，使整个冷却系统的结构更紧凑、消 耗功率小、减小系统阻力。

发动机冷却系统计算

发动机冷却系统计算 发动机冷却系统是汽车的重要组成部分之一，冷却系统的作用是使发动机在各种转速和各种行驶状态下都能有效的控制温度，其中水套是整个冷却系统的关键部分。本文为发动机冷却系设计计算分析，水套计算分析由AVL 公司的FIRE 软件完成。通过CFD 计算，可以得到水套整个流场(速度、压力、温度以及HTC 等)分布。通过速度场可以识别出滞止区、速度梯度大的区域，通过温度分布可以分析可能产生气泡的位置，通过换热系数的分布可以评估水套的冷却性能，通过压力分布可以显示出压力损失大的区域。本文针对功率点进行了计算。 1.散热量的计算 在设计或选用冷却系统的部件时，就是以散入冷却系统的热量Q W 为原始数据，计算冷却系统的循环水量、冷却空气量，以便设计或选用水泵和散热器。 1.1 冷却系统散走的热量 冷却系统散走的热量Q W ,受许多复杂因素的影响,很难精确计算, 因此在计算时，通常采用经验公式或参照类似发动机的实测数据进行估算。在采用经验公式估算时，Q W 估算公式为：)/(3600s kJ A h N g Q n e e W = （1） 式中:A —传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比; g e —内燃机燃料消耗率( kg/kW ·h); N e —内燃机功率(kW); h n —燃料低热值(kJ/kg)。 根据表1CK14发动机总功率实验数据：6000rpm 时，N e =70.2kW, g e =340.8 g/kW ·h, 汽油机热量理论计算一般A=0.23～0.30，但随着发动机燃烧技术的提高，热效率也不断提高，根据同类型机型热平衡试验数据反运算，A 值一般在0.15左右。 汽油低热值h n =43100 kJ/kg, A 选取0.15，故对于CK14发动机标定功率下散热量： KW Q W 433600 431002.703408.015.0≈???=

发动机冷却系统总体参数设计

一、冷却系统说明 二、散热器总成参数设计 三、膨胀箱总成参数设计 四、冷却风扇总成参数设计 五、水泵总成参数设计 六、橡胶水管参数设计 七、节温器选择 八、冷却液选择 一、冷却系统说明 内燃机运转时，与高温燃气相接触的零件受到强烈的加热，如不加以适当的冷却，会使内燃机过热，充气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃等），机油变质和烧损，零件的摩擦和磨损加剧，引起内燃机的动力性、经济性、可靠性和耐久性全面恶化。但是，如果冷却过强，汽油机混合气形成不良，机油被燃烧稀释，柴油机工作粗爆，散热损失和摩擦损失增加，零件的磨损加剧，也会使内燃机工作变坏。因此，冷却系统的主要任务是保证内燃机在最适宜的温度状态下工作。 1.1 发动机的工况及对冷却系统的要求 一个良好的冷却系统，应满足下列各项要求： 1）散热能力能满足内燃机在各种工况下运转时的需要。当工况和环境条件变化时，仍能保证内燃机可靠地工作和维持 最佳的冷却水温度；

2）应在短时间内，排除系统的压力； 3）应考虑膨胀空间，一般其容积占总容积的4-6%； 4）具有较高的加水速率。初次加注量能达到系统容积的90%以上。 5）在发动机高速运转，系统压力盖打开时，水泵进口应为正压； 6）有一定的缺水工作能力，缺水量大于第一次未加满冷却液的容积； 7）设置水温报警装置； 8）密封好，不得漏气、漏水； 9）冷却系统消耗功率小。启动后，能在短时间内达到正常工作温度。 10）使用可靠，寿命长，制造成本低。 1.2 冷却系统的总体布置 冷却系统总布置主要考虑两方面：一是空气流通系统；二是冷却液循环系统。在设计中必须作到提高进风系数和冷却液循环中的散热能力。 提高通风系数：总的进风口有效面积和散热器正面积之比≥30%。对于空气流通不顺的结构，需要加导风装置使风能有效的吹到散热器的正面积上，提高散热器的利用率。 在整车空间布置允许的条件下，尽量增大散热器的迎风面积，减薄芯子厚度。这样可充分利用风扇的风量和车的迎面风，提高散热器的散热效率。一般货车芯厚不超过四排水管，轿车芯厚不超过二排水

冷却系统计算

冷却系统计算 一、 闭式强制冷却系统原始参数 都以散入冷却系统的热量 Q W 为原始数据，计算冷却系统的循环水量、冷却 空气量，以便设计或选用水泵、散热器、风扇 1．冷却系统散走的热量Q W 冷却系统散走的热量Q W ，受很多复杂因素的影响，很难精确计算，初估Q W ，可以用下列经验公式估算： 3600 h N g Q u e e W A （千焦/秒） （1-1） A ---传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比，对汽油机A=0.23~0.30， 对柴油机A=0.18~0.25 g e ---内燃机燃料消耗率（千克/千瓦.小时） N e ---内燃机功率（千瓦） h u ---燃料低热值（千焦/千克） 如果内燃机还有机油散热器，而且是水油散热器，则传入冷却系统中的热量，也应将传入机油中的热量计算在冷却系统中，则按上式计算的热量Q W 值应增大5~10% 一般把最大功率（额定工况）作为冷却系统的计算工况，但应该对最大扭矩工况进行验算，因为当转速降低时可能形成蒸汽泡（由于气缸体水套中压力降低）和内燃机过热的现象。 具有一般指标的内燃机，在额定工况时，柴油机g e 可取0.21~0.27千克/千瓦.小时，汽油机g e 可取0.30~0.34千克/千瓦.小时，柴油和汽油的低热值可分别取41870千焦/千克和43100千焦/千克，将此值带入公式即得 汽油机Q W =（0.85~1.10）N e 柴油机Q W =（0.50~0.78）N e

车用柴油机可取Q W=（0.60~0.75）N e，直接喷射柴油机可取较小值，增压的直接喷射式柴油机由于扫气的冷却作用，加之单位功率的冷却面积小，可取Q =（0.50~0.60）N e，精确的Q W应通过样机的热平衡试验确定。 W 取Q W=0.60N e 考虑到机油散热器散走的热量，所以Q W在上式计算的基础上增大10% 额定功率： ∴对于420马力发动机Q W=0.6*309=185.4千焦/秒 增大10%后的Q W=203.94千焦/秒 ∴对于360马力发动机Q W=0.6*266=159.6千焦/秒 增大10%后的Q W=175.56千焦/秒 ∴对于310马力发动机Q W=0.6*225=135千焦/秒 增大10%后的Q W=148.5千焦/秒 最大扭矩： ∴对于420马力发动机Q W=0.6*250=150千焦/秒 增大10%后的Q W=165千焦/秒 ∴对于360马力发动机Q W=0.6*245=147千焦/秒 增大10%后的Q W=161.7千焦/秒 ∴对于310马力发动机Q W=0.6*180=108千焦/秒 增大10%后的Q W=118.8千焦/秒 2．冷却水的循环量 根据散入冷却系统中的热量，可以算出冷却水的循环量V W

论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制

论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制 摘要：本文主要对论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制进一步分析了解。新能源汽车产业作为我国汽车工业的发展战略，能够有效地解决日益严峻的能源 危机与环境污染问题。 关键词：纯电动客车；驱动电机；冷却系统；控制；现状 引言： 纯电动客车因具有零排放、低噪音等突出特点也成为各大客车生产商着重发 展的车型。纯电动客车驱动电机作为汽车唯一的动力源，其可靠性直接影响着电 动汽车的性能。为了防止由于温度过高的原因使得电机永磁体产生退磁现象，甚 至影响到电机及其控制器的寿命和整车安全性，驱动电机及其控制系统的温度控 制显得尤为重要。因此，对纯电动客车驱动电机冷却系统进行合理的匹配并制定 科学有效的控制策略具有重要工程实际意义。 一、纯电动客车发展现状 随着国家对新能源汽车产业的大力推广，补贴优惠政策相继出台，推动了我 国纯电动汽车行业的发展，各大汽车企业纷纷制定新能源汽车发展规划，电动汽 车产品产销量逐年稳步提升，纯电动客车现已成为我国城市公交、中短途客运、 观光旅游等众多领域备受关注的新兴产品。 纯电动汽车所使用的驱动电机主要可分为：直流电机、异步电机、永磁同步 电机、开关磁阻电机。早期电动汽车大多采用直流电机作为能量转换装置，直流 电机具有控制容易、调速方便、技术较为成熟等优点，但是机械结构较为复杂， 其瞬时过载能力较差，长时间工作损耗较大，维护成本高，运转时电刷易使转子 产热，并产生高频电磁干扰。异步电机主要由定子、转子、端盖、轴承基座风扇 等几部分组成。相对于永磁同步电机其突出优点是成本低、制造简单、转速范围广、可靠性强、维修方便。但由于异步电机的转速与其旋转磁场转速有一定的转 差关系，其调速性能较差。开关磁阻电机作为一种新型驱动电机，其结构简单、 转速范围广、整个转速范围内效率高、系统可靠性高、兼有直流、交流两种电机 的优点。其缺点是存在转矩脉动，转子上的转矩有一系列脉冲转矩的叠加，因双 凸极结构和磁路饱和非线性影响，合成转矩有一定的谐波分量，影响开关磁阻电 机的低速性能。永磁同步电机（PMSM）具有结构坚固、功率密度大、电机效率高、转矩密度高、控制精度高、良好的转矩平稳性及低振动噪声的特点。在新能 源汽车驱动方面具有很高的应用价值。其缺点是永磁体成本高、对温度敏感，在 温度较高时会产生不可逆的退磁现象影响其使用性能。 二、电动汽车驱动电机冷却系统简述 根据冷却系统所选用冷却介质不同，驱动电机的冷却形式可以分为风冷和液 冷两种方案。风冷可分为自然风冷和强迫风冷。液冷方案常用水、油等作为冷却液。由于纯电动客车驱动电机安装位置特殊，风冷不能满足其散热需求，目前普 遍采用液冷方式，包括油冷和水冷；冷却油的导热系数及热容量均小于水，且成 本较高。因此，纯电动客车驱动电机多采用冷却液冷却的形式。冷却液的主要成 分为：乙二醇、防腐蚀添加剂、抗泡沫添加剂、水。在电机机壳体中设计出水道 结构，通过冷却液在水道中的流动与机壳进行换热从而实现冷却功能。根据电机 水道布置方式的不同有以下四种结构方案：螺旋结构、半螺旋结构、圆周结构、 轴向结构。由于电动客车驱动电机散热环境的特殊性，电机的温度控制对冷却系 统有较高的要求。因此，结合电机布置方案和电动车行驶工况，设计有效的冷却

轮船发动机冷却系统的介绍

汽车发动机冷却系统介绍 冷却系统的作用是及时散发发动机受热零件吸收的部分热量，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。 发动机的冷却系有风冷和水冷之分。冷却液为冷却介质的称水冷系统，新上市轿车几乎都用水冷系统。 冷却系统的循环 在冷却系统中，有两个散热循环：一个是冷却发动机的主循环，另一个是车内暖风循环。 1、发动机冷却主循环： 主循环中包括了两种工作循环，即冷车循环和正常循环。发动机起动后，逐渐升温，冷却液的温度还无法打开节温器，此时冷却液只经过水泵在发动机内进行冷车循环，使发动机尽快地达到正常工作温度。随着发动机冷却液温度升到了节温器的开启温度，冷却循环开始正常循环。此时，冷却液从发动机流出，经过散热器散热后，再经水泵流回发动机。 2、暖风循环： 暖风循环同样是发动机的一个冷却循环。冷却液经过暖风加热芯，将冷却液的热量传入车内，然后流回发动机。暖风循环不受节温器的控制，只要打开暖气，该循环就开始工作。冷却系统零部件 在冷却系统中，冷却介质是冷却液，主要零部件有节温器、水泵、水泵皮带、散热器、散热风扇、水温感应塞、水温传感器、储液罐、暖风加热芯等。 1、冷却液 冷却液又称防冻液，是由防冻添加剂及防止金属产生锈蚀的添加剂和水组成的液体。它需要具有防冻性，防蚀性，热传导性和不变质的性能。现在经常使用乙二醇为主要成分，加有防腐蚀添加及水的防冻液。 2、水泵 水泵给冷却液加压，保证冷却液在冷却系中循环流动。水泵的故障通常为水封的损坏造成漏液，轴承毛病使转动不正常或出声。 3、散热器 发动机工作时，冷却液在散热器芯内流动，空气在散热器芯外流过，热冷却液由于向空气散热而变冷。散热器上还有一个重要的小零件，就是散热器盖，随着温度变化，冷却液会热胀冷缩，散热器器因冷却液的膨胀而内压增大，内压到一定时，散热器盖开启，冷却液流到储液罐；当温度降低，冷却液回流入散热器。 4、节温器 节温器在80℃后开启，95℃时开度最大。节温器不关闭，会使循环从开始就进入正常循环，这样就造成发动机不能尽快达到正常温度。节温器不能开启或开启不灵活，会使冷却液无法经过散热器循环，造成温度过高，或时高时正常。 5、散热风扇 正常行驶中，高速气流已足以散热，风扇一般不会在这时候工作；但在慢速和原地运行时，风扇就可能转动来助散热器散热。风扇的起动由水温感应器控制。 6、水温感应塞 水温感应器是一个温度开关，当发动机冷却液温度超出90℃以上，水温感应器将接通风扇电路。循环正常时，温度升高，如果风扇不转，就需要检查水温感应塞和风扇。

汽车冷却系统设计要求

汽车冷却系统设计 ——叶海见 汽车冷却系统设计 (1) 一、概述 (2) 二、要求 (2) 三、结构 (2) 四、设计要点 (4) （一）散热器 (4) （二）散热器悬置 (4) （三）风扇 (4) （四）副水箱 (5) （五）连接水管 (6) （六）发动机水套 (6) 五、设计程序 (6) 六、匹配 (6) 七、设计验证 (6) 八、设计优化 (6)

一、概述 二、汽车对冷却系统的要求 （一）汽车对冷却系统有如下几点要求 1、保证发动机在任何工况下工作在最佳温度范围； 2、保证启动后发动机能在短时间内达到最佳温度范围； 3、保证散热器散热效率高，可靠性好，寿命长； 4、体积小，重量轻，成本低； 5、水泵，风扇消耗功率小，噪声低； 6、拆装、维修方便。 （二）冷却系统问题对汽车的影响 1、冷却不足时，会导致内燃机过热，充气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃等），机油变质和烧损，零部件摩擦和磨损加剧（如活塞、活塞环和缸套咬伤，缸盖发生热疲劳裂纹等），引起内燃机的动力性、经济性、可靠性全面恶化。 2、冷却过剩时（40～50℃），汽油机混合气形成不良，机油被燃油稀释；柴油机工作粗暴，散热损失增加，零部件磨损加剧（比正常工作温度工作时大好几倍），也会使内燃机工作变坏。 三、冷却系统布置选型 （一）冷却系统结构 （1）基本结构。 组成：发动机水路、水泵、节温器、散热器、风扇以及连接管路。 原理：散热器上水室兼起膨胀水箱或者补偿水箱的作用。 注意事项：为保证冷却系统排气顺畅，加水充分，排水彻底，散热器的上水室加水口处为冷却系统的最高点，下水室出水口为冷却系的最低点。同时，为满足发动机排气、冷却液膨胀蒸发和冷却系统补水的需要，上水室要有足够的空间。其结构如（图1）。

冷却系统计算

冷却系统计算 一、 闭式强制冷却系统原始参数 都以散入冷却系统的热量Q W 为原始数据，计算冷却系统的循环水量、冷却空气量，以便设计或选用水泵、散热器、风扇 1．冷却系统散走的热量Q W 冷却系统散走的热量Q W ，受很多复杂因素的影响，很难精确计算，初估Q W ，可以用下列经验公式估算： 3600 h N g Q u e e W A （千焦/秒） （1-1） A ---传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比，对汽油机A=~，对柴油机A=~ g e ---内燃机燃料消耗率（千克/千瓦.小时） N e ---内燃机功率（千瓦） h u ---燃料低热值（千焦/千克） 如果内燃机还有机油散热器，而且是水油散热器，则传入冷却系统中的热量，也应将传入机油中的热量计算在冷却系统中，则按上式计算的热量Q W 值应增大5~10% 一般把最大功率（额定工况）作为冷却系统的计算工况，但应该对最大扭矩工况进行验算，因为当转速降低时可能形成蒸汽泡（由于气缸体水套中压力降低）和内燃机过热的现象。 具有一般指标的内燃机，在额定工况时，柴油机g e 可取~0.27千克/千瓦.小时，汽油机g e 可取~0.34千克/千瓦.小时，柴油和汽油的低热值可分别取41870千焦/千克和43100千焦/千克，将此值带入公式即得 汽油机Q W =（~）N e 柴油机Q W =（~）N e 车用柴油机可取Q W =（~）N e ，直接喷射柴油机可取较小值，增压的直接喷射式柴

油机由于扫气的冷却作用，加之单位功率的冷却面积小，可取Q W =（~）N e ，精确的Q W 应通过样机的热平衡试验确定。 取Q W =N e 考虑到机油散热器散走的热量，所以Q W 在上式计算的基础上增大10% 额定功率： ∴ 对于420马力发动机Q W =*309=千焦/秒 增大10%后的Q W =千焦/秒 ∴ 对于360马力发动机Q W =*266=千焦/秒 增大10%后的Q W =千焦/秒 ∴ 对于310马力发动机Q W =*225=135千焦/秒 增大10%后的Q W =千焦/秒 最大扭矩： ∴ 对于420马力发动机Q W =*250=150千焦/秒 增大10%后的Q W =165千焦/秒 ∴ 对于360马力发动机Q W =*245=147千焦/秒 增大10%后的Q W =千焦/秒 ∴ 对于310马力发动机Q W =*180=108千焦/秒 增大10%后的Q W =千焦/秒 2．冷却水的循环量 根据散入冷却系统中的热量，可以算出冷却水的循环量V W c t Q V w w w W W γ?= （米3/秒） （1-2） 式中 t w ?---冷却水在内燃机中循环时的容许温升，对现代强制循环冷却系，可

发动机冷却液的循环路线.

汽车运用与维修专业教案 2015 /2016 第二学期 课程名称：发动机构造与拆装（一） 班级：交通运输103班组员：甘天祥马怀霞潘园园题目：第十章发动机冷却系 A :冷却系组成与冷却过程 第十一周 本讲教学目标： 知识点 ·冷却系的功用与分类 ·水冷系的组成 ·水冷系的冷却过程 能力点： ·正确理解冷却系的功用与分类·正确掌握水冷系的冷却过程本讲主要内容： ·冷却系的功用 ·冷却系的类型 ·水冷系的组成与水路循环 ·冷却液 本讲教学要求及适合专业： ·启发分析冷却系的功用 ·对比分析冷却系的类型 ·重点讲解水冷系的组成与水路循环 教学重点：·水冷系的组成与水路循环 教学难点：·水冷系的组成与水路循环 教学方法及手段：导入、启发分析、简要分析、对比分析、重点介绍、归纳小结、多媒体 上一讲回主页下一讲 本讲教学内容： 由发动机总体构造导入 发动机冷却系统 启发分析： 一、冷却系的功用与类型

简要分析： ·要求学生理解发动机过热、过冷的危害及发动机冷却系的功用1．冷却系的功用 （1）发动机过热、过冷的危害 1）发动机过热的危害 ·充气效率低，早燃和爆燃易发生，发动机功率下降 ·运动机件易损坏 ·润滑油粘度减小、润滑油膜易破裂加剧零件磨损 2）发动机过冷的危害 ·燃烧困难，功率低及油耗高 ·润滑油粘度增大，零件磨损 ·燃油凝结而流入曲轴箱，增加油耗，且机油变稀，从而导致功率下降，磨损增加 （2）冷却系功用 ·使发动机得到适度冷却，防止发动机过冷、过热 ·以保证发动机在正常的温度范围内工作 对比分析： ·要求学生理解风冷却系统组成、原理及特点 图10-1：风冷却系统2．冷却系的分类 （1）风冷却系统（图10-1） ·冷却介质是空气，利用气流使散热片的热量散到大气中 ·组成：风扇、导流罩、散热片、气缸导流罩、分流板。 ·工作情况：缸体、缸盖均布置了散热片，气缸、缸盖都是单独铸造，然后组装到一起，缸盖最热，采用铝合金铸造，且散热片比较长，为了加强冷却，保证冷却均匀，装有导流罩、分流板 ·分类：采用一个风扇时，装在发动机前方中间位置；采用两个风扇时，分别装在左右两列汽缸前端。 ·特点：结构简单、质量较小、升温较快、经济性好。难以调节，消耗功率大、工作燥声大。

计算说明书-XX冷却系统

计算说明书 题目：X X冷却系统 设计: 校对: 审核: 批准: XXXXXXXXXX 有限公司

XX冷却系统计算 冷却系统的作用是在所有工况下，保证发动机在最适宜的温度下工作，冷却系统匹配的是否合适将直接影响到发动机的使用寿命和燃油经济性，所以在冷却系统的设计及计算中，散热器的选型以及风扇的匹配对冷却系统起着至关重要的作用。 为便于组织气流，散热器布置在整车的前面，但由于受到整车布置空间的限制，在其前面还布置了空调冷凝器，这会增加风阻，影响散热器的进风量，从而影响冷却系统的冷却能力。风扇布置在散热器后面，靠风扇电机带动。 1.发动机参数 2.发动机散热量 估算发动机在额定功率点、扭矩点、怠速点的水套散热量： 2.1.发动机额定功率点水套散热量为： Q w=Ag e P e H u=56.94 kW（34 kW ——ZZ 提供，远小于估算值） A-传给冷却系统的散热量占燃料燃烧产生热量的百分比，取 0.25（Q w以实测值为准，A取值一般0.23~0.3） g e-发动机燃油消耗率,取290g/kW·h（按万有特性曲线） P e-发动机功率，取65kW（按发动机标定数据） H u-燃料净热值，取43500kJ/kg（RON 93#汽油） 2.2.发动机扭矩点水套散热量为： Q w=Ag e P e H u=40.54 kW（26 Kw—— ZZ 提供，远小于估算值） A-传给冷却系统的散热量占燃料燃烧产生热量的百分比，取

0.25（Q w以实测值为准，A取值一般0.23~0.3） g e-发动机燃油消耗率,取280g/kW·h（按万有特性曲线） P e-发动机功率，取47.93kW（按发动机标定数据） 2.3.散热器选择 根据选型的散热器的散热量，验算最大功率点： Q w = kSΔt k-散热器的传热系数，kW/（m2·℃） 传热系数k受下列因素影响：1、冷却管内冷却液流速；2、散热器的材料和管片的厚度；制造质量；通过散热器芯部的空气流量或风速；经对铝制散热器的传热系数进行统计取0.2。 Δt-冷却常数，散热器的内外温差，根据下列关系得到： 冷却液为乙二醇和水50%：50%，其常温沸点108℃，散热器进口温度为50℃。Δt=108℃-50℃=58℃。 S-散热器的散热面积，根据表三为5.4 m2。 散热器的散热量Q w =62.64 kW>56.94 kW，安全系数为1.1，满足最大功率点散热的使用要求， 表二 YY(1.3L/S11加厚型)散热器参数 YY(1.3L)散热器（芯部尺寸：518×297×34）试验时间：

发动机冷却系统设计规范

编号：
冷却系统设计规范
编制： 万 涛
校对： 审核： 批准：
厦门金龙联合汽车工业有限公司技术中心 年月日

一、概述 要使发动机正常工作，必须使其得到适度的冷却，冷却不足或冷却过度均会带来严重
的影响。 冷却不足，发动机过热，会破坏各运动机件原来正常的配合间隙，导致摩擦阻力增加，
磨损加剧，特别是活塞环和气缸壁之间的运动，严重时会发生烧蚀、卡滞，使发动机停转 或者发生“拉缸”现象，刮伤活塞或气缸，更严重时还会发生连杆打烂气缸体现象。也会 使润滑油变稀，运动机件间的油膜破坏，造成干摩擦或半干摩擦，加速磨损。同时会降低 发动机充气量，使发动机功率下降。
发动机过度冷却时，由于冷却水带走太多热量，使发动机功率下降、动力性能变差。 发动机过冷，气缸磨损加剧。同时，由于过冷，混合气形成的液体，容易进入曲轴箱使润 滑油变稀，影响润滑作用。
由此可见，使发动机工作温度保持在最适宜范围内的冷却系，是何其重要。一般地， 发动机最适宜的工作温度是其气缸盖处冷却水温度保持在 80℃~90℃，此时发动机的动力 性、经济性最好。 二、冷却系统设计的总体要求
a)具有足够的冷却能力，保证在所有工况下发动机出水温度低于所要求的许用值（一 般为 55°）； b) 冷却系统的设计应保证散热器上水室的温度不超过 99 ℃。 c) 采用 105 kPa 压力盖，在不连续工况运行下，最高水温允许到 110 ℃，但一年中
水温达到和超过 99 ℃的时间不应超过 50 h。 d) 冷却液的膨胀容积应等于整个系统冷却液容量的 6 %。 e) 冷却系统必须用不低于 19 L/min 的速度加注冷却液，直至达到应有的冷却液平面，
以保证所有工作条件下气缸体水套内冷却液能保持正常的压力。 三、冷却系统的构成
液体冷却系主要由以下部件组成：散热器、风扇、风扇护风罩、皮带轮、风扇离合器、 水泵、节温器、副水箱、发动机进水管、发动机出水管、散热器除气管、发动机除气管等。

车用发动机冷却系统工作过程与匹配计算.

2008年(第30卷第9期 汽车工程Aut omotive Engineering 2008(Vol . 30 No . 9 2008170 车用发动机冷却系统工作过程与匹配计算 成晓北, 潘立, 周祥军 1 1 2 (11华中科技大学能源与动力工程学院, 武汉430074; 21玉柴机器股份有限公司技术中心, 玉林537005 [摘要]对一台车用柴油机的冷却系统进行冷却系统水流和热流分布台架试验, 利用流体系统仿真分析软件 对整个冷却系统工作循环过程、热平衡状态和冷却系统匹配性能进行仿真计算, 并依据试验得到的相关结果验证了计算模型, 对影响其冷却性能的一些因素进行详细分析, 最后指出该冷却系统存在的问题, 并提出优化改进方案。 关键词:汽车柴油机; 冷却系统; 水流分布; 热流分布; 试验; 仿真 Working Pr ocess and Matching Si m ulati on of Cooling System in D iesel Engine Cheng X i a obe i , Pan L i i a 1 1

2 11School of Energy &Po w er Engineering, Huazhong uhan 430074; 21R &D Center , Yulin iesel Yulin 537005 [Abstract]and heat flux distributi ons in the cooling syste m of a vehicle diesel engine is . si m ulati on on the working p r ocess, ther mal balance and matching perf or mance of the whole cooling syste m is carried out with one 2di m ensi onal co mmercial s oft w are F LOWMASTER2. The si m ulati on models are verified by test results, and s ome fact ors affecting the perf or mance of cooling syste m are analyzed in de 2tail . Finally, the p r oble m s re mained in existing cooling syste m are pointed out with i m p r ove ment sche me p r oposed . Keywords:veh i cle d i esel eng i n e; cooli n g syste m; wa ter flow d istr i buti on; hea t flux d istr i buti on; test ; si m ul a ti on 水泵流量过大等。通过对影响冷却性能的因素进行 前言 随着发动机升功率的不断提高, 产生的热流密度也随之增大, 普遍存在着发动机冷却液温度过高的问题。因此, 对发动机冷却系统进行整体优化改进, 解决高功率密度下发动机冷却和热平衡问题是满足上述要求而必须突破的技术关键。现代发动机设计中, 必须要考虑发动机各流体系统之间的热影响, 即发动机的热管理 [1] 分析, 提出了对该发动机冷却系统的改进方案。 1热流分布试验

冷却器的计算公式

风冷却器的精确选型方法 方法一：功率损耗计算法（最精确的方法）测算现有设备的功率损失，利用测量一定时间内油的温升，从而根据油的温升来计算功率损失。通常用如下方法求得： PV =△T*C油*ρ油*V/t/60[KW] PV 功率损耗[KW] △T 系统的温升[℃] C油当量热容量[KJ/L]，对于矿物油：1.88KJ/KGK ρ油油的密度[KG/L]，对于矿物油：0.915KG/L V 油箱容量[L] t 工作时间[min] 例：测量某一液压系统在20分钟内油温从20℃上升到45℃，油箱容量为100L。产生的热功率为：PV = 25*1.88*0.915*100/20/60 = 3.58[KW] 然后按系统正常工作的最佳期望油温来计算当量冷却功率：P01= PV / （T1-T2）*η[KW/℃] P01 当量冷却功率 T1 期望温度 T2 环境温度η安全系数，一般取1.1 假如该系统的最佳期望油温为55℃，当时的环境温度为35℃ P01 =3.58*1.1/（55-35）=1.97[KW/℃] 最后按当量冷却功率来选择所匹配的冷却器。 方法二：发热功率估算法（最简单的方法）一般取系统总功率的1/3作为冷却器的冷却器功率。 方法三：流量计算法（最实用的方法）A．用于回油管路冷却 Q =L*S*ηS =A1/A2 B．用于泻油管路或独立冷却回路冷却 Q =L*η式中 Q 冷却器的通过量[L/min] L 油泵的吐出量[L/min] S 有效面积比 A1油缸无杆腔有效面积 A2油缸有杆腔有效面积η安全系数（1.5 ~ 2），一般取1.8，液压油黏度越大则安全系数越大。

对于需要配置或改装液压冷却系统的机动车辆，计算出液压系统单位时间内的热损耗，即系统的发热功率Pv，然后结合你需要的油温期望值T1，对照风冷却器的当量冷却功率P1曲线图，选择与之匹与的型号。这是普遍使用的计算方法。 必须注意，在测定系统单位时间内油的温升时，要区分是否有冷却器在工作，该文所指的工况是系统没有冷却器时油的温升。 计算公式：Pv=ρ油×V×C油×ΔT/H，式中： Pv：发热功率（W） ρ油：油的密度（常取0.85Kg/L） V：油的容积（L） C油：液压油的比热容，常取2.15Kj/Kg℃ ΔT：一定时间内油的温升 H:温升时间（s） 例：某一液压系统（无冷却器的工况下）在10分钟内油温从30℃上升至45℃，液压油的容积为80L。发热功率计算如下： Pv=0.85×80×2.15×（45-30）/（10×60）=3.655Kw 已知环境温度T2=30℃，最佳油温期望值55℃，则当量冷却功率计算如下： P1= Pv×η/（T1 -T2），式中： P1：当量冷却功率（w/℃） η：安全系数，一般取1.1 T1：油温期望值（℃）

汽车发动机冷却系统的设计原则

发动机冷却系统的设计原则 （李勇） 水冷式汽车发动机冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、缸体水道、缸盖水道、风扇及连接水管、冷却液等组成。我们主机厂主要根据整车布置及发动机功率的要求来选定散热器及各零部件的形状、大小，并合理布置整个冷却系统，保证发动机的动力性、经济性、可靠性和耐久性，从而提高整车的性能。 一、冷却系统的总体布置原则 冷却系统总布置主要考虑两方面，一是空气流通系统；二是冷却液循环系统。因此在设计中必须做到提高进风系数和冷却液循环中的散热能力。 1，提高进风系数。要做到提高进风系数就必须要做到：（1）减小空气的流通阻力，（2）降低进风温度，防止热风回流。 （1）减小空气的流通阻力 设计中应尽量减少散热器前面的障碍物，进风口的有效进风面积不要小于60﹪的散热器芯部正面积；在整车布置允许的前提下，尽可能采用迎风正面积较大的散热器；风扇与任何部件的距离不应小于20mm，这样就可以组织气流通畅排出，可以减少风扇后的排风背压。 （2）降低进风温度， 要合理布置散热器的进风口，提高散热器与车身、发动机舱接合处的密封性，防止热风回流。 （3）合理布置风扇与散热器芯部的相对位置 从正面看，尽量使风扇中心与散热器中心重合，并使风扇直径与正

方形一边相等，这样可以使通过散热器的气流分布最为均匀，或者使风扇中心高一下些，使空气流经散热器上部的高温高效区。 另：考虑发动机振动的因素，风扇和护风罩之间的间隙应该在20mm 以上。 从轴向看，尽可能加大风扇前端面与散热器之间的距离，并合理设计护风罩。要使气流均匀通过散热器芯部整个面积，必须要求风扇与散热器之间保持一定的距离，一般对载货汽车，风扇与散热器芯部之间的距离不得小于50mm。 2，提高冷却液循环中的散热能力 要提高冷却液循环中的散热能力，提高冷却液循环中的除气能力是关键。冷却系统的气体会造成水泵流量下降，使散热器的冷却率下降；还会造成发动机水套内局部沸腾，致使局部热应力猛增，影响发动机性能；在热机停工况，气体还会造成冷却液过多的损失。因此要提高冷却液循环中的除气能力，其措施就是设计膨胀水箱和相应的除气管路（当散热器位置比发动机位置高时，可以在散热器上部直接开一个注水口，并在注水口上用一压力式的散热器盖即可，我厂的农用车型的散热器就是采用此方式进行排气及加水）。 二、散热器的选择 （1）现在我厂基本上全部都采用铜制散热器，芯部结构为管带式的。散热器要带走的热量Q w，按照热平衡的试验数据或经验公式计算：Q w=（A·g e·Ne·h n）/3600 kJ/s 式中： A—传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比，对柴油机A=0.18～0.25