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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

(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

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

所研究的柴油机为重型车用柴油机, 主要技术参数见表1。热流分布试验实际上包含了水流分布试验和热平衡试验

[3]

, 即需要同时考虑流动和传热

在发动机冷却系统各部分的分布情况。111水流分布试验

, 而对于发动机热管理系统

[2]

仿真来说, 必须要将发动机本体、冷却系统、空气侧系统等流体系统结合在一起进行仿真

。

作者结合试验研究和仿真计算, 对一台车用发动机冷却系统的冷却性能和热平衡状态进行分析评价。原机存在的问题:在夏季高温时以及车辆低速行驶时发动机水温过高, 冷却系统部件匹配不理想,

水流分布试验是在发动机倒拖条件下进行的, 主要是了解发动机内各缸冷却液流量分布均匀性。通过对冷却系统各部件压力损失的情况分析, 从宏观上评估冷却系统各部件匹配的合理性; 另外, 可通过对各缸中每个上水孔处的水流速、流量分布情况定性地分析缸盖、缸体冷却水套内结构的合理性。

原稿收到日期为2008年1月31日, 修改稿收到日期为2008年4月29日。

2008(Vol . 30 No . 9成晓北, 等:车用发动机冷却系统工作过程与匹配计算?759?

表1柴油机主要技术参数

型式缸径/mm行程/mm压缩比标定功率/kW 标定转速/r ?m in -1

1400r/min 时最大转矩/N?m

直喷式水冷六缸

120145171527521001550

和流量, 则可确定热平衡时发动机各散热部分的热

流分布情况, 为匹配散热器、冷却水泵、风扇以及整机热平衡计算结果提供较为准确的评判依据。标定工况热平衡时整机热流分布见图3, 其中冷却介质从水套缸盖带走的热量(Q w 占燃料燃烧放出的全部热量的1714%、冷却介质通过机油冷却器从机油中带走的热量(Q o 仅占218%, 从热流分布可以看出, 中冷器和机油冷却器的换热量较低, 而其他换热损失则较高, 需要对中冷器和机油冷却器散热效率或散热面积进行优化匹配。

增压方式中冷方式

燃油耗率/g?(k W ?h

最高爆发压力/MPa

-1

涡轮增压空2空中冷

19816

确定发动机各个气缸水套内流量和流阻分布, 为后续确定各缸换热量及整个水套的换热量做准备。

水流分布试验结果如图1所示, 可见通过各缸的冷却水流量是不均匀的, 这与该机体内水道为纵向布置结构有关, 其中第2缸冷却水流量在各缸中是最大的, 第1缸则最小。2所示, 原因, , 增大第4缸冷却水流

量, 是后续优化改进的方向, 对水腔进行CF D 三维模拟计算是有效的手段。

图3标定工况热平衡时各部分热流分布

2发动机冷却系统工作过程计算

211冷却系统各部件模型及元件参数

采用一维流体系统仿真分析软件F LOWMAS 2[4]

TER2, 所研究发动机的冷却系统结构布置如图4所示。

图1各缸冷却水流量占总流量百分数图

图4冷却系统结构布置模型图

建立如图5所示计算模型。在建模过程中将主

要部件定义为压损元件, 即主要依据流量(流速 2压

图2标定工况热平衡时各缸热流分布

112热平衡试验

热平衡试验分别进行了标定工况和最大转矩工

况试验, 通过测量冷却系统各部件进出口处的温度

力关系对元件模型进行定义; 将水套、散热器、中冷器、机油冷却器等定义为换热元件, 需要提供这些换热元件的换热面积或换热效率等参数。根据试验数据和各零部件供应商提供的基本参数, 对模型中各个相关元件的基本输入参数进行设定如下。

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及试验过程中各参数测量存在的测量误差等, 因此

得到的散热器出水温度较实际情况稍低, 相应计算得到的散热量则偏高。设水路部分换热热平衡偏差百分数为

(Q w +Q o -Q r

Q w +Q o

×100%(1

式中Q w 为水套散热量, Q o 为机油冷却器散热量, Q r

为散热器散热量。

根据式(1 可得水路部分换热热平衡模拟结果, 热平衡偏差仅为4141%, 可见, 该计算模型较接近实际情况, 各项偏差均在允许的范围内, 表明模拟预测是可信的。

图5冷却系统部件计算模型管网图

标定工况下热平衡时根据试验得到水套散热量

Q w =132k W , 水泵流量取010049m /s, 散热器换热

3计算结果及分析

3效率ηr =0163, 中冷器迎风速度为7m /s, 中冷器换

热效率ηa =0176, 中冷器增压空气进口温度191℃, 增压压力为0125MPa, 风扇转速2100r/min, 机油压力为11573kg/s 。。2127:、

器和散热器处, 在水套处压损达到01004MPa 。由图8可见:水流速率在水套处突然增大, 主要是因为相对其他流动管路, 水套内流道较狭窄, 在流量不变的情况下, 流速激增

。

通过大量试验进行仿真模型的反复校验, 寻求符合工程实际的模型修正策略, 以提高预测的精度; 利用经过修正的模型, 对发动机标定工况下热平衡时冷却系统进

行模拟仿真和性能预测, 实现柴油机冷却系统的优化设计。

各参数试验数据和模拟数据对比见图6。可见, 除了对散热器换热量的模拟偏

差较大之外, 其他参数的模拟偏差均很小。造成散热器换热量模拟偏差较大的原因是:模型选取的是散热器较理想的情况, 没有考虑散热器内部介质的流动和换热损失, 以

图7冷却介质沿程压力损失曲线(大循环

图8沿程冷却介质流速曲线(大循环

312中冷器进风温度和中冷器效率的影响

图6各参数试验数据和模拟数据对比图

散热器换热效率ηr 是影响整个冷却系统冷却

2008(Vol . 30 No . 9成晓北, 等:车用发动机冷却系统工作过程与匹配计算?

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性能的主要因素, 通过利用试验结果, 对模型进行流动和传热的标定得到散热器的实际ηr =0163, 同时为了考察散热器较高换热效率(ηr =0173 时冷却性能的变化, 因此分别考虑ηr =0163和ηr =0173两种情况并进行对比分析, 对其他因素的分析作同样的处理, 不再赘述。保持其他参数基本不变, 中冷器进风温度取20℃～40℃的情况。

由图9可知, 中冷器进风温度对发动机进出水温度及散热量的影响十分明显, 中冷器进风温度每增加5℃, 发动机进出水温度提高近5℃, 而散热器散热量则降低2k W 左右, 发动机进出水温度对应中冷器进风温度变化曲线近似为斜率为1的直线, 在中冷器换热效率不变的情况下, 发动机进出水温差基本上保持在8℃左右。较高的中冷器进风温度使散热器进风温度升高, 通过散热器的散热量减少, 发动机水温上升。在中冷器进风温度为30℃时, ηr =0173的发动机进出水温度均在100℃以下, 而ηr 0163时的发动机出水温度过高, 境条件下, 时, ηr , 需要适当提高ηr

。

器换热效率对发动机进出水温度的影响类似于中冷器进风温度对发动机进出水温度的影响, 由于车用发动机中冷器是置于水散热器之前, 在中冷器进风温度保持不变的情况下, 较高的中冷器换热效率意味着高的散热器进风温度, 从而发动机水温上升, 散热器换热量会有所减少, 但是同时增压空气通过中冷器传给散热器的散热量也会增加, 这两部分热量的大小对比反映在图10上即表现为散热量随ηa 增大的上下波动变化, 从仿真计算结果分析, 提高ηa 至018比较理想

。

图10发动机进出水温度、散热器散热

量随中冷器效率的变化曲线

ηr 的影响313

保持冷却系统其他参数基本不变时, 改变ηr (ηr =0153～0180 对冷却性能的影响如图11所示。可

见ηr 也是一个显著影响发动机冷却性能的因素。发动机进出水温度对应ηr 的变化基本上是同步的, 在ηr >0171时, 发动机热平衡时进出水温度均低于100℃, 可以满足冷却要求; 反之过低的ηr 将可能导

致“开锅”现象发生, 因此对散热器进行再匹配, 应

提高ηr 至0171以上。图11反映出ηr 对散热量的

图9发动机进出水温度、散热器散热量

随中冷器进风温度的变化曲线

变化曲线则并非为直线, 而是曲折上升的折线, 并非

ηr 越高散热量越大, 但总体是上升趋势。314水泵流量的影响保持冷却系统其他参数基本不变, 中冷器换热

效率ηa =0165～0185的情况。由图10可见, 中冷

保持其他参数基本不变, 水泵流量的变化(取

01003～01007m /s 的情况的影响如图12所示。

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01004m /s 之后, 发动机进出水温度反而升高了, 因

此, 该机型的冷却水泵流量应控制在01004m /s 左

右为宜。

315机舱背压的影响

保持其他参数基本不变, 机舱背压(即风扇后总压取99～10113kPa 。发动机机舱后背压是一个容易被忽视的因素, 由上述图线可以明显看到, 其对发动机冷却性能的影响程度不亚于散热器换热效率等因素, 甚至更大。由图13可知, 当机舱背压达到10011kPa 之后, 发动机水温上升趋势陡然加大, 达到大气压力时发动机出水温度甚至达到115℃。可见, 将机舱背压控制在10017kPa 以下, 能有效将发动机水温降

至100℃以下。另外由图13可知, 机舱, 而与散热器换, 保持其他参数, 0～40m /s 的情况见图14。图14表明, 迎风速度对发动机冷却性能的影响也很大, 当散热器效率为0163、车辆低速行驶时, 发动机出水温度在100℃以上, 只有当车辆行驶速度超过20m /s 时, 发动机水温才降至100℃以下, 随着车速的继续升高, 发动机水温下降很迅速, 在车速达到30m /s 后, 散热器散热量也显著增大。而当ηr 增大

至0173时, 无论是车辆以低速还是高速行驶,

发

图11发动机进出水温度、, 、散热器散

热量以及发动机水温升在水泵流量达到

01004m /s 之后变化很小, 由此可见, 通过盲目提高水泵流量来降低发动机水温、提高散热器散热量等获得良好冷却效果的措施是不合适的, 得不偿失。

在ηr =0163时, 当水泵流量从01003m /s 提高至

图12发动机进出水温度、散热器散热量、进出水温升随水泵流量的变化曲线

图13发动机进出水温度、散热器散热量、风量随机舱背压的变化曲线

2008 (Vol 30 No. 9 . 成晓北 ,等 : 车用发动机冷却系统工作过程与匹配计算?

? 763 4结论依据冷却系统水流分布和热平衡试验基础 , 从优化车用发动机整个冷却系统匹配的观点出发 , 利用试验和仿真两方面对影响冷却系统的诸多因素进行详细分析 ,为各部件之间的良好匹配提出了一种行之有效的手段。通过对热流分布试验结果分析发现 , 原机型水套各缸之间存在着热流分布不均匀的问题 , 可以通过对整个水套进行三维 CFD 分析 , 优化水腔内流道结构 ,增大第 4 缸冷却水流量和热流量加以解决。结合冷却系统的仿真计算及影响因素的详细分析 ,对原机型所匹配冷却系统的冷却性能存在的问题 ,提出了改进方案。由中冷器、散热器、风扇、导流罩等部件组成的空气侧部分的流动和传热对整个冷却系统的影响很大 ,如果要考虑这部分的影响 ,今后的工作可以同时对空气侧部分进行三维CFD 流动分析计算 , 对空气侧部件进行合理布置和几何结构的改进 , 优化迎风空气流动和传热 ,提高冷却性能。参考文献 [ 1 ] Mahmoud K G, Loibner E, W iesler B , et al Sim ulation 2 . Based [ C ]. SAE Paper 2003 - 01 - 0276. Exchanger Analysis Program s[ C ]. SAE Paper 2001 - 01 - 1695. [3]成晓北 ,王兆文 ,黄荣华 ,等 . 车用柴油机冷却系统水流分布的 Vehicle Thermal Management System 2 Concep t and Methodology [ G ]. 2002. 图 14 发动机进出水温度、散热器散热量随迎风速度的变化曲线动机水温始终低于 100 ℃。以上分析表明 , 原机型所配冷却部件能基本满足车辆在中高速行驶时的冷却要求 ,但是要满足低速行驶时的冷却要求需要提高ηr 。 317 冷却系统综合改进方案根据上述试验与计算分析 , 提出冷却系统的综合改进方案如下:ηa 提高至018,ηr 提高至 0171, 水泵流量降低至 01004m / s, 在较高的机舱背压 ( 10018kPa 、较低的车辆行驶速度 ( 10m / s 和较高的中冷器进风温度 ( 35 ℃的发动机运行条件下 , 模 3 [ 2 ] Uhl Bernhard, B rotz Friedrich, Fauser J ü rgen, et al Development . of Engine Cooling System s by Coup ling CFD Sim ulation and Heat 试验研究 [ J ]. 汽车工程 , 2008, 30 ( 5. 拟得到的发动机出水温度为9718 ℃, 进水温度为 8816 ℃; 散热器散热量为 135kW 。不会发生“ 开锅” 现象 ,基本能够满足发动机冷却要求。 [ 4 ] Flowmaster Intenertion L td Company Flowmaster2 Reference Help .

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

冷却系的维护与保养

发动机冷却系统的保护实习指导教师：闫英一、引言：如果一台发动机,冷却系统的维修率一直居高不下,往往会引起发动机其他构件损坏,特别是随着车辆行驶里程的增加,冷却系统的工作效率逐渐下降,对发动机的整体工作能力产生较大影响,冷却系统的重要性在于维护发动机常温下工作,尤如人体的皮肤汗腺,如果有一天,人体的汗腺不能正常工作,那么身体内的热量将无法散去,轻则产生中暑,重则休克。二、冷却系统的作用冷却系统的功用是带走发动机燃烧所产生的热量，使发动机维持在正常的温度范围内。发动机冷却的方式可分为风冷式发动机及水冷式发动机，水冷式发动机是靠发动机冷却水在中循环来冷却。三、冷却系统的组成水冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、水道、风扇等组成。散热器负责循环水的冷却，它的水管和散热片多用铝材制成，铝制水管做成

扁平形状，散热片带波纹状，注重散热性能，安装方向垂直于空气流动的方向，尽量做到风阻要小，冷却效率要高。散热器又分为横流式和垂直流动两种。发动机是由冷却液的循环来实现的，强制冷却液循环的部件是水泵，它由曲轴皮带带动，推动冷却液在整个系统内循环。一般冷却液对发动机的冷却，要根据发动机的工作情况而随时调节。当发动机温度低的时候，冷却液就在发动机本身内部做小循环，当发动机温度高的时候，冷却液就在发动机—散热器之间做大循环。实现冷却液做不同循环的控制部件是节温器。可以将节温器看作一个阀门，其原理是利用可随温度伸缩的材料（石蜡或乙醚之类的材料）做开关阀门，当水温高时材料膨胀顶开阀门，冷却液进行大循环，当水温低时材料收缩关闭阀门，冷却液小循环。为了提高散热器的冷却能力，在散热器后面安装风扇强制通风。以前的轿车散热器风扇是由曲轴皮带直接带动的，发动机启动它就要转，不能视发动机温度变化而变化，为了调节散热器的冷却力，要在散热器上装上活动百页窗以控制风

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

发动机智能冷却系统的研究现状和发展趋势_高标_201406

发动机智能冷却系统的研究现状和发展趋势 Investigation and Development of Engine Intelligent Cooling System 高标，程伟（东风汽车股份有限公司商品研发院，湖北武汉，430057）摘要：汽车发动机冷却系统是保证车辆可靠运行必不可少的一个系统，同时冷却系统的性能与发动机燃油经济性、排放、噪声等方面也有着密切关系，智能化、电控化是汽车以及汽车零部件发展的趋势，汽车发动机智能冷却系统的研究是节能、减排和热管理领域内的重要前沿课题。收集、整理和分析了国内外智能冷却系统的文献和产品，总结了智能冷却系统在关键零部件、系统集成和新能源车型领域内的研究现状，为智能冷却系统的研发和产业化提供了参考。 Abstract: Vehicle engine cooling system is essential for the vehicle running, and the performance of cooling system has relations with the engine economic、emissions and noise，intelligence、electronic control are the trend of vehicle components development，vehicle engine intelligent cooling system(ICS) is the frontier research field of energy conservation 、emissions and thermal management. By collecting, classification and studying of the achievements on ICS research and its products, summarize the development of ICS on key components、system integration and new energy vehicle aspects, and offer some references for the ICS research and industrialization. 关键词：发动机智能冷却系统集成 Keywords：Engine; Intelligent; Cooling System ; Integration 0引言汽车发动机在完成能量转换的过程中，约有1/3的燃料燃烧化学能需通过发动机冷却系统散出，机械部件的摩擦散热、电子部件的散热等也需要通过冷却系统进行冷却或温度调节，以保证零部件工作在合适的温度[1]；发动机的排放、噪声等问题也与冷却系统有着密切关系，相关研究中指出发动机冷起动后前300s时间内的CO和HC排放占整排放测试阶段中的60％～80％[2]。同时在冷却系统运转过程中风扇、水泵等零部件消耗相当一部分功率，影响发动机的燃油经济性。冷却系统性能的好坏直接关系到汽车及发动机的性能，而上述问题的解决依赖于如何对发动机冷却系统进行稳定、快速和准确的控制，因此汽车发动机的智能冷却系统成为目前热管理领域内的重要研究前沿课题。 1发动机冷却系统的发展概述早期的发动机由于功率密度低，结构简单，主要依靠空气自然对流进行冷却，随着发动机功率密度的不断提升导致发动机的散热量增加，由于冷却空气的比热容低，为了获得更好的冷却效果，出现了以发动机直接驱动的冷却风扇提供强制冷却的风量，发动机内部通过水泵驱动冷却液循环进行冷却，极大的提高了冷却系统冷却效率。由于发动机零部件需要在一定温度范围内工作，冷却系统要对冷却强度进行调节，之后，发动机冷却系统增加了节温器、挡风帘等温度调节装置。但冷却风扇、水泵等零部件消耗大量发动机功率，自20世纪50年代博格华纳公司最早发明了硅油风扇离合器，一致以来都以较高的性价比和可靠性成为商用车发动机的重要冷却系统节能技术。[3]1981年3月美国的专利文件（US4257554）[4]最早提出了电动冷却风扇冷

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：

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≈???=

毕业论文之汽车发动机冷却系统

题目：汽车发动机冷却系统维护所在院系:汽车系专业班级: 汽车电子技术学生姓名：万美玲指导教师：李晗 2012 年03 月21 日

目录摘要 (1) 第一章引言 1.1汽车发动机冷却系统在现在汽车行业的发展现状 (1) 1.2 汽车发动机冷却系统维修的重要意义 (2) 第二章课题的目的及现实意义 2.1 课题主要目的 (3) 2.2 课题的现实意义 (3) 第三章汽车冷却系统的故障案例 3.1故障现象 (4) 3.2冷却系统的特点 (4) 第四章冷却系统的结构和工作原理 4.1发动机冷却系统的功用 (6) 4.2桑塔纳轿车冷却系统的组成 (6) 4.3桑塔纳轿车冷却系统工作原理 (9) 第五章冷却系统故障分析 (11) 5.1发动机过热 (11) 5.2发动机升温缓慢或工作温度过低 (11) 第六章实际故障检测与维修 6.1 故障一 (12) 6.2 故障二 (13) 第七章冷却系统的维护与保养 (14)

第八章结论 (17) 谢辞 (18) 参考文献 (22) 摘要汽车现在已是大众的交通工具，它集机械与电子一体，是当前社会的高科技产品。随着汽车电子技术的快速发展，电子燃油喷射、安全气囊和ABS系统以及各种电控部件的应用技术都日趋成熟，电子智能系统几乎已经应用到汽车的各个领域。这些高科技的应用使得汽车更趋近完善，但同时也使得在维修汽车上增加了许多难度。本论文针对汽车发动机冷却系统存在的各种典型故障，进行了仔细的故障分析和维修过程，解决发动机冷却系统存在的具体问题。目的就是为了对发动机冷却系统进行深刻透彻的分析，使得在实际维修中得到更好的经验和方法。从而使发动机冷却系统更出色的工作，提高汽车的动力性和经济性，提高汽车的使用寿命。关键词：发动机发动机冷却系统智能化检测维修 Abstract Cars are now already is public transportation, it integrates mechanical and electrical integration, the present society of high-tech products. Along with the rapid development of automobile electronic technology, electronic fuel injection, airbag and ABS system and various electronic components application technology matures, electronic intelligence system has been applied to the car's almost every field. These high-tech application makes cars more intimate perfect, but also makes the maintenance bus increased a lot of difficulty. This thesis aims to automobile engine cooling system various existing typical fault, the careful fault analysis and maintenance process and resolve the engine cooling system exist specific problems. Purpose to the engine cooling system on deep thorough analysis, make in the actual repairs better experiences and methods. Thus make the engine cooling system more outstanding work, improve the performance and fuel economy car, improve the

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

汽车发动机冷却系统的维护

学生毕业论文汽车工程系汽车专业题目：汽车发动机冷却系统的维护班级：汽车班学号：学生姓名： xx 指导教师：xxxx 年月日

摘要本文论述了冷却系统的作用、组成、主要构造、工作原理、日常维护、故障的检测步骤和排除方法，同时论述了冷却系统系统化、模块化设计方法，以及冷却系统的智能控制，并举例做出简单介绍。关键词：冷却系统；冷却系统维护；温度设定点；冷却系统智能控制

Abstract This paper discusses the effect of cooling system, composition, main structure, working principle and maintenance, fault detection procedure and method, and discusses the cooling system of systematic, modular design method, and cooling system of intelligent control, and an example is presented. Key words: cooling system; cooling system maintenance; temperature setpoint; cooling system intelligent control

目录引言 (1) 1 冷却系统的作用与组成 (2) 1.1 冷却系统的作用 (2) 1.2 冷却系统的组成 (2) 1.2.1 水泵和节温器 (2) 1.2.2 空气的流动 (2) 1.2.3 散热器 (2) 1.2.4 冷却介质 (3) 2 冷却系统的构造及维护 (4) 3 冷却系统工作原理 (6) 4 冷却系统的检修 (7) 5 冷却系统智能控制 (8) 5.1 系统组成 (9) 5.2 单片机控制系统工作原理 (9) 5.3 单片机系统控制过程 (9) 6 现代汽车冷却系统应用的发展趋势 (10) 6.1 提高温度设定点 (10) 6.2 降低温度设定点 (11) 6.3 精确冷却系统 (11) 结论 (12) 谢辞........................................................ 错误!未定义书签。参考文献. (13)

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

汽车发动机冷却系统的发展与现状

汽车发动机冷却系统的发展与现状发表时间：2017-10-20T14:00:13.917Z 来源：《防护工程》2017年第16期作者：刘洋[导读] 汽车水冷发动机冷却系统主要由发动机冷却水套、冷却水泵、节温器及冷却风扇等部件组成。国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心摘要：早期的发动机冷却系统虽能满足汽车的基本使用要求，但在满载或者恶劣的环境中容易出现问题。在当今日益重视环境保护、提倡节能和舒适性的情况下，发动机的结构、性能和汽车整体性能都有很大的发展，冷却系统正朝着轻型化、紧凑化和智能化的方向发展。为此，重点介绍了国内外汽车发动机冷却系统的研究及发展情况，并做了简要分析。关键词：冷却系统；冷却介质；冷却机理１发动机冷却系统向智能化方向发展发动机冷却系统是汽车的重要构件。汽车水冷发动机冷却系统主要由发动机冷却水套、冷却水泵、节温器及冷却风扇等部件组成。传统冷却系统采用的是冷却风扇或离合器式冷却风扇，两种风扇均由发动机曲轴通过皮带驱动，其冷却调节的灵敏度不高，功率损失也很大。为解决这个问题，就出现了自控电动冷却风扇。２冷却系统的冷却介质目前，发动机广泛采用液态水作冷却液。水作为内燃机冷却系统的冷却介质具有很多优点：在性能方面，它性能稳定、热容量大、导热性好、沸点较高；在经济性能方面，它资源丰富、容易获取。但另一方面，水作为冷却介质也存在着两个较大的缺点：一是冰点高，在０℃时结冰，造成冬季使用困难；二是水具有一定的腐蚀性，对发动机冷却系统有损害作用。另外，水做冷却液的冷却系统，体积较庞大，不利于汽车内部结构的优化和整体质量的减少，增加了发动机功率的额外消耗。天然水中一般都含有部分矿物盐类（ＭｇＣｌ２、Ｃａ（ＨＣＯ３）２等），当水在发动机冷却系统内受热时，碳酸盐会在冷却系的壁上形成很难除去的水垢。导热性能很差。当水垢聚积过多时，会使发动机冷却性能恶化而导致过热。另外，溶解在水中的某些盐类（如ＭｇＣｌ２）在受热时产生水解作用，生成Ｍｇ（ＯＨ）２和ＨＣｌ。其中ＨＣｌ是一种腐蚀性很强的酸。因此，当水中含矿物盐类过多时，对发动机的冷却系统是很不利的。为了防止水垢的产生和水的腐蚀作用，在冷却水中加入了防腐蚀剂（重铬酸钾Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７）；为了解决水在０℃时结冰的问题，一般采用防冻液来作冷却液，常见的有丙稀二醇、甘醇、硅酸盐、有机酸等。３冷却系统向高效低能耗方向发展发动机冷却系统效率的提高主要从两个方面来实现：其一，新材料的应用及部件结构的新设计；其二，部件的智能驱动方式。传统冷却系统中，风扇和水泵的效率普遍不高，造成大量能源的浪费。为提高冷却风扇的效率，用塑料翼形风扇取代圆弧型直叶片冷却风扇。从气体动力学的角度分析，翼形风扇能够改善风扇流场，提高风扇的效率和静压，使风扇高效区变宽；另外，塑料表面的光洁度较高。传统的冷却风扇由发动机驱动，装风扇的发动机与装有风罩的散热器必须分别用弹性支座固定在车架。为避免在汽车运行中因振动而引起风扇与风罩相碰，风扇叶轮与风罩的径向间隙的设计数值大于２０ｍｍ，这必然大幅度降低风扇的容积效率。风扇的总效率取决于容积效率、机械效率和液力效率的乘积，即 η总 ??η机 ??η容 ??η液。传统风扇叶片采用薄钢板冲压而成，其液力效率 η液较低，又加上皮带传动存在打滑损失，其机械效率 η杨也不高，从而导致传统冷却风扇的总效率只有３０％左右。采用电控风扇，由电机直接驱动风扇，与原来的皮带传动相比，机械效率 η机提高了。电控冷却风扇完全脱离发动机，与风罩、散热器安装为一体，保证了风扇与风罩的同心度，进一步减小了径向间隙，导致风扇容积效率 η容大幅度提高；另外，采用翼形端面塑料和流线型风罩，使风扇气流入口形成良好的流线型气流，可提高风扇的液力效率 η液，综合各项措施最终使电动风扇的效率达到７８％。４冷却系统新的冷却机理上世纪７０年代，美国、日本和英国等国家提出了“绝热发动机”，其基本思路是对组成发动机燃烧室的零部件表面，喷涂耐高温的陶瓷覆层或使用陶瓷零部件，从而大大减少散热损失。经过２０年的研制，绝热发动机在高温陶瓷零件（镶块或涂层）方面取得了较大的成功［７、８］。绝热发动机（无外部冷却装置）的整机热效率接近４０％，复合式绝热发动机的整机热效率达到了４０％以上［９］。这种以高度隔热层为主要手段的绝热发动机的有效热效率，较同类常规发动机（水冷或风冷）高出５％～１５％。虽然绝热发动机提高了整机热效率和功率，同时降低了成本，但受材料和镶涂工艺的限制，还不能在普通车辆上使用，而且在高温条件下，发动机的润滑机油粘度降低，润滑效果变差，需要安装专门的散热装置；另外，气缸的充气效率会降低５％～１０％。因此，还需要进一步研究新的冷却技术。上世纪８０年代，德国的Ｅｌｓｂｅｔｔ公司研制了一种新型车用发动机［１０］，它采用新的燃烧系统与新的冷却系统相结合的方式，以传热系数低的普通金属材料和巧妙的结构设计，大幅度减少了散热损失，取消了外部冷却装置。该机新的燃烧系统减少散热的原理是在球型燃烧室中有强烈的空气涡流，在离心力的作用下，沿燃烧室壁形成一层相对较冷的空气区，“旋流式喷油器”喷出一股雾化锥角很大、射程近、射速慢的空心涡流雾锥［１１～１３］。这股油雾随空气涡流旋转，不与燃烧室壁接触，在燃烧室中心混合燃烧，形成了热的燃烧中心—“热区”和周边温度较低的冷却空气层—“冷区” 这种燃烧系统。有“冷区”包围着“热区”，从而使燃烧室壁接受和传出的燃烧热量大为减少。Ｅｌｓｂｅｔｔ发动机在此基础上进行了进一步减少传热损失的设计［１４］，选用铸铁做活塞顶；将活塞环按内腔设置隔热槽，以截断热流通道，减少传向环槽的热量。上述３项措施使燃烧经活塞传到气缸壁的热量下降了一个数量级；加上以机油循环冷却气缸盖内腔和缸体上部的油道，用机油喷射冷却活塞内腔，实现了无水冷强制风冷的新的冷却机理。目前，还出现了发动机常规冷却机理中的强化冷却措施，如活塞的“内油冷”、排气门的“钠冷”以及喷油嘴的“内油冷”等内冷技术［１５］。另外，采用的一些节油技术也具有内部冷却的功能［１５］，如乳化柴油、进气喷水、进气引汽、代用燃料冷却和过量空气冷却等。５结论（１）冷却系统实现智能化，工作协调性增强。

汽车发动机冷却系统维护

汽车发动机冷却系统维护目录摘要 (1) 关键词 (1) 引言 (2) 第一章冷却系统的作用与组成 1冷却系统的作用 (2) 2冷却系统的组成 (2) 第二章冷却系统的构造与工作原理 1冷却系统的构造及维护 (2) 2 冷却系统的工作原理 (4) 第三章冷却系统的特点与检修 1 冷却系统的特点 (4) 2 冷却系统的检修 (4) 第四章冷却系统智能控制 1冷却系统智能控制 (6) 2 系统组成 (6) 3单片机控制系统工作原理 (6) 4 单片机系统控制工作过程 (6) 结论 (10) 谢辞 (11) 参考文献 (12) 摘要本文论述了冷却系统的作用、组成、主要构造、工作原理、日常维护、故障的检测步骤和排除方法，同时论述了冷却系统系统化、模块化设计方法，以及冷却系统的智能控制，并举例做出简单介绍。

关键词：冷却系统冷却系统维护温度设定点冷却系统智能控制 1 引言：如果一台发动机,冷却系统的维修率一直居高不下,往往会引起发动机其他构件损坏,特别是随着车辆行驶里程的增加,冷却系统的工作效率逐渐下降,对发动机的整体工作能力产生较大影响,冷却系统的重要性在于维护发动机常温下工作,尤如人体的皮肤汗腺,如果有一天,人体的汗腺不能正常工作,那么身体内的热量将无法散去,轻则产生中暑,重则休克。 2 冷却系统的作用冷却系统的功用是带走引擎因燃烧所产生的热量，使引擎维持在正常的运转温度范围内。引擎依照冷却的方式可分为气冷式引擎及水冷式引擎，气冷式引擎是靠引擎带动风扇及车辆行驶时的气流来冷却引擎；水冷式引擎则是靠冷却水在引擎中循环来冷却引擎。不论采何种方式冷却，正常的冷却系统必须确保引擎在各样行驶环境都不致过热。 3 冷却系统的组成水冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、水道、风扇等组成。散热器负责循环水的冷却，它的水管和散热片多用铝材制成，铝制水管做成扁平形状，散热片带波纹状，注重散热性能，安装方向垂直于空气流动的方向，尽量做到风阻要小，冷却效率要高。散热器又分为横流式和垂直流动两种，空调冷凝器通常与其装在一起。水泵和节温器发动机是由冷却液的循环来实现的，强制冷却液循环的部件是水泵，它由曲轴皮带带动，推动冷却液在整个系统内循环。目前最先进的水泵是宝马新一代直六发动机上采用的电动水泵，它能精确的控制水泵的转速，并有效的减少了对输出功率的损耗。这些冷却液对发动机的冷却，要根据发动机的工作情况而随时调节。当发动机温度低的时候，冷却液就在发动机本身内部做小循环，当发动机温度高的时候，冷却液就在发动机—散热器之间做大循环。实现冷却液做不同循环的控制部件是节温器。可以将节温器看作一个阀门，其原理是利用可随温度伸缩的材料（石蜡或乙醚之类的材料）做开关阀门，当水温高时材料膨胀顶开阀门，冷却液进行大循环，当水温低时材料收缩关闭阀门，冷却液小循环。空气的流动为了提高散热器的冷却能力，在散热器后面安装风扇强制通风。以前的轿车散热器风扇是由曲轴皮带直接带动的，发动机启动它就要转，不能视发动机温度变化而变化，为了调节散热器的冷却力，要在散热器上装上活动百页窗以控制风力进入。现在已经普遍使用风扇电磁离合器或者电子风扇，当水温比较低时离合器与转轴分离，风扇不动，当水温比较高时由温度传感器接通电源，使离合器与转轴接合，风扇转动。同样，电子风扇由电动机直接带动，由温度传感器控制电动机运转。这两种形式的散热器电扇运转实际上都由温度传感器控制。散热器散热器兼作储水及散热作用，再此之上还装有膨胀水箱。因为单纯依赖散热器有几个缺点，一是水泵吸水一侧因压力低而容易沸腾，水泵的叶轮容易穴蚀；二是气水分离会产生气阻；三是温度高冷却液容易沸腾。因此设计师就加装了膨胀水箱，它的上下两根水管分别与散热器上部和水泵进水口联接，防止上述问题的产生。冷却介质虽然我们称其为水冷但冷却介质并不是单纯的水，而是由水、防冻液和各种专门用途的防腐剂组成的混合物，也称为冷却液。这些冷却液中的防冻液含量占30%～50%，提高了液体的凝固点，防止在低温下结冰而损坏发动机。整个冷却系统并不与大气相通，相当于高压锅的作用，水箱盖则相当于高压阀，一般情况下，轿车冷却液的允许工作温度可达摄氏120度，提高传热能 4 冷却系统的构造及维护

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