汽車?yán)鋮s系統(tǒng)設(shè)計要求

汽車?yán)鋮s系統(tǒng)設(shè)計葉海見TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"汽車?yán)鋮s系統(tǒng)設(shè)計 1\o"CurrentDocument"一、概述 2二、要求 2三、結(jié)構(gòu) 2\o"CurrentDocument"四、設(shè)計要點 4\o"CurrentDocument"（一）散熱器 4\o"CurrentDocument"（二）散熱器懸置 4\o"CurrentDocument"（三）風(fēng)扇 4（四）副水箱 5\o"CurrentDocument"（五）連接水管 6\o"CurrentDocument"（六）發(fā)動機水套 6\o"CurrentDocument"五、設(shè)計程序 6\o"CurrentDocument"六、匹配 6\o"CurrentDocument"七、設(shè)計驗證 6\o"CurrentDocument"八、設(shè)計優(yōu)化 6一、概述二、汽車對冷卻系統(tǒng)的要求（一）汽車對冷卻系統(tǒng)有如下幾點要求1、保證發(fā)動機在任何工況下工作在最佳溫度范圍;2、保證啟動后發(fā)動機能在短時間內(nèi)達到最佳溫度范圍;3、保證散熱器散熱效率高,可靠性好，壽命長；4、體積小，重量輕，成本低；5、水泵，風(fēng)扇消耗功率小，噪聲低;6、拆裝、維修方便。（二）冷卻系統(tǒng)問題對汽車的影響1、冷卻不足時，會導(dǎo)致內(nèi)燃機過熱，充氣系數(shù)下降，燃燒不正常（爆燃、早燃等），機油變質(zhì)和燒損，零部件摩擦和磨損加?。ㄈ缁钊?、活塞環(huán)和缸套咬傷，缸蓋發(fā)生熱疲勞裂紋等），引起內(nèi)燃機的動力性、經(jīng)濟性、可靠性全面惡化.2、冷卻過剩時（40?50°C）,汽油機混合氣形成不良，機油被燃油稀釋;柴油機工作粗暴,散熱損失增加，零部件磨損加劇（比正常工作溫度工作時大好幾倍）,也會使內(nèi)燃機工作變壞。三、冷卻系統(tǒng)布置選型（一）冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1、分類：液體冷卻蒸發(fā)冷卻簡單蒸發(fā)冷卻以加注冷卻液來補償冷卻介質(zhì)蒸發(fā)損失的蒸發(fā)冷卻。帶輔助水箱的蒸發(fā)冷卻用輔助水箱補充冷卻介質(zhì)的蒸發(fā)冷卻。帶冷凝器的蒸發(fā)冷卻蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)在冷凝器中凝結(jié)后，通。過冷卻回路流回到發(fā)動機加水箱的蒸發(fā)冷卻。循環(huán)冷卻對流冷卻利用熱虹吸作用使冷卻液自然循環(huán)的冷卻方式。強制冷卻開式強制冷卻冷卻介質(zhì)不進行再循環(huán)的強制。冷卻方式。單循環(huán)強制冷卻冷卻介質(zhì)在冷卻水箱、冷卻塔、管式冷卻器、散熱器等中進行冷卻的強制冷卻方式.雙循環(huán)強制冷卻利用副回路（外循環(huán)）中的冷卻液在熱交換器中對發(fā)動機冷卻介質(zhì)進行再冷卻的強制冷卻方式.空氣冷卻自然空氣冷卻利用自然空氣循環(huán)的冷卻方式。強制空氣冷卻利用風(fēng)扇迫使空氣循環(huán)的冷卻方式。2、常用結(jié)構(gòu)：（1）基本結(jié)構(gòu).組成:發(fā)動機水路、水泵、節(jié)溫器、散熱器、風(fēng)扇以及連接管路。原理:散熱器上水室兼起膨脹水箱或者補償水箱的作用。注意事項：為保證冷卻系統(tǒng)排氣順暢,加水充分，排水徹底,散熱器的上水室加水口處為冷卻系統(tǒng)的最高點，下水室出水口為冷卻系的最低點。同時,為滿足發(fā)動機排氣、冷卻液膨脹蒸發(fā)和冷卻系統(tǒng)補水的需要，上水室要有足夠的空間。其結(jié)構(gòu)如（圖1）。

斗十壓力蓋發(fā)動機出水菅全密對上水室注水官位置〔1）□水泵發(fā)動機曲牆注水管童置斗十壓力蓋發(fā)動機出水菅全密對上水室注水官位置〔1）□水泵發(fā)動機曲牆注水管童置（2）（圖1）（2）帶補償水桶結(jié)構(gòu)。（圖2）組成:發(fā)動機水路、水泵、節(jié)溫器、散熱器、風(fēng)扇、補償水桶以及連接管路。原理：發(fā)動機溫度升高后，冷卻液受熱膨脹，冷卻系統(tǒng)內(nèi)部壓力升高，散熱器壓力蓋出氣閥開啟排氣?隨著壓力的持續(xù)升高，冷卻系統(tǒng)內(nèi)部氣體排盡，冷卻液開始外溢并流入補償水桶內(nèi)。當(dāng)冷卻液溫降低后，系統(tǒng)內(nèi)冷卻液體積減小，壓力下降，散熱器壓力蓋進氣閥開啟，補償水桶內(nèi)的冷卻液會被重新被吸回冷卻系.注意事項：為保證冷卻系統(tǒng)內(nèi)的氣體能夠全部排除，散熱器的加水口及下水室應(yīng)處在冷卻系統(tǒng)（補償水桶出外）的最高點及最低點。補償水桶到散熱器的連接管路要密封緊密.另外,補償水桶還要有足夠的容量和膨脹空間.（3）帶膨脹水箱結(jié)構(gòu).（圖3）組成：發(fā)動機水路、水泵、節(jié)溫器、散熱器、風(fēng)扇、膨脹水箱以及連接管路。原理：膨脹水箱布置在冷卻系統(tǒng)的最高點，系統(tǒng)壓力蓋安裝在膨脹水箱上,系統(tǒng)直接通過膨脹水箱排氣和補水。注意事項:因包括膨脹水箱在內(nèi)的整個系統(tǒng)壓力一樣，所以各連接管路一定要密封緊密。膨脹水箱要有足夠的抗壓能力和空間。散熱器的最高點可以低于發(fā)動機。變刪a冷卻聶變刪a冷卻聶四、設(shè)計要點（一）散熱器1、在整車空間布置允許的條件下,盡量增大散熱器的迎風(fēng)面積，減薄芯子厚度。這樣可以充分利用風(fēng)扇的風(fēng)量和車的迎面風(fēng),提高散熱器的散熱效率。2、貨車散熱器一般采用縱流結(jié)構(gòu),因為貨車的布置空間較寬裕.而且縱流式結(jié)構(gòu)的散熱器強度及懸置的可靠性好。轎車由于空間限制，也可采用橫流結(jié)構(gòu)。（二）散熱器懸置懸置點應(yīng)設(shè)計在一個部件總成上，改善散熱器受力狀況，盡量減少散熱器的振動強度。主懸置點應(yīng)與輔助懸置點保持一定的距離，以提高散熱器的穩(wěn)定性.主懸置點，輔助懸置點處散熱器與其連接的部件總成之間以膠墊或膠套等柔性非金屬材料過度達到減振的目的。（三）風(fēng)扇對風(fēng)扇的要求：提供足夠的風(fēng)量；有一定的風(fēng)扇壓力值以便克服系統(tǒng)阻力;直徑對散熱器芯部覆蓋面積足夠大,是通過散熱器的風(fēng)速均勻;風(fēng)扇要結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、噪聲小、適合大量生產(chǎn)、成本低。1、機械風(fēng)扇1。1護風(fēng)罩1、確保風(fēng)扇產(chǎn)生的風(fēng)量全部流經(jīng)散熱器，提高風(fēng)扇效率。護風(fēng)罩對低速大功率風(fēng)扇效率提高特別顯著.2、風(fēng)扇與護風(fēng)罩的徑向間隙越小,風(fēng)扇的效率越高。一般控制在5-25mm。3、從成本角度考慮，在大批量生產(chǎn)的車型中，多采用塑料護風(fēng)罩。1.2風(fēng)扇發(fā)動機曲軸帶動風(fēng)扇發(fā)動機曲軸通過皮帶輪帶動冷卻風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，發(fā)動機轉(zhuǎn)速越快，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動越快.只要發(fā)動機啟動，它就要運轉(zhuǎn),不能視發(fā)動機溫度變化而變化，采用這種方案，如果要調(diào)節(jié)散熱器的冷卻強度，要在散熱器上裝上活動百頁窗以控制進入的風(fēng)量。風(fēng)扇離合器控制風(fēng)扇為了確保冷卻風(fēng)扇的送風(fēng)能力，設(shè)計時都按低速考慮,保證在低速時風(fēng)扇有足夠的送風(fēng)量，這樣考慮的結(jié)果,使高速時的風(fēng)扇送風(fēng)能力過大。因此，在車輛通常行駛情況下,應(yīng)該把風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速控制在適當(dāng)范圍內(nèi)，這樣才能降低噪聲,提高發(fā)動機經(jīng)濟性。使用風(fēng)扇離合器可以控制轉(zhuǎn)速（以下簡稱AFC）。在AFC內(nèi)部粘有粘性流體（硅油），靠其剪切力傳遞扭矩。在風(fēng)扇前面裝有雙金屬片，用來感知流過散熱器的空氣溫度,因此,控制風(fēng)扇離合器工作腔內(nèi)的硅油量，使其只是在必要時，才傳遞扭矩使風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，當(dāng)水溫比較低時離合器與轉(zhuǎn)軸分離，風(fēng)扇不動，當(dāng)水溫比較高時由溫度傳感器接通電源，使離合器與轉(zhuǎn)軸接合，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動。由于風(fēng)扇離合器容易實現(xiàn)遠距離控制、使發(fā)動機工作溫度得到了控制，在汽車行業(yè)得到了一定程度的推廣。但是經(jīng)過實驗，風(fēng)扇離合器的溫度控制性能、可靠性、維修性相對較差，因此越來越多的汽車上開始采用電動風(fēng)扇.2、電動風(fēng)扇電動風(fēng)扇是由電動機來驅(qū)動風(fēng)扇，電動機的起停是受水溫直接感應(yīng)的溫度開關(guān)來控制.汽車在低速怠速時冷卻效果好，冷車啟動時水溫上升較快。電動機功率一般比較低，因此風(fēng)扇的風(fēng)量受到限制.電控式冷卻風(fēng)扇是一種更先進的控制方式，該系統(tǒng)能使風(fēng)扇產(chǎn)生最佳風(fēng)量，并大幅度降低風(fēng)扇的噪聲。為了控制合理的送風(fēng)量，使用專用計算機收集下列傳感器信號，如水溫傳感器、空調(diào)器開關(guān)、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器等，計算機利用這些信息，計算出最佳風(fēng)扇轉(zhuǎn)速.該系統(tǒng)僅僅在需要時由電動馬達帶動風(fēng)扇工作,供給所需的風(fēng)量。這種系統(tǒng)的位置布置自由度大，故在發(fā)動機橫置的車中的應(yīng)用逐漸增加。用這種方式控制的風(fēng)扇,在冷卻液溫度低時風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動，而在冷卻液溫度高時風(fēng)扇增加轉(zhuǎn)速。由于電動風(fēng)扇容易實現(xiàn)上述控制，故其有提高發(fā)動機暖機性能、提高經(jīng)濟性、降低噪聲的優(yōu)點。電動風(fēng)扇不使用發(fā)動機做動力源,所以其轉(zhuǎn)速與發(fā)動機轉(zhuǎn)速無關(guān)。電動風(fēng)扇使用蓄電池電能，蓄電池只在需要風(fēng)扇供風(fēng)時才給風(fēng)扇供電。這種風(fēng)扇無動力損失，構(gòu)造簡單，總布置方便。電動風(fēng)扇按其轉(zhuǎn)速分為二種形式，一種為單速式,一種為雙速式。自控電動冷卻風(fēng)扇可以充分利用汽車行駛迎面風(fēng)的冷卻作用而大量減少發(fā)動機驅(qū)動冷卻風(fēng)扇的功率損失,縮短了預(yù)熱時間，實現(xiàn)最佳溫度控制，大量減少了發(fā)動機的傳熱損失，是當(dāng)前降低汽車耗油最有效、最簡捷的途徑之一.因此在節(jié)能和排放法規(guī)日趨嚴(yán)格的發(fā)達國家的轎車上得到廣泛的應(yīng)用。3、進風(fēng)量估算一、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時溫度20°C、大氣壓760mmHg、濕度65%的潮濕空氣為標(biāo)準(zhǔn)空氣。其中：H=CpXWX^TcW=(Q/60)XtXD=2QtX10—2kgH=PXt/4。2所以:Q=0。05P/^Tc(CMM,每分鐘所排出空氣體積,m3/min)=1。76P/Mc(CFM,in3/min)=0。09P/^Tf(CMM,m3/min)=3。16P/^Tf(CFM,in3/min)式中：H——風(fēng)扇總排出熱量,JCp-―空氣比熱，標(biāo)態(tài)下為0。24(Kcal/KgC)W-―空氣質(zhì)量，kg△Tc——容器允許溫升，CQ-―空氣流量，m3/mint——工作時間，sD——空氣比重，標(biāo)態(tài)下為1.2K