汽車冷卻系統(tǒng)設計 ——葉海見汽車冷卻系統(tǒng)設計 1一、概述 2二、要求 2三、結構 2四、設計要點 4（一）散熱器 4（二）散熱器懸置 4（三）風扇 4（四）副水箱 5（五）連接水管 6（六）發(fā)動機水套 6五、設計程序 6六、匹配 6七、設計驗證 6八、設計優(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，會導致內燃機過熱，充氣系數(shù)下降，燃燒不正常（爆燃、早燃等），機油變質和燒損，零部件摩擦和磨損加劇（如活塞、活塞環(huán)和缸套咬傷，缸蓋發(fā)生熱疲勞裂紋等），引起內燃機的動力性、經(jīng)濟性、可靠性全面惡化。2、冷卻過剩時（40～50℃），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?。ū日９ぷ鳒囟裙ぷ鲿r大好幾倍），也會使內燃機工作變壞。三、冷卻系統(tǒng)布置選型（一）冷卻系統(tǒng)結構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的蒸發(fā)冷卻。帶冷凝器的蒸發(fā)冷卻蒸發(fā)的冷卻介質在冷凝器中凝結后，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)動機冷卻介質進行再冷卻的強制冷卻方式?？諝饫鋮s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扇迫使空氣循環(huán)的冷卻方式。2、常用結構：（1）基本結構。組成：發(fā)動機水路、水泵、節(jié)溫器、散熱器、風扇以及連接管路。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。其結構如（圖1）。扇的風量受到限制。電控式冷卻風扇是一種更先進的控制方式，該系統(tǒng)能使風扇產(chǎn)生最佳風量，并大幅度降低風扇的噪聲。為了控制合理的送風量，使用專用計算機收集下列傳感器信號，如水溫傳感器、空調器開關、發(fā)動機轉速傳感器等，計算機利用這些信息，計算出最佳風扇轉速。該系統(tǒng)僅僅在需要時由電動馬達帶動風扇工作，供給所需的風量。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用逐漸增加。用這種方式控制的風扇，在冷卻液溫度低時風扇停止轉動，而在冷卻液溫度高時風扇增加轉速。由于電動風扇容易實現(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。電動風扇不使用發(fā)動機做動力源，所以其轉速與發(fā)動機轉速無關。電動風扇使用蓄電池電能，蓄電池只在需要風扇供風時才給風扇供電。這種風扇無動力損失，構造簡單，總布置方便。電動風扇按其轉速分為二種形式，一種為單速式，一種為雙速式。自控電動冷卻風扇可以充分利用汽車行駛迎面風的冷卻作用而大量減少發(fā)動機驅動冷卻風扇的功率損失，縮短了預熱時間，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)日趨嚴格的發(fā)達國家的轎車上得到廣泛的應用。3、進風量估算一、標準狀態(tài)時溫度20℃、大氣壓760mmHg、濕度65%的潮濕空氣為標準空氣。其中：H=Cp×W×△TcW=(Q/60)×t×D=2Qt×10-2kgH=P×t/4.2所以：Q=0.05P/△Tc(CMM，每分鐘所排出空氣體積,m3/min)=1.76P/△Tc(CFM,in3/min)=0.09P/△Tf(CMM,m3/min)=3.16P/△Tf(CFM,in3/min)式中：H——風扇總排出熱量，JCp——空氣比熱，標態(tài)下為0.24(Kcal/Kg℃)W——空氣質量，kg△Tc——容器允許溫升，℃Q——空氣流量，m3/mint——工作時間，sD——空氣比重，標態(tài)下為1.2Kg/m3P——系統(tǒng)消耗功率，W△Tf——容器允許溫升,℉（四）副水箱1、開放式2、壓力式3、注意事項1、（五）連接水管（六）發(fā)動機水套五、設計程序六、匹配水的膨脹系數(shù)F與溫度t（℃）的關系為：F＝0.9992＋0