发动机冷却系统设计规范

编号：冷却系统设计标准万 涛校对：厦门金龙联合汽车工业技术中心年月日一、概述的影响。磨损加剧，特别是活塞环和气缸壁之间的运动，严峻时会发生烧蚀、卡滞，使发动机停转或者发生“拉缸”现象，刮伤活塞或气缸，更严峻时还会发生连杆打烂气缸表达象。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。滑油变稀，影响润滑作用。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〔一55°；冷却系统的设计应保证散热器上水室的温度不超过99℃。110℃，但一年中9950h。冷却液的膨胀容积应等于整个系统冷却液容量的6%。以保证全部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、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〕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：0.2m/s0.8m/s，散热效0.8m/s于空气的流淌，通过散热器芯部的风量起了打算性作用；③散热器的材料和管带的厚度---国内散热器的材料目前根本上已标准化；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、经济性和牢靠性。85℃~95℃，测量位置在散热器的上水室。此，最好承受接近正方形的散热器芯子。散热器的总散热面积、芯子的迎风面积、构造外形和构造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、山区长途客运车等常常大负荷运行的车辆可偏上限值。80%，以防止散热力量下子的迎风面积。散热器芯子堵塞，影响散热效果。散热器安装时，紧固必需牢靠，与车架的连接必需承受减振垫，承受减振垫的目的扭曲等非正常损坏，延长散热器寿命。由于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，生电腐蚀。因此，肯定要实行散热器负极接地等措施，消退电位差，防止电腐蚀。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•D3K1而风扇噪声的声压级〔SPL〕和风扇直径〔D、风扇转速〔n〕SPL=K2••••••••n3•D2K2依据上述比例关系可得：SPL=K3••••••••Q••••••••n2/D------其中K3冷却风扇首先要满足冷却系统对风量和压头的需要；同时要消耗功率小、风扇效率使用，推举选用带硅油离合器的风扇。100以便风扇扫过的面积尽可能大地掩盖散热器芯子的迎风面积，使气流全面地通过散热器。为考虑冷却系整体阻力，通过散热器芯部的压差不应大于所选风扇特性曲线中最大冷却水所需最大散热量来计算确定，并经整车冷却系统的试验评价来最终确定。为充分利用车辆行驶时的迎风速度，车用发动机风扇都承受吸风式；风扇前端面至100mm，至其它零部件的距离发动机的冷却需要。假设风扇装在水泵皮带轮上，一般不允许加装风扇垫块，假设总布置设计必需加风在0.5°以内，必需先调整好后之后再安装皮带，否则会损坏皮带、皮带轮或轴承，甚至会发生皮带翻转或脱落。度。风扇护风罩发动机舱内热空气回流而设计的，因此，设计风扇护风罩时应留意技术的合理性。对于前置发动机，风扇护风罩的设计分整体式和分开式两种；对于后置式发动机，护风罩与风扇叶尖的径向间隙应尽可能小，以保证风扇冷却效率。当承受分开式护1.55mm~10mm；当承受整体式护风罩时，风扇与护风罩有相对运动，其径向间隙也不应超过风扇直2.5%15mm~20mm。应留意护风罩构造设计的合理性，不应有阻挡风扇气流的死角。2/3为宜。料垫加以密封，以保证冷却效率不降低。相对位移时，风扇与护风罩之间不产生碰触。压力盖发动机水套内高温壁面上的膜态换热，改善热传导质量，使受热外表得到良好的冷却。在无膨胀水箱的冷却系中，压力盖装在散热器上水室的加注口上；在有膨胀水箱的50kPa70kPa90kPa、105kPa50kPa~90kPa105kPa。膨胀水箱当冷却系承受低位密封式散热器时，必需增设高位膨胀水箱，它的主要功能是给冷以便更有效地利用散热器的散热功能，提高冷却效率。6%10%35mm，所以，必备的残留容积应不小于35mm×膨胀水内。膨胀水箱应设置最高液面和最低液面标志，最高液面的上方应有不小于规定的膨胀容积；膨胀水箱还应设置最低液面的液位传感器，以便提示驾驶员准时添加冷却液。6.5mm~8mm，以便散热器和发动机水道连续除气。布置膨胀水箱位置时，它的底平面至少应高动身动机水道顶部或散热器上水室顶部。到有冷却液溢出时再关闭，以便消退残留空气，顺当地将冷却液加满。散热器管路连接发动机与散热器之间的管路应尽量短而直，削减弯曲；总布置需要拐弯时，管气阀，让发动机水套内的气体准时排出。管口振裂。水泵进水管应有肯定的刚性，以免发动机工作时被吸扁。散热器的管路可用成形胶管或金属接收加胶管接头；金属接收要进展防锈处理，外径和发动机进出水口部位的管径一样或稍大；成形胶管或胶管接头的内径应和发动机进出水口的外径一样或稍大；胶管壁厚应在5mm以上，且加有一层纤维，具有耐热、耐油性，能在-40℃~120300kPa；如管路较长时，应对500mm50mm，并承受5mm~10mm。冷却液50%50%的乙二醇的溶液(容积比)，在标准大气条件下，沸点为108℃，冰点为-37℃。试验证明，这种防冻防锈液对各2年。使用这种长效防冻防锈液，可以防止冷却器内腔结垢，削减水套穴蚀和锈蚀；提高削减保养工作量。水温报警器℃~95℃为绿色区域；99℃~110℃为红色区域。推举设置高温报警装置和超高温自动保护装置，即99℃时，仪表板上应有红灯闪或者蜂鸣器报警；当冷却液温度上升到110℃时，发动机应自动回到怠速状态。9999℃时的工作时间应尽可能短，每年累计不应超50h。五、冷却系统计算方法安装效率设：η=Qw/Qt其中：η 安装效率kcal/h散热器散热量计算Qw=Ga×Cpa〔tao-tai〕 〔1〕Qw=Gw×Cpw〔twi-two〕 〔2〕Qw=K×A[〔twi+two〕-〔tao+tai〕]/2 〔3〕其中：twi 散热器进水温度〔ºC〕two 散热器出水温度〔ºC〕tao 散热器出风温度〔ºC〕tai 散热器进风温度〔ºC〕K 散热器散热系数〔kcal/m2·h·ºC〕A 散热器散热面积〔m2〕Cpa 冷却空气比热〔kcal/kg·ºC〕Cpw 冷却液比热〔kcal/kg·ºC〕Ga 冷却空气流量〔kg/h〕Gw 冷却液流量〔kg/h〕由〔1〕和〔2〕twotao〔3〕式得：Qw=twi-tai/〔1/KA+1/2Gw×Cpw+1/2Ga×Cpa〕twi-tai〔气液温差。通常由试验获得。设：⊿T=twi-taiH=1/〔1/KA+1/2Gw×Cpw+1/2Ga×Cpa〕 〔4〕H 散热器散热率〔kcal/h·ºC〕Qtη来说，一样的车身、相像的发动机系统布置，安装效率根本不变。Hη就可以计算出气液温差⊿T，从而定量分析冷却系统的冷却力量。六、留意事项检查膨胀水箱的容积和安装位置。5min之后，应能消退气泡。评价水泵皮带轮附加的风扇垫块长度；检查曲轴前端安装的风扇有牢靠的减振装置。检查风扇径向间隙及风扇前端与水箱的间隙、风扇伸入量符合要求。检查冷却系统管路的布置合理性和紧固的牢靠性。设计安装完成后冷却性能是否能到达要求，还需通过试验来验证。七、冷却系统的冷却性能试验冷却系统的冷却性能可通过冷却系平衡温度试验来评价。试验可在转鼓试验台上模拟道路状况完成；也可在平坦水泥路面上用负荷拖车法实现；还可在坡道上行驶近似代替，25℃(25℃，应撤除节温器来进展试验)，分别在两种工况下试验：第一种工况：车辆满载，油门全开，使用Ⅱ挡行驶，发动机在标定转速下运行30min~60min，使冷却液温度快速上升至大致稳定后，每隔2min测量一次出水温度，假设连续3℃，就认为冷却液温度不再上升，到达最高点，此时的出水温度被定义为冷却液平衡温度。其次种工况：车辆满载，油门全开，使用Ⅱ挡行驶，发动机在最大扭矩点转速下运行30~60min，其余同第一种工况。T为冷却性能的评价指标。

平衡K值，平衡温度与环境温度的差值应不大于K值，即T≤K。境

－T平衡 环K值依据使用条件来设定：境温度为38℃(2023m海拔以下)；高温环境的冷却系统：K=50℃，适用于后置客车和在高温沙漠地区使用的车辆，按49℃(2023m海拔以下)；K=612023m平衡温度试验也应在相应的高海拔地区进展。八、常见故障及缘由冷却力量缺乏a、风扇、