发动机冷却系统设计

1、目录摘要2a摘要bstract Bstract 3 1简介4 1.1任务的背景和意义4 1.2国内外发动机冷却系统研究现状和发展方向4 1.3本次设计的主要内容6 2 2 475Q475Q汽油机工作流程计算汽油发动机工作流程计算7 2.1已知条件7 2.2参数选择8 2.3额定工作流程计算8 3 3 475Q475Q汽油机冷却系统设计汽油发动机冷却系统设计11 3.1冷却系统设计要求11 3.2冷却系统设计要求11 3.3冷却系统总体设计和参数选择11 3.4散热器设计和选择13.5风扇设计和选择18 3.6泵设计和选择24 3.7 475Q汽油发动机冷却系统的调节器单元29 4 4 4 47

2、5Q汽油发动机冷却系统总体布置图汽油发动机冷却系统总体布置图35 5 5结论36总结和体会37 4参考文献39附录1 475 Q475Q汽油发动机工作过程计算源代码及运行结果汽油发动机工作过程计算源代码及运行结果40附录2 475Q475Q汽油发动机冷却系统布置图也是汽油发动机冷却系统布置图51附录3 475 Q475Q汽油发动机纵剖面图52 475Q475Q汽油发动机冷却系统设计汽油发动机冷却系统设计概要冷却系统的作用是使发动机始终在最佳温度范围内运行。 该设计通过在475Q汽油机额定功率条件下执行的工作过程计算，计算了汽油机冷却系统的参数，设计了总体布置方案。该设计基于475Q汽油机冷却系

3、统的总体设计，对散热器、泵、风扇、调温器等冷却系统的各种组件进行了一系列计算、选择、布置设计和匹配研究。结果表明，在本设计中选择的每个部件都符合475Q汽油机的冷却要求，可以在各种环境下使汽油机在最佳温度范围内工作。关键字：475Q汽油引擎、冷却系统、散热器、泵、风扇the design of cooling system for 475 q gasoline engine abstract the purpose of the cooling system is to makay the parameters of the cooling system of the gasoline eng

4、ine were calculated and the general layout scheme is designed . the design is based on the ge Ral Thermostat、were calculated、and a series of selection、layout design and matching study . The results show that、The design of eacestion目前几乎所有的发动机强化都面临着如何解决高功率密度下的冷却和热平衡问题。此外，日益严格的排放标准也对冷却系统提出了新的要求。冷却系统工作性

5、能的优劣直接影响电力系统的整体性能。即使发生小故障，冷却系统也可能对排气口冷却周围的区域造成灾难性后果。发动机冷却系统的热容量通常必须满足发动机满载时的热要求，此时发动机产生的热量最大。但是，在部分负载下，冷却系统会发生电力损失，泵提供的冷却剂流量超过了所需的流量。发动机冷起动时间应尽可能短。因为发动机怠速时排出的污染物很多，油耗也很大。冷却系统的结构对发动机的冷启动时间有很大影响。现代发动机设计充分考虑了这些问题，将发动机的热管理系统集成到整个发动机控制系统中，全面考虑发动机的加热器、冷却效率、废气排放控制、燃料油利用、乘客室的加热、三元催化激活时间等。目前的冷却系统是被动系统，只能限制发动

6、机和汽车的热量分布状态1。开发高效可靠的冷却系统已成为发动机为了进一步提高电力和改善经济必须突破的重要技术问题。因此采用先进的冷却系统设计理念对发动机冷却系统进行深入研究具有十分重要的实际意义1.21.2国内外发动机冷却系统研究现状和发展方向国内外发动机冷却系统研究现状和发展方向1.2.11.2.1国外发动机冷却系统发展方向国外发动机冷却系统发展方向现有冷却系统使用冷却风扇或离合器冷却风扇。两个风扇都是引擎曲轴通过皮带驱动，冷却灵敏度不高，电力损失也很大。为了优化风扇，出现了自动控制的电气冷却风扇。第一个汽车电气冷却风扇于1981年3月出现在美国专利文件(专利号码US)中，该专利建议使用电力风

7、扇代替现有皮带，根据引擎温度和负载实现风扇运行。1985年，德国公众在中国申请了专利(专利号码CN/A)，该专利在汽车散热器前设置进气口和辅助通风孔，以加速散热器冷却，降低风扇能耗。1989年，美国发明了一种专利(专利号US)，它首次在卡车上采用了电力风扇。1999年，法国Valeo提议为引擎提供构成智能热调节系统的新电子控制系统，以改善引擎的冷却性能。20世纪70年代，美国、日本、英国等公司提出了“绝热引擎”。其基本思路是在发动机燃烧室表面喷射高温陶瓷，减少热损失。2。经过几十年的发展，绝热引擎在高温陶瓷配件方面取得了巨大的成功。绝热引擎的整体机械热效率接近40%，复合式绝热引擎的整体机械热

8、效率达到40%以上。目前，发动机的一般冷却机制(如活塞的“内油冷却”、排气门的“钠冷却”、喷嘴的“内油冷却”等)中也出现了加强的冷却措施。此外，一些节能技术还具有内部冷却功能，如乳化柴油、进气喷雾、进气、进气、替代燃料冷却和过剩空气冷却。1.2.21.2.2国内冷却系统的发展国内冷却系统的发展方向目前国内对发动机冷却系统的研究手段主要是实验研究和计算机模拟数值研究。在冷却剂流动研究中，利用注意轮等代表的多普勒测速仪(LDV)测量了发动机缸盖冷却水流动，得到了与气缸盖和气缸体耦合面平行的冷却剂二维流场。利用代表王瑞等的流动县刑法，得到冷却水流动的二维流场，研究冷却流场，改进听课设计。通过计算机模

9、拟数值研究，使用CFD分析技术和有限元(FEA)耦合分析技术模拟冷却水流动。大型CFD商业软件包括FLU2ENT、STAR CA、FIRE等。随着计算机硬件和软件水平的迅速提高，使用计算机模拟数字研究复杂结构的听课内流动特性成为越来越重要的研究手段3。自主品牌古长城汽车近年来在发动机冷却系统(如钠充电阀)中充电金属钠，利用比热大的钠快速吸收和输送热量等，取得了很多技术成果。在恶劣的工作环境下降低阀门的温度。此技术(例如无极变速风扇)比传统的2级或3级旋转散热器风扇能够实现风扇速度的无极调节，从而微调冷却系统的发热量。总之，汽车发动机冷却系统从机械化逐步发展到电气控制和智能化，一些新的工艺和技术

10、在冷却系统中不断发挥和应用，各冷却系统机构之间的协调不断提高，冷却装置的体积和重量正在轻量化发展。精密冷却系统、分流冷却系统、可控冷却系统等新概念在冷却系统运行中高度协调。1.31.3本次设计的主要内容此次设计的主要内容475Q汽油机的冷却系统采用强制循环冷却系统，该设计正确计算并选择冷却系统的各个组件，然后根据选定的组件确定冷却系统的整体布局体系，最后使用绘图软件绘制布局。在冷却系统的整体参数中，主要计算热值、冷却水循环量、冷却空气要求、泵数量等，展开散热器和风扇组件、冷却泵的计算。确定参数后，与市场上已经成型的产品相比，必须满足与475Q汽油发动机冷却系统实际要求相匹配的车辆的尺寸要求4。

11、计算完成后，设计冷却系统的其他元件。最后，根据选定零件设计冷却系统的整体布局，合理布置冷却水的流动路径，科学规划每个零件的位置分布，并绘制布局。2 2 475Q475Q汽油机工作流程计算汽油发动机工作流程计算2.12.1已知条件此设计的475Q汽油机基本参数见表2-1。表2-1 475Q汽油机基本参数名称475Q汽油发动机气缸直径mmD75活塞行程90Smm连杆长度mmL135压缩比9.5点火提前角前面的8入口阀提前打开12入口阀落后管68排气门，72排气口落后管10燃烧室型半球形燃烧室发动机类型4冲程，水冷气缸数4i大气压a MPP1。0 0空气温度KT288 0 c g 0.845 h g

12、 0.155 0 g 0最大扭矩135tqTN m:额定功率72 e Pkw额定速度6000/minnr 2.22.2参数选择参数选择标准分析和相似汽油机的实验数据和统计表2-2发动机工作工序计算参数选择表明参数过剩空气系数=0.90热利用率系数=0.86 z机械效率=0.88 m测力计丰满系数=0.90 I 2.32.3额定工作工序计算额定工作工序计算(1)排气工艺排气压力：6000 10.3/10.31.3 6000 送风末端温度：0()(288 120.049 1200)330.6 11 0.049 r a TTT tk(4)膨胀效果：00 9 . 50 . 8 330 . 6 0 . 542 1(1)9.5 1 288(10.049 新鲜空气量：10 11 0 . 9 0 . 5190 . 476/