汽车冷却系统匹配设计
发动机冷却系统的设计与匹配
发动机冷却系统的设计与匹配随着汽车技术的不断进步，发动机冷却系统的设计与匹配变得越来越重要。
发动机冷却系统负责将发动机中产生的过热能量散发出去，以保持发动机的工作温度在合理范围内，确保发动机的正常工作。
下面将介绍发动机冷却系统设计与匹配的几个重要方面。
首先，设计与匹配发动机冷却系统需要考虑的是发动机的散热需求。
发动机冷却系统的设计应该根据发动机的排量、功率以及使用环境等因素来确定冷却水的流量和温度。
通常情况下，发动机的散热需求与发动机的功率密切相关，功率越大，散热需求越大，因此冷却系统的设计应该满足发动机的散热需求。
其次，发动机冷却系统的设计与匹配还应考虑到冷却系统的稳定性和可靠性。
发动机在运行中产生的热量非常大，如果散热不及时或不稳定，容易导致发动机温度过高，甚至发生过热。
因此，冷却系统的设计应该考虑到温度传感器的安装位置、水泵的流量控制和风扇的控制等因素，以确保冷却系统的稳定性和可靠性。
此外，发动机冷却系统的设计与匹配还应考虑到节能和环保的要求。
传统的冷却系统主要依靠水泵和风扇来降低发动机的温度，但是这样会消耗大量的能量。
因此，在设计和匹配发动机冷却系统时，可以考虑使用电动风扇和电动水泵等节能环保的设备，以减少能量的消耗和对环境的污染。
在发动机冷却系统的设计与匹配中，还需要考虑到发动机的结构特点。
不同类型的发动机有不同的散热方式和散热需求，比如液冷发动机和空冷发动机的散热方式就不同。
在设计和匹配冷却系统时，应该根据发动机的结构特点来选择合适的冷却方式和散热器的类型。
最后，发动机冷却系统的设计与匹配还需要考虑到维护和保养的方便性。
发动机冷却系统是汽车的重要部件之一，因此在设计和匹配时，应该考虑到冷却系统的易维护性和保养性。
比如冷却系统的管路布局应该合理，以便于维护和检修；同时，还需要选择易于更换的冷却液和过滤器等设备，以便于冷却系统的保养。
综上所述，发动机冷却系统的设计与匹配需要考虑到多个方面的因素，包括发动机的散热需求、稳定性和可靠性、节能和环保、发动机的结构特点以及维护和保养等。
整车冷却系统的设计与匹配研究
’
某公 司车型 的发 动机 出水 温度普遍偏低 （ 相 比 竞争 车 型 ） ， 且 目前 的冷却 系匹配 计算不 完善 、 发动 ／ ＝ ： 一一 ｌ 一 机 台架 冷却 系试验 对冷却 系 的热平衡 关注较 少 。 ＾ ★ ＼ 一 ／ ０ 本文首先 指 出目前冷 却系 匹配 计算 中存在 的主要问 ：ｊ 题 ，接 着对 发动机 台架冷却 系热平衡试验 的一 致性 进行分 析 ， 然后 根据冷却 系试 验开发工作 ， 确定 冷却 系计算 的内容和流程 ， 最后利用 ｆ ｌ ｏ ｗ ｍ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ 软件 对冷 图 ２ 台架冷却试 验 图 １台 架冷 却 试 验 却 系建模 ，分析进 风量 、格栅 开 口率对冷却 系 的影 散 热 器进 出水 温 差 发动机全 负荷功率及散热量 响。 ２冷 却 系 计算 主 要 计 算 问题 解 析 冷却 系计算工况 ：目前计算 采用发动 机的最大 功率点 和最大扭矩点 工况 。而 整车冷却 系试 验 的工 况， 包括 山路爬 坡 、 高速爬坡 以及高速工况 。冷却系 日 计算应与试验工况一致 。 散热器 前风速 ： 额定功 率点 的散热器 前风速 ， 计 』 ＼ 、 哦 帆 算采用 的风 速过大 。参照风洞试验 结果 ， １ ４ ０ ｋ ｍ ／ ｈ风 ｆ ——］ ／ 扇 全 开 、百 叶 窗 打 开 时 散 热 器 前 的平 均 风 速 仅 ５． ７ ５ｒ ｒ ｄ ｓ 图 ３台 架布 置 示意 图 图４ ｆ ｌ ｏ ｗ ｍａ ｓ ｔ ｅ ｒ 模 型 图 未体现 发动机 出水 温度 的计算 结果 ；从上述 分 定行驶工况。 析看 出 ， 目前的冷却 系匹配计算需要 改进 ， 以满 足整车冷却 系 的计 ｄ ． 根据发动机散热量万有特性图确定计算工况下的散热量。 算需求 。 ｅ． 散热器 、 风扇的匹配及 目标水温的确定 。 ３ 整车与台架冷却系热平衡试 验对 比及台架改进建议 通 过散热量 和流经散热器 的流量 ，确定 散热器 进出 １ ： ３ 的温度 （ １ ）从整车采用 山路爬坡工况 和高速爬 坡工况 ， 与发动机 台架 差 ； 通过散热量和散热器前风量 ， 确定散热器前后冷却风温度差 ， 整 热平衡的相应工况点进行对 比。结果显 示 ， 整 车山路爬坡工况与发 车冷却系试验 中 ， 山路爬坡工况环境温度 ３ ８ ℃， 考虑冷却 风经过冷 动机台架对应的况的散热量结果基本相 同 ； 整 车高速爬坡工况 的散 凝器后 温度上升 ， 散热器前后冷却风温差 ， 得到散 热器后 的冷却 风 热量为 台架散热量 的 １ ． １ ４倍 。 温度 ；根 据散热器前 的冷却 风温度 ， 以及 液气温差 ， 确定发 动机 的 （ ２ ）从发动机 台架冷却系热平衡一致性分析 。 发动机 台架冷却 出水温度 ； 与整车试验结果对 比， 并需做散热器 的部件试验 ， 以确定 系统试验结果（ 发动机全 负荷 ） 见图 １ － ２ 。 真实的传热系数 。 从图 １ 看出， 发动 机 出水 温度 ８ ８ 。Ｃ、 １ １ ５ 。Ｃ时 ， 散 热量 曲线 ４冷却 系统建模 波动较 大 ； 图 ２可 以看 出， 进 出水 温差 波动很 大。 出水 温度 ８ ８ 。Ｃ 软件辅 助分析利用 软件 ｆ ｌ ｏ ｗ ｍ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ 对 整车的冷却 系进行 建模 ， 时， 节温器 未全 开 ， 造成进 出水温差波动大 ； 出水 温度 １ １ ５ 。Ｃ时 ， 进 可在整车设计初期对 冷却 系的压力 、 流量 、 温度分布进行预估 ， 以及 出水 温差波动原 因为热平衡时间较短造成 。 对重要参数的敏感度进行分析 。建模结果见 图 ４ 。 主要问题及改善台架 目前的冷却系布置示意图见图 ３ 。发动机 参数敏感 度分析 ： 计算进 风量变化 、 格栅开 口率变化 对冷却 系 出水温度较高时 ，通过在散热器前额外 加风机对发动机进行冷却 ； 的影响 ， 随车速 的增加 ， 风速随开 口率的变化增大 。 排气管温度较高时 ， 在排 气侧 加开风机 。 ５ 结论 台架冷却 系试验 主要 问题 ： 目前 台架 使用 风机对散热 器 、 排气 本文指 出了 目前冷却系存在 的主要 问题 ， 并对 目前发动机 台架 降温 的同时 ， 也 带走缸体 、 缸盖 、 油底 壳部分热量 ， 造成 通过冷 却液 的冷却系热平衡试 验提 出改善建议 ；经实车的计算 与试 验结果对 的散 热量计算值 偏低 ； 台架热平 衡时 间较 短 ， 特 别是 出水 温度较 高 比， 编写 的冷却系计算流程 可在 动力总成参数确定后 ， 对 整车冷却 时， 发动机 的出水温度不容易控制 。 系的设 计起到一定的作用 ； 采用 Ｆ ｌ ｏ ｗ ｍ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ 软件可 以在整车设计初 鉴 于以上问题 ， 对 台架冷却系试验 的改善建议如下 ： 期对冷却 系的设计起到预测的作用 ； 后期需通过奇瑞公 司其他车辆 ａ ． 通过水冷式热交 换器带走发 动机冷却液 热量 （ 最终通过 冷却 的试验结果进行冷却系计算的对标 ， 规 范冷却系计算过程。 水塔带走热量 ） ， 保证发 动机 的热 量都通过 热交换器 带走 。 测量 热交 参考文献 换器 的散热量 ， 即可得到发动机的散热量。 【 １ ］ 盛 明星．整 车冷却 系统优化 匹配 方法浅谈【 Ｊ 】 ． 柴油机设 计与制造 ｂ ． 适 当延长热平衡时间 ， 提高台架的一致性 。 ２ ０ ０ ６ ， ６ ： １ ０ —１ ７ ． 结合整车冷却 系试验工况 ， 提 出冷却系的匹配过程如下： 【 ２ ］ Ｐ广锋， 郭新 民， 孙运柱． 汽车冷却 系统水温对发 动机 性能的影响 ａ ． 明确市场 区域 ， 确定 环境温度 。 ［ Ｊ ］ ．山东内燃机， ２ ０ ０ ２ ， １ ： ２ ９ — ３ ３ ． ｂ ． 确定 目标水温。 ［ ３ ］ 郭春裕， 郭斌， 陈永 良．汽车冷却 水泵密封性 能试验 台的设计『 Ｊ ］ ． 中 ｃ 确 定冷却计算具体工况 ： 发动机功率与整车行驶 阻力 匹配 ， 确 国科 技 信 息 ， ２ ０ ０ ６ ． １ ５ ： ４ ７ — ４ ８冷却 系统 的设 计 与匹配研 究
汽车发动机冷却系统与散热器的匹配设计
出， 经 过 散 热 器 冷 却 后 的冷 却 液 再 进 入 人 发 动 机 进 行 冷却 循环 ， 也就是大循环 ， 使发动机尽量保持在最佳工作温度。
４ 散热器的设计计算
散热 器 是 冷却 系统 中 的 重要 部 件 ，其 主 要作 用 是 储 存 冷却 液 ， 并将 冷 却 液 携 带 的热 量散 发 出去 ， 从 而 降低 发 动 机 冷却液温度 ， 最终达到发动机降温的过程。 散热器 的合理设
黄坚 ＨＵ ＡＮ Ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ
（ 广 西 机 电职 业 技 术 学 院汽 车 工 程 系 ， 南宁 ５ ３ ０ ０ ０ ７ ） （ Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｏ Ｈ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｉ ｔ ｙ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｎ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ５ ３ ０ ０ ０ ７ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
中图分类号 ： Ｕ ４ ６ ４
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ４ ３ １ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ ３ ０ — ０ ２
１ 发 动机冷 却系统 的功能
其 工作原理是利 用水泵提高冷却液 的压力 ， 强 制冷却
汽车发动机（ 汽 油 机 或 柴 油机 ） 在 工作 时 ， 与 高 温 燃 气 液在发 动机 的冷却水道 中循环流动 ， 将发动机 多余 的热量 相 接 触 的零 件 最 高 温 度 高 达 ２ ０ ０ ０摄 氏度 以上 ，发 动 机 冷 带走 ， 使 其保持在最佳 工作温度。有小循环 与大循 环两种 却 系统 的 主 要 功 能 就 是 把 受 热 零 件 吸 收 的部 分 热 量 及 时 工作模 式。小循环是 指在发 动机冷启动后 ， 温度较 低的冷 散 发 出去 ， 保 证 发 动 机 在 最 适 宜 的温 度 状 态 下 工 作 。 一 般 却 液 不 会 将 节 温器 打 开 ， 此 时冷 却 液 只 经 过 水 泵 在 发 动 机 的水 道 中进 行 循 环 ，使 发 动 机尽 快 达 到 正 常 的工 作 温 度 。 正 常 的冷 却 水 温在 ８ ５ 一 ｌ ｌ ０ 。 Ｃ 之 间。
汽车乘用车冷却系统布置及主要零部件设计规范
乘用车冷却系统布置及主要零部件设计规范1范围本标准规½T ⅛F∏车冷知姿统布置及主更零部件的设计杓想、设计要求、BeMhi U ark 和灾效模式“ 本标准适用丁本公司皮F Λ SLV 、轿年齒总布置设计中冷知系统的布宣及主要谷部件设计・ 2规范性引用文件下列文件对于本乂件的用用足必不町少的。
凡足注日期的引用丈件.仅所注日期的版本适用于本文 件=凡足不注日期的引用文件，rtsa 版本（包括所有的修改单）适用于本文件・Q/CC JT （K ）2-2011汽车取热躊 技术条件汽年用输术掾胶软待技术条件 汽车散热辭电动・风塌技术条件 溢水罐总成技术条件 水冷式油冷器总成技术条件 内燃机 晦乐空代冷却器 技术条件 Q/CC JT33O —2012凤冷式油冷器 技术条件 Q/CC JT342—2012 HT-ACMjfi 轮增圧胶曾技术条件3设计构想 3.1功能要求发动机运∙⅛髙湿燃弋相技处的号部件受如采不加以适当冷却J 会使发动机过热，充气系 数卜降.导致燃疣不止常（辉熾、早燃等）、机油变质和烧损，不那件的障擦和管损加剧，引起发动机 的动力性、经济性、可维性和咐久性全面恶化.但是如采冷却过强，汽油机混合U 形成不良，伍St 表面 机油彼燃油烯驿造成气缸曙损增加.丙此，冷却系统的主亜任务足保证发动机在适合的温度状态下正常 运魚3.2顾喜、市场要求3.2.1 —个良好的冷却累统应诛满足下列件项娶求：a ） 敵热呢力能满足发动机在备种T 况卜远转的％要・当丁况和坏境条件变化时•仍能;保证发动机 可塑的工作和维持的最佳冷却水ISJ 支？b ） 柱規定的时间内，排除系統内气淹IC ）膨胀水辑的总容枳应•包含占冷却系统总容枳6%的膨胀容段、占•冷却系统总容⅛1 10%的储⅛∙容 枳以及必备的残射容枳；d ）貝有较离的加木運率，初次加注IE 能达到系统容枳的X%以h ：e ） 在发动机离速运转时•泵统乐力打开时，水帝进水口为f ） 保址一定的缺水丁作能力，Wt ⅛ft 人于笫一次未加满的容积：g ） 设置水温报警驶置Jh ） 密封性较好，不允许StiS ：I ） 冷却系统消耗功率小，启动后，龍在短时州内达到止⅛∙MT 作溫度：J ） 可靠性、寿1⅛要有保障•，同时制造成本低亠Q/CC JToI4—2008 Q/CC JTI47—2OID Q/CC JTl 56—2009Q/CC JTl 72—Q/CC JT305—2011 承圧式淋朮罐总成技术*件 Q/CC SY0B2—2013 整千保安防灾评价3.2.2随右冷却系统的发展，电控冷却系统即将取代传統的冷知系统，冷却系统部件也随之增加" 33相关法规要求相关的法规莹求见本标准在条款中所规范性引用的冇关文件, 4设计要求41冷却系统的总体布直4 1 1冷却系统总布罢主翌考坦两方面：U）空气流通系统：b）冷却術坏系统,4 1. 2在设汁中必须做JiIffir⅛St风系数和冷却液循坏中的散热机力亠4 1.3尽Mffiδ⅛ft进K系敎，总的进址口有效面族和散热器芯休疋面枳之比不小T* 15⅛ CCFKOlI车型实测及验证数Ie）.・故热模块茴端需要加导风装負使风能有吹到故热器的正荷秋上，捉高散M器的和用率，冷空气从车头而罩流入，经散热器芯部，空气温反升高,热空气被入机舱，从发动机两側和底部甘出，在布置过程中应特别注说以F二点：H）冷却枳块曲端尽可能不被阻挡，否则会造成空代进代配力增加从而降低JSK^数；D 由于风席丁作后，会造成风朗的前后斥差较人，部分储空气通过周者朮它路轻从后部高乐处冋流到丽端低圧处，所权必须增加密钊装負：C）风扇中心偏离散热器茁部中心不atiiΛ4o轴向护旳过近，否则κ⅛,⅞⅞能不能得封充分发挥，容品左Ift烛养上形成气流“死金"，便气流产生人^i⅛i⅛或者iffi流损失亠4 14 —农完整的冷却.系统示心见圈1・系统中的主更不部件布置间隙应符fr Q/CC SY082-2013中飽相关规定。
汽车空调制冷系统匹配设计
2、参数设定：根据汽车的实际使用环境和负荷要求，设定制冷系统的制冷 量、制冷剂流量、温度等参数。
3、设备选型：根据制冷系统的参数要求，选择合适的压缩机、冷凝器、蒸 发器等设备，并确保其性能和可靠性。
1、更高效的制冷技术：随着新材料和新技术的出现，未来汽车空调制冷系 统可能会采用更高效的制冷技术，提高制冷效果。
2、智能化控制：通过引入人工智能和大数据技术，实现汽车空调制冷系统 的智能化控制，提高驾乘人员的舒适性和经济性。
3、新能源驱动：随着新能源汽车的普及，未来汽车空调制冷系统可能会采 用新能源驱动，降低能源消耗和排放。
相关技术
汽车空调制冷系统匹配设计涉及到众多技术领域，包括热力学、流体动力学、 机械设计等。其中，热力学是汽车空调制冷系统的基础，涉及制冷剂的物性、热 力过程和热力学循环等；流体动力学则制冷剂在系统中的流动与传热特性；机械 设计则涉及到制冷剂的储存、压缩、冷凝和蒸发等设备的结构和运动。
系统设计
在进行汽车空调制冷系统匹配设计时，需要遵循以下步骤：
五、总结
汽车空调制冷系统的常见故障诊断和维修是非常重要的。通过了解故障现象 和掌握诊断方法，车主可以及时发现并解决故障问题，确保车内环境的舒适度和 行车安全。此外，车主还应注意空调制冷系统的日常维护，定期检查、清洗和更 换部件，以预防故障的发生。在维修时，应选择正规的维修店或4S店进行维修， 避免因操作不当导致故障加重或影响车辆的使用寿命。
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参考内容
汽车空调制冷系统是汽车的重要组成部分，它的作用是为乘客提供舒适的车 内环境。然而，当空调制冷系统出现故障时，车内环境可能会变得不舒适，甚至 影响行车安全。本次演示将介绍汽车空调制冷系统的常见故障及其诊断方法，帮 助车主更好地维护空调制冷系统。
纯电动卡车冷却系统匹配计算
似 取 １．０４７ｋＪ／ｋｇ·Ｃ。
车 的 空 调 冷 凝 器 布 置 任 散 热 器 总 成 前 Ｑ ＿；＝１３ｋＷ 。
将 柑 关参 数 代 入式 （２）得 ：
端 ，吸 风式风扁布置敏热器后端 ，基 本 ３ 冷却 系统需求 的初步计 算
Ｖ，＝ ６１ ５８ｎ１ ／ｈ
原理 详 图 ｌ。
散 热 量
风 速 ：ｍ／ｓ
水阻
（ｋＷ ） ２ ３ ４ ５ （ｋＰａ）
９０ｏ 。ｏｏ ７ｏｏ ６∞
黑 ｓｏｏ
●。ｏ ３０ ｏ ２∞ ＩｏＤ
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３．１ 冷却水循环 流量的初步计算 ３．３ 散热器正面积 Ｆｒ的初步计算
根 据散 入 冷 却 系 中 的 热 量 ，可 以 算
Ｆｒ ＝ Ｖ．／ｖａ
（３）
出冷 却 水 的 循 环量 Ｖｗ
式 中 ｖａ为 敞 热 器 ＩＦｆｆ『ｉ前 的 空 气 流
Ｖｗ＝（Ｑ １＋Ｑ ＋Ｑ ３）／（△ ·Ｙ ·Ｃ ）（１） 速 （ｍ ／ Ｓ），载 匝 汽 取 ２～ ５ｍ ／ｓ。
图 １ 纯 电动汽车冷却 系统基本 原理
１０００ｋｇ／ｍ ；
式中 ＫＩ一 敞 热器 对 气 的ｆ 热 系数 ，
２ 冷却 系统散热 需求
Ｃ — — 水 的 比 热 ，可近 似 取
可近 似 取 ９０ｋｃａｌ／ｍ ·ｈ ·ｃ ，
该 车 型冷 却 系 统 需 考 虑 冷 却 风经 冷 凝 器 后的 温 升 ，设 计 最 高使 用环 境 温 度 为 ４０℃ ， 电 机 和 控 制 器 冷 却 需 求 详 见 表 ｌ。
冷却系统基本设计规范
冷却系统基本设计规范简式国际汽车设计（北京）有限公司2008.5目录1.冷却系统的构成和设计要求 (1)1.1 冷却系统的构成 (1)1.2 冷却系统的设计要求 (1)2 冷却系统设计 (2)2.1 散热器 (2)2.2 冷却风扇 (6)2.3 风扇护风罩 (7)2.4 压力盖 (8)2.5 膨胀水箱 (10)2.6 取暖器 (13)2.7 水泵 (13)2.8 散热器管路 (13)2.9 冷却液 (14)1.冷却系统的构成和设计要求1.1 冷却系统的构成冷却系统由散热器、风扇、膨胀箱等部件组成。
其功能是对发动机进行强制冷却，保证发动机能始终处于最适宜的温度状态下工作，以获得较高的动力性、经济性及可靠性。
汽车冷却系统的结构简图见图1-1所示：图1-1 冷却系统的构成1.2 冷却系统的设计要求1) 冷却系统的设计应保证：使用冷却水作冷却液和 0.5bar 以下的压力盖时，发动机出水口的温度允许到 100 ℃；使用冷却水作冷却液和 0.7-0.9bar 压力盖，在不连续工况运行下，最高水温允许到 110 ℃。
2)如果使用长效防冻防锈液作冷却液和 0.5bar 以下的压力盖时，发动机出水口的温度允许到105℃；使用长效防冻防锈液作冷却液和 0.7-0.9bar 压力盖，在不连续工况运行下，最高水温允许到 115 ℃。
3) 冷却液的膨胀容积应大于等于整个系统冷却液容量的 6 %。
4) 冷却系统必须用不低于 19 L/min 的速度加注冷却液，直至达到应有的冷却液平面，以保证所有工作条件下气缸体水套内冷却液能保持正常的压力。
2 冷却系统设计件进行冷却系统内流场计算分析，最终以整车高温试验结果对冷却系统设计是否满足使用要求进行确认。
具体各主要部件的设计过程如下。
2.1 散热器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。
载货汽车冷却系统匹配设计
载货汽车冷却系统匹配设计一、设计思路:为选定的发动机匹配相应的散热器，保证发动机在使用环境下正常运转。
二、设计步骤1、根据发动机参数及统计数据，初步选定一种散热器。
2、利用热平衡原理，计算发动机在标定工况下散热器的散热量，校核是否满足发动机的散热要求；并验算发动机在最大扭矩工况下的热平衡。
3、冷却系统设计中应考虑的其它问题。
三、初选散热器经验，为充分发挥风扇的能力，一般要求散热器的宽度和高度略大于风扇的直径；载重汽车散热器的比散热面积约A/Ne 为0.2 m2/kW.由此,初选一散热器SHQ2202．3 散热器的性能2．3．1 散热器的基本性能散热器的基本性能是由低温流体的空气和高温流体的水进行热交换前后的各种温度和热量而表征的。
它是由散热器入口的空气和水的温度，散热器的整个散热面积，热通过率、各流体（空气，水受到热量时空气吸热后的温度，水放热后的温度以及水的放热量（空气的吸热量）来所决定的。
放热量与所需的目标温度是否一致，是决定散热器的基本性能的基础，请参考表2.1。
散热器的基本性能表2.1求汽车散热器性能的重点是从表2.1设定值，利用ε–NTU 的方法来求ε（参考2.3.2）)(1112a w a a t t t t -=-ε (2.1)由此求得未知数t a2 此外,水的散热量为)(21w w pw w w t t G G Q -••= 空气的吸热量)(12a a pa a a t t C G Q -••= 散热量和吸热量根据能量守恒定律,则有 Q w =Q a 故)()(2121w w pw w a a pa a t t C G t t C G -••=-••从式(2.5)求得未知数t w2，也可以求得散热器的散热量。
t a1: 入口空气温度 ℃ t a2: 出口空气温度 ℃ ε：ε-NTU 的系数 t w1：入口水温度 ℃ t w2：出口水温度 ℃ Q w ：水的散热量 kJ/h G w ：水的重量流量N/hG pw:: 水比热 kJ/kg ℃｛J/kgK ｝Q a : 空气的吸热量 kJ/h G a ：空气的重量流量N/h C pa : 空气的比热 kJ/kg ℃ 2.3.2 ε-NTU 法ε-NTU 是Effective Number of Heat Transfer Unit 的缩写。
新能源汽车电池冷却系统设计与优化
新能源汽车电池冷却系统设计与优化随着环保事业的兴起和汽车行业的不断发展，新能源汽车已经成为了汽车产业的热点之一，其中电动汽车更是吸引了众多的关注。
在电动汽车中，电池是最核心的零件之一，而电池的冷却系统又是电池保持优良性能的关键所在。
本文将从新能源汽车电池冷却系统的角度，探讨电池冷却系统的设计与优化。
1. 电池冷却系统的重要性电动汽车主要依靠电池来储存电能，提供动力。
在电池工作时，会产生大量的热量，一旦电池温度过高，不仅会降低电池寿命，甚至会引起火灾等严重事故。
因此，电池冷却系统被认为是电动汽车的核心保障。
2. 电池冷却系统的原理电池冷却系统主要有两种工作原理，一种是空气冷却，另一种是液体冷却。
空气冷却方式通常是通过车体内部气流将电池产生的热量带走，而液体冷却方式则是通过散热器将液体循环进入电池内部，达到冷却效果。
在新能源汽车中，由于电池所产生的热量巨大，通常采用液体冷却的方式进行散热。
3. 电池冷却系统的设计要点首先，为了确保电池散热效果最优，冷却系统设计的散热器必须要在电池指定温度下保证散热的最大功率。
其次，电池冷却系统的设计要充分考虑到电池的体积和外形，使得冷却系统可以精确地贴合电池的外形，避免产生电池中心温度不均和温度过高的情况。
最后，冷却系统的结构必须要实现压力平衡以避免冷却液泄漏，同时也需要具备结构可靠、易于维护等特点。
4. 电池冷却系统的优化建议为了优化电池冷却系统的设计，可以从以下几个方面入手：首先，合理选择冷却流体，以匹配电动汽车内部环境的温度范围。
其次，优化散热器的设计，减少电池内部温度的不均匀情况。
第三，通过加入热量传递器件，提高液体循环速度，进一步提高散热效率。
另外，合理地增加冷却系统的管路长度以及降低管路的压力损失，可以进一步提高冷却系统的效率。
5. 总结综上所述，电池冷却系统设计与优化是新能源汽车电池的核心保障，其设计有许多关键点。
只有合理地设计出电池冷却系统并不断优化，才能保持电池的最佳性能，达到电池寿命最大化和安全性能的最佳效果。
发动机冷却系统
发动机冷却系统冷却系的功用是将受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。
发动机的冷却系有风冷和水冷之分。
以空气为冷却介质的冷却系成为风冷系；以冷却液为冷却介质的称水冷系。
1、冷却系统的循环汽车发动机的冷却系为强制循环水冷系，即利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机中循环流动。
冷却系主要由水泵、散热器、冷却风扇、补偿水箱、节温器、发动机机体和气缸盖中的水套以及附属装置等组成。
在冷却系统中，其实有两个散热循环：一个是冷却发动机的主循环，另一个是车内取暖循环。
这两个循环都以发动机为中心，使用是同一冷却液。
一、冷却发动机的主循环：主循环中包括了两种工作循环，即“冷车循环”和“正常循环”。
冷车着车后，发动机在渐渐升温，冷却液的温度还无法打开系统中的节温器，此时的冷却液只是经过水泵在发动机内进行“冷车循环”，目的是使发动机尽快地达到正常工作温度。
随着发动机的温度，冷却液温度升到了节温器的开启温度(通常这温度在80摄氏度后)，冷却循环开始了“正常循环”。
这时候的冷却液从发动机出来，经过车前端的散热器，散热后，再经水泵进入发动机。
二、车内取暖的循环：这是一个取暖循环，但对于发动机来说，它同样是一个发动机的冷却循环。
冷却液经过车内的采暖装置，将冷却液的热量送入车内，然后回到发动机。
有一点不同的是：取暖循环不受节温器的控制，只要打开暖气，这循环就开始进行，不管冷却液是冷的、还是热的。
2、冷却系统部件分析在整个冷却系统中，冷却介质是冷却液，主要零部件有节温器、水泵、水泵皮带、散热器、散热风扇、水温感应器、蓄液罐、采暖装置(类似散热器)。
1)冷却液：冷却液又称防冻液，是由防冻添加剂及防止金属产生锈蚀的添加剂和水组成的液体。
它需要具有防冻性，防蚀性，热传导性和不变质的性能。
现在经常使用乙二醇为主要成分，加有防腐蚀添加及水的防冻液。
2)节温器：从介绍冷却循环时，可以看出节温器是决定走“冷车循环”，还是“正常循环”的。
汽车冷却系统的设计及匹配试验
了的 ， 散热量 比最初设计 的增加 了 ２ ％， ３ 散热面积 比 ６ ０×２ ０％ ＝ １ ２ｋＷ 。 最初 设 计 的增加 了 ７ ． ，迎 风 面积 比最初 设 计 的 ２８％ 这样看来 ， 整车在 ６ ／ 行驶时 ， ０ ｍｈ ｋ 就达到了热平 增加 了 ５ ０％， 居然还会 出现水温高的问题。 衡 ；当车速达 到 ７ ｍｈ时 ，一定 会 出现水 温高 的 问 ０ｋ ／ ２２ 对 问题 的分 析 ． 题。因为满载时，发动机散发到冷却系统的散热量为 针对 以上 问题 ， 我们从冷却风道上思考 ， 细观 １ 大于冷却系统的吸热量 １ 热平衡不好 ， 仔 ７ Ｗ， ｋ ２ ｗ， ｋ 难 察整车发动机仓 的内部结构布置 ， 发现如下问题 ： 怪会出现高速 ７ ｒ ０ ｒｈ以上车速水温高的问题。 ｋｄ （） １ 导风罩与散热器不匹配。 最初选择的电子扇 为了证实导风罩及重叠影响散热效果 ，我们将 的 最 大外 径 太 小 ，水 箱 大部 分 散 热 面积 被 导风 罩 盖 不 合理 的导风 罩 拆 下 ，只装 了适 合 于 ３ ５风 扇 直径 ０ 住， 在整车高速行驶时 ， 由于导风罩挡住 了出风 口， 的 小 导 风罩 ， 箱 及 其他 部 位 无 阻 挡 物 ， 外 ， 整 水 另 调 对 自然 空气流动有严重的影响 ，这严重影响了高速 了散热 器 与冷 凝 器 的重 叠 部位 及水 箱 上 部 的 ０距 离 的空 气 流 动 ， 形 中减 少 了水 箱 的 散热 面 积 ， 以导 的横梁， 了如下试验 ， 无 所 做 如表 ｌ 所列。 致 了高速行驶时出现水温高的现象 ； 表 １ 导风罩与散热器改进试验数据表 （） ２ 水箱布置中与冷凝器重叠过多 ， 两者之间 且 各 车速工 况 散热器配原 电子扇及不 合理 去掉导风罩多余 的 （ｍ ｋ ｍ） 的导风罩和多重叠（ ） ℃ 部 分． 无重叠（ ｃ ｏ） 的间 隙 小 ， 小 处 仅 为 ２—４ｍ 这 也 严 重 地影 响 了 最 ｍ， 城 市工况 正常 正常 水箱 的散热面积的正常发挥 ， 影响了冷却效果 ； ７ ０ ９ ７ 正 常 （） ３ 水箱 上安 装梁 与水箱 距 离小 ， 仅为 ０ ５ｍｍ， ８ ０ ９ ８ 正常 这也减少了水箱的散热面积； ９ ０ ９ ９ 正常 ｌｏ ｏ ｌ０ ｏ 正常 （） ４ 发动机仓的排风 口小 ， 排风 口面积小于水箱 ｌ０ ｌ ｌ５以 上 ｏ １３ ０ 的进风 口面积 ， 排气背压大， 热风难 以排 出去 ； ｌＯ ２ 不敢开 ｌＯ ｌ （） ５ 水箱的进风面积小 ， 前保险杠上的进风 口离 ． 水 箱 的 正 面距 离太 近 ，有 的地 方 几乎 与 散 热器 的进 ３２ 对发 动机 仓排 风 口小 的改进 针对 ２２中 问题 （ ）经计 算 ， 设计 发 动机 仓 水 ． ４， 原 风 口处 为 ０距 离 ， 严重 地 影响 了冷 却效 果 ； 这 （） ６ 发动机仓 内的冷却通风无导流 ， 发动机后的 箱 侧 的通 风 口的面积 约为
基于GT-Suite的重型载货车冷却系统仿真及匹配设计
基于GT-Suite的重型载货车冷却系统仿真及匹配设计马书亮;陈涛;姜军;张庆辉;范文峰【摘要】A 1d-Quasi 3d hybrid simulative model of a heavy-duty truck engine cooling system is built based on GT-Suite, The accuracy of the simulation model is verified through comparing calculation results such as engine water temperature and water flow under extreme operating conditions with test results. The fan type of the engine cooling system is matched based on this model,the result shows that the power consumption is reduced with meeting the requirement of the vehicle cooling performance. Thus the fuel economy of the vehicleis improved.%基于GT-Suite软件建立了某重型载货车发动机冷却系统的一维–准三维混合仿真模型，通过对发动机极限工况下出水温度、出水流量等计算结果与试验值对比分析，验证了仿真模型的准确性。
最后在此模型基础上对发动机冷却系统进行风扇选型匹配，实现了满足整车冷却性能要求的前提下，减小了其消耗功率，从而提高了整车经济性。
【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】4页(P7-9,25)【关键词】准三维;发动机冷却系统;匹配GT-Suite【作者】马书亮;陈涛;姜军;张庆辉;范文峰【作者单位】一汽解放汽车有限公司，吉林长春130011;一汽解放汽车有限公司，吉林长春 130011;一汽解放汽车有限公司，吉林长春 130011;一汽解放汽车有限公司，吉林长春 130011;一汽解放汽车有限公司，吉林长春 130011【正文语种】中文【中图分类】U464.138CLC NO.: U464.138 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)01-07-04发动机冷却系统的主要功能是对发动机进行适当的冷却，保证发动机在正常温度范围内工作。
对某型发动机冷却系统的设计与匹配研究
参 数 参数值
额 定 功率 （ ｗ）转 速 （ ・ ｎ ） ｋ ／ ｒ ｍｉ 最 大 转 矩 （ ｍ） 功 率 （ｗ） 转 速 （ ・ ｉ ） Ｎ ／ ｋ ／ ｒ ｍｎ 额 定 功 率 时 ， 动 机对 冷 却 液 的散 热 量／ 发
（ ｋ Ｊ・Ｓ ）
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２０ ０ ７年第 ４ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
车 辆 与 动 力 技 术 Ｖ ｈｃ ｅｉ ｅ＆Ｐ ｗ ｒ ｅｈ ｏ ｇ ｌ ｏ ｅ ｃｎ ｌ ｙ Ｔ ｏ
总第 １８期 ０
文章编号 ：１０ ４ ８ （ ０７ ０ ０ ３ ０ ０ ９— ６ ７ ２ ０ ）４— ０ ２— ４
积要 留一 定 的储 备 空 间 ，取 储 备 系 数 为 １１［ ， ．５２ ｊ
则 所需 散热 总面 积 Ｆ＝（ ． ０ １ ）Ｘ８ ． ５＝ ０ １～ ． ６ ８Ｘ１ １ １ ．２～１． ９ （ ，一般 应 参考 安 装 空 间尽 可 能 ０１ ６ １３ ｍ ） 选较 大散热 面积 ．载 重 车辆 散 热器 迎 风 面 积 Ｆ 与
２ １ 散热器 的技 术参数 设计 ． 根 据该 车辆 的工 况 ，选 管 片式散 热器 ．载 重车 用散热 器 的总散 热面 积与 发动 机 功率 之 比约 为 ０ １ ． ０ １ （ ・ ｗ ）… ，考虑 到 外 界耗 损 ，散 热 面 ．６ ｍ ｋ
～
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上 ，通 过校 核计算 和优 化 匹配成功 地解决 了某 型发
动机冷 却不 足 的问题 ．
发 动 机 冷 却 液 流量 ／ Ｌ・ ｎ ） （ ｍｉ
１ 设 计 任 务
某汽 车改装 厂生产 的专 用汽 车采用 某型柴 油发
8米纯电动客车冷却系统设计计算书
8米纯电动客车冷却系统设计计算书一、设计依据：驱动电机厂家提供的相关参数如下：二、散热器相关参数的理论设计计算2.1散热器的匹配选型2.1.1求散器最大散热量散器最大散热量由式（1）Q p=β*Q w得到式中: Q W为电机系统最大发热量，由设计输入可知Q W=Q m+ Q c=20+3.4裕量系数β：一般客车取β=1.2将以上参数代人式（1），Q p=β*Q w =28.08Kw散热器最大散热量为28.08KW2.1.2求散器散热面积S散热器散热面积S为式3 ：S=Q/(kΔt）式中，k为散热系数，该散热器k=324KJ/m2*℃；Δt为液气平均温差式4Δt=t wcp-t acp式中，t wcp为冷却液极限温度，根据经验取t wcp=70℃t acp为热平衡时空气温度，式5 t acp=t a1+0.5Δta式中t a1为极限风温，根据经验取t1a=38℃Δt a为散热器进出空气温差，按公式计算式6 ：Δta= Q p /(3600F f C paγa V a)式中，C pa为空气定压比热，C pa=1.013Kj/kg℃（空气参数）γa V a为质量风速，其中空气风速为V a=8m/s，γa V a=（1.128kg/m3*(6m/s)=9.024kg/m2*sF f为散热器正对面积，根据布置空间大小设计，此处取F f=0.56*0.648=0.36288m2由Q p =28.08kw=101088KJ/h得出Δt a=8.465℃，t acp=42.23℃，Δt=27.77℃，S=11.24 m2取散热裕量系数ξ=1.10所以得出：S’=ξ*S=1.10*11.24=12.364 m2所以散热器（水箱）基本要求应为：散热功率＞28.08KW散热面积≥12.364 m2散热系数≥324KJ/m2*℃下表为选择的散热器要技术指标，对比理论数据，各性能指标符合要求。
2.2该款电驱动客车冷却系统选用无级调速电子风扇，通过驱动电机绕阻温度和电机控制器模块温度智能控制风扇起停及风扇转速。
纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制策略研究
纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制策略研究当前，能源危机和环境污染己成为全球关注的焦点问题，世界上主要汽车生产国相继出台了一系列的纯电动客车汽车发展战略。
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。
驱动电机作为纯电动客车唯一的动力源，其性能和使用寿命对整车可靠性及安全性有着极为重要的影响，电机在使用过程中产生的热量如果不能及时散发，会使得电机温度急剧升高，导致电机转子中永磁体因受热而产生不可逆的退磁现象，降低驱动电机的性能，影响永磁同步电机的使用寿命，增加整车使用成本。
同时，温度过高还会使得电机绝缘材料发生本质变化，失去绝缘能力。
此外，电机控制器中一些电子元件和模块如IGBT模块、主控板、电源板等，也会因温度过高而影响使用寿命，有时甚至会使元件烧毁。
因此，设计有效的冷却系统对保证驱动电机和控制器正常工作、纯电动客车整车运行的安全性和可靠性都具有极为重要的实际意义。
1驱动电机热机理分析电机损耗与电机本体结构、材料性能、使用工况等有着密切的联系，它主要包括基本铁耗、基本铜耗、机械损耗、杂散损耗等。
这些损耗最终转化成热量使电机温度的升高。
电机驱动系统是纯电动客车各系统中极为重要的一个子系统，实现电能到机械能的转化，并在制动过程中实现将整车动能和势能转换成电能存储到动力电池组中增加续驶里程。
基于电动汽车的使用工况及运行特点，纯电动汽车选用的驱动电机应具备以下条件。
.1)电机须具有较高的瞬时功率和功率密度，以满足整车动力性能需求;2)应具有较高的使用效率，以提高单次充电的续驶里程;3)应具有较高的高低速综合性能，以满足整车的变速工作需求;4)应具有过载能力强、启动转矩大、转矩响应快、转速范围宽等优点;5)震动噪音低，具有良好的NVH特性;6)可靠性强、成本较低等。
永磁同步电机在新能源汽车行业有着非常广泛的应用，利用永磁体取代转子上的绕组，进一步提升电机性能。
电机转子的转速与定子绕组中电流频率始终保持一致，可以通过控制绕组中电流频率来控制电机转速，间接控制车速。
汽车冷却系统匹配设计简析
汽车冷却系统匹配设计简析摘要：随着汽车普及率的提高，各地路况差异及装载质量的不确定性造成车辆在动力及油耗方面表现的各不相同，其中冷却系统设计匹配合理性是影响汽车的动力性及经济性的因素之一。
冷却系统通过对发动机进行强制冷却，保证发动机能始终处于最适宜的温度状态下工作，以获得较高的动力性、经济性及可靠性。
本文着重介绍了冷却系统关键部件匹配设计要点。
关键词：汽车发动机冷却系匹配热平衡试验中图分类号：th 文献标识码：a 文章编号：1007-0745(2011)01-0108-021、概述汽车水冷发动机冷却系统关键由发动机冷却水套、冷却散热器、冷却水泵、节温器、冷却风扇(硅油风扇、电子扇)、冷却液等部件构成，它们之间通过合理匹配才能对汽车动力性及经济性发挥积极的作用，本文只针对轻型车或轿车冷却系统部件进行阐述。
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。
在整车布置中散热系统中，还要考虑散热器和周边的间隙。
3、冷却系统关键部件设计要点3.1散热器匹配设计要点由于轿车车身较低，空间尺寸紧张。
横流水结构散热器能充分地利用轿车的有限空间最大限度地增加散热器的迎风面积。
减薄芯子厚度，这样利于风扇的风量和车的迎面风的通过性，提高散热器的散热效率。
轿车芯厚不超过两排水管。
对于高速行驶的车辆的散热器设计要充分考虑迎面风冲击效应。
目前散热器以铝代铜，采用硬钎焊技术提高总成强度和散热量，在不增大散热器空间尺寸和生产成本的前提下，提高系统压力也是目前广泛采用的办法。
散热器通常为四点悬置，也可以采用三点悬置。
其中主悬置点为2个，辅助悬置点为2个或1个。
所有悬置点应布置在同一个部件总成上，改善散热器受力情况，以尽量减少散热器的振动强度。
冷却系统计算校核报告
冷却系统计算校核报告项目名称：某系设计开发编制：日期：校对：日期：审核：日期：批准：日期：目录1 概述 (1)1.1 项目来源 (1)1.2 冷却系统简介 (1)1.3 计算目的 (1)2 冷却系统设计的输入条件 (1)3 散热器设计基本参数的确定 (2)3.1 发动机水套散热量Qw及Qwm (2)3.2 散热器最大散热量Qmax (2)4 散热器设计计算 (3)4.1 散热器芯的正面面积 (3)4.2 散热面积S (3)5 最大扭矩工况下散热面积的校核 (4)6 风扇参数设计 (5)6.1 外径的确定 (5)6.2 风扇风量的确定 (5)7膨胀箱压力盖开启压力及膨胀箱容积确定 (7)8进水管计算 (8)9出水管计算 (8)10 计算结果 (8)11 结论 (9)参考文献 (9)1 概述1.1 项目来源根据《某车型整车开发技术协议》，按照车型开发的设计依据和要求，本计算报告对冷却系统进行了匹配计算。
1.2冷却系统简介冷却系统由散热器、电子风扇、膨胀水箱及管路等部件组成。
其功能是对发动机进行强制冷却，保证发动机能始终处于最适宜的温度状态下工作，以获得较高的动力性、经济性及可靠性。
冷却系统结构型式如下图所示：图1 冷却系统的结构图1.3计算目的通过计算确定设计的散热器及风扇是否与所选发动机相匹配。
2 冷却系统设计的输入条件冷却系统设计的输入条件见表1、表2表1 冷却系统设计基本参数3 散热器设计基本参数的确定3.1发动机水套散热量Qw及Qwm发动机最大水套散热量:Qw =60.42kJ/s=51961.8 千卡/h最大扭矩工况时发动机水套散热量：Qwm＝（0.6～0.7）Qw式中：Qw ——额定功率时发动机水套散热量，kJ/s取中间值0.65，则Qwm =0.65 Qw=0.65×60.42kJ/s=39.273kJ/s3.2发动机传给冷却液的热量（Qw）额定功率点工况：5600rpmQw=AgePeHu/3600=0.25×0.3275×56.11×42500/3600=54.2KJ/s=46601.4千卡/hA-燃料热能传给冷却系的分数，取同类机型的统计量汽油机。
汽车发动机冷却系统散热器建模仿真与设计
技术聚焦
Design-Innovation
额定功率设计散热器迎风面积，如式（2）所示。散热器
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（1）
迎风!（'('') *+'(''% ,） 总!)
（2） （3）
式中：— ——散热器的目标散热量，kW；
"—— —传递给冷却系统的热量占燃料热量的百
设计目标就是在匹配水阻、风阻性能的基础上，满足整 AMESim软件建立整车发动机冷却系统模型，同时搭建
车动力总成的散热需求，同时实现成本和质量的最优 了发动机热容模型，可以准确地仿真整车稳态工况发
[2]233-237
化。对数平均温差法计算繁琐 ，还需要查找换热 动机出水平衡水温和动态工况的温升曲线。这种研究
!"! 散热器经验参数方法
性能的影响及相互作用。文献[4]对散热器自然对流状
经验参数方法以发动机额定功率为设计工况；散
况下的传热性能及内部流动展开研究，提出了散热器 热器的目标散热量的计算，如式（1）所示。依据发动机
! 基金项目：国家重点研发计划项目（(G"HIJKG"G%%GG）
- -
2第0199（期9）
散热器是乘用车发动机冷却系统的核心零部件， 消耗功率比值和内部流动及散热规律。文章基于-
[2]237-243
散热器的水阻、风阻影响散热器水侧和风侧的流动性 的对流传热学理论建立了散热器数学模型 ，通过
[1]
能，散热器的换热性能影响发动机的燃烧 。散热器的 散热器单品性能数据拟合出散热器的换热系数，应用
2
0.07m/kW；
汽车发动机冷却风扇的选型及匹配设计
风罩之 间 的径 向间隙 ， 一般 取 ７ ０ — ．。 ７ ． ０９ ＝７
３３ 风扇 排风 的压差 ．
则 Ｄ＝ ．Ｘ Ａ （ ） ０８ ／ ｚ１
风 扇排 风所产 生的风 压 ，主要 决定 于气道 的阻
式中Ａ 厂
散热 器芯 部 的正 面 面积 （ 风 面积 ） 由 迎 ，
力 。可按下式 计算 ：
批注本地保存成功开通会员云端永久保存去开通
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李 登 龙 等 ： 车 发 动机 冷 却 风扇 的 选 型 及 匹配 设 计 汽
１ ９
洛阳福赛特汽车股份有限公司 李 登 龙
一
拖（ 洛阳） 工程机械有限公司 王 晓 岚
摘要
作 用。
介 绍 了汽 车发 动 机 风 扇 的分 类 、 匹配 设 计及 安 装 。对 实 际 生产 中 匹配 选 用 汽车 发 动机 风 扇 具有 一 定 借 鉴
般来说 ， 风扇 直径 Ｄ 与散热器 的正 面面 积 Ａ
△ —— 进 、 出散 热 器 的空 气 温 差 ， 般 取 Ａｋ 一 ｔ ＝
１ ℃￣ ５ ： ０ ３℃
— —
相关联 。 风扇叶 片所扫过 的面积大致 等于 Ａ 的一半
左右。 即 （－ ２ １Ｖ） ＝
斗 二
风 扇 的容 积效 率 ，主要 决 定 于风 扇 与导
关 键词 ： 动机 发
冷却风扇
选型
设 计
１ 前 言
汽车 发 动 机水 冷 系统 一 般 为 强 制 循 环水 冷 系
扇
统， 即利用水 泵提 高冷却液 的压 力 ， 强制 冷却 液在发
动机 中循 环流动 。整个 系统 由水 泵 、 热器 、 散 冷却风
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编制日期：编者：版次：第1 页共12 页一、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、冷却系统说明编制日期：编者：版次：第2 页共12 页内燃机运转时，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。
而且纵流编制日期：编者：版次：第3 页共12 页水结构的散热器强度及悬置的可靠性较好，轿车多采用散热器横流水结构，因为轿车车身较低，空间尺寸紧张。
横流水结构散热器能充分地利用轿车的有限空间最大限度地增加散热器的迎风面积。
散热器分成水冷和风冷两种冷却形式，风冷主要用在行驶在沙漠地带的车辆的冷却，但是决大多数的车辆采用水冷冷却形式。
散热器悬置布置：散热器通常为四点悬置，也可以采用三点悬置。
其中主悬置点为2个，辅助悬置点为2个或1个。
所有悬置点应布置在同一个部件总成上，改善散热器受力情况，以尽量减少散热器的振动强度。
主悬置点与其连接的部件总成之间以胶垫或胶套等柔性非金属材料过渡以达到减震的目的。
主悬置点的胶垫压缩量一般为其自由高度的1/5左右。
少数轿车因其整车的减振胶垫或胶套而进行刚性连接。
中，重型载货汽车由于散热器的质量大及使用环境较差，一般要在散热器的外部增加一个刚性较大的保护框架，以防止振动等外界力直接作用在散热器上。
悬置点设置在框架上。
轻型货车和轿车一般不加保护框架，悬置点设置在散热器的侧板或水室上。
为提高散热器强度一些车散热器上加有十字拉筋。
1.2.2护风罩布置护风罩的作用是确保风扇产生的风量全部流经散热器，提高风扇效率。
护风罩对低速大功率风扇效率提高特别显著。
风扇与护风罩的径向间隙较小，风扇的效率越高。
但间隙过小，车在行驶中由于振动会造成风扇与护风罩之间的干涉。
风扇与护风罩之间的径向间隙一般控制在5mm－25mm。
当风扇与护风罩之间的干涉。
风扇与护风罩安装在同一零部件总成上（如同在底盘或同在车身上）其径向与相对运动，风扇与护风罩之间的间隙可以下线，否则取上限。
风扇与护风罩的轴向位置一般为：风扇径向投影宽度的2/3在护风罩内，1/3在护风罩外，以增加导流减小背压。
在大批量生产的车型中多采用塑料护风罩。
铁护罩多用于批量小或直径较大的车型中。
在某些车型中，特别是轿车，护风罩在常开有多个窗口并加以单向帘布。
当车速较高，风扇停止运转时帘布打开减小护风罩的风阻，当风扇启功后，帘布关闭提高风扇效率。
1.2.3风扇布置风扇直径大小应和散热器的形状相协调，条件允许时可增大风扇的直径，降低风扇转速。
以达到减小功率消耗和降低噪音的目的。
在某些散热器长，宽比例相差较大时，如轿车散热器，有时采用两个直径较小的风扇所取代。
特别是要求转速较高的风扇中已全部采用塑料风扇。
电动风扇是由电动机来驱动风扇，电动机的启动与停止是受水温直接感应的温度开关来控制。
电动风扇具有起动温度与设定温度一致，布置位置灵活，不受发动机转速的影响，汽车在低速怠速时冷却效果好等优点，冷车启动时水温上升编制日期：编者：版次：第4 页共12 页较快。
但也多用于发动机横置的轿车。
1.2.4调温器布置目前汽车上应用的调温器均采用蜡式感应体调温器。
当冷却水温温度升高时蜡膨胀，调温器开启，冷却水流经散热器进行大循环。
当冷却水的温度降低时蜡体积缩小，调温器关闭，冷却水不经过散热器，短路流经发动机刚体进行小循环。
调温器一般布置在发动机的出水口处。
要求调温器的泄漏量小，全开时流通面积大。
增大调温器的流通面积可以通过提高调温器阀门的升程和增加阀门的直径来实现。
国外较先进的调温器多通过提高阀门升程来增大流通面积，这样可以减少因增大调温器阀门直径带来的卡滞，密封不严等问题。
但是增大调温器的升程，对调温器技术要求较高。
有些发动机为增加调温器的流通面积多采用两只调温器并联结构。
1.2.5水泵布置水泵的流量及扬程根据不同的发动机而定。
流量一般为发动机额定功率的1.5－2.7倍。
，扬程一般为0.7kpa－1.5kpa，扬程过高对冷却系统的密封性会产生不利的影响。
水泵的可靠性主要取决于水封和轴承，轴承普遍采用轴连轴承及永久式润滑结构，水封采用陶瓷，碳化硅动环和石墨静环整体式水封。
轴承的游隙及水封的气密性要严格控制。
1.2.6膨胀箱布置尽量靠近散热器布置，使得水管长度最短；膨胀箱的高度要高于冷却系统所有部件。
1.2.7变速箱冷却布置1.2.8中冷气布置1.3冷却系统主要部件匹配设计要点在整车总布置空间允许的条件下，尽量增大散热器的迎风面积。
在保证风量不变的条件下，可以适当增加风扇直径，降低风扇转速，减少噪声和功率消耗。
冷却系统的最高水温应以发动机的允许使用水温为标准。
调温器的全开温度应为发动机正常工作水温范围的中限，开启温度应为发动机正常工作水温范围的下限。
但因调温器的自身特性，开启温度一般低于全开温度10摄氏度左右。
风扇离合器啮合温度应设定在调温器初开温度和全开温度的中间温度。
但应注意硅油风扇离合器啮合温度与冷却水的实际温度间存在一定差异（水温是通过空气温度间接反应在风扇离合上），在设定硅油风扇离合器啮合温度时应充分考虑到这一点。
1.4冷却系统轮廓图（例子）1.散热器张紧板2.六角法兰面螺栓3.橡胶衬套4.散热器总成5.弹性卡箍6.编制日期：编者：版次：第5 页共12 页发动机出水管 7.弹性卡箍8.水管－膨胀箱至散热器 9.水管卡片 10.六角法兰面螺栓 11.管夹 12.六角法兰面螺栓 13.膨胀箱总成 14.弹性卡箍 15.水管－膨胀箱至水泵 16.水管－发动机至膨胀箱 17.弹性卡箍 18.发动机进水管 19.弹性卡箍 20.弹性卡箍 21.暖风机进水管 22.弹性卡箍 23.暖风机出水管 24.橡胶软垫 25.六角法兰面螺栓 26.风扇电机带护风圈总成二、散热器总成布置及设计参数1 设计参数散热器散热量的计算散热器正面积概念、散热器的总散热面积、散热器的散热系数2 主要设计参数的决定因素和最优化的目标。
冷却系统散走的热量Qw，受许多复杂因素的影响，很难精确计算，初估Qw 时，可以用下列经验公式估算。
其中Qw与A─传给冷却系统的热量占燃料热能的的百分比，对汽油机A=0.23～0.30；ge─内燃机燃油消耗率（千克/千瓦·小时）；Ne─内燃机功率（千瓦）；h n─燃料低热值，h n=43100千焦/千克有关。
传热系数K是评价散热效能的重要参数。
提高散热系数可以改善三热效能，减少尺寸和材料消耗。
传热系数受散热器芯部结构、水管中冷却水的流速、通过散热器的空气流速、管带材料以及制造质量（特别是焊接质量）等许多因素的影响。
散热器的另一质量指标是空气阻力P，它主要取决与散热器芯的结构和尺寸。
散热器的传热系数和空气阻力，只能是通过专门的试验才能实现。
影响传热系数最主要的因素是通过散热器芯的空气流速，当空气流速提高时，传热系数增大，但同时使空气阻力按平方关系更急剧的增长，使风扇功率消耗很快增加。
当散热器外形尺寸不变时，增加散热带的间距，可以提高传热系数，但是由于散热面积减少，总散热量反而下降。
编制日期：编者：版次：第6 页共12 页3 环境条件环境温度45℃，日照950W/M2系统设置最低温度 -35℃。
在试验压力0.35Mpa和0.01Mpa下，不允许有泄露4 基本设计要求关于散热器的规格，因以下的理由，应根据供应商的推荐决定其规格。
1.虽然有散热器的设计计算公式（参考），但最近的倾向是不通过计算公式来决定散热器的参数。
另外，因为试验经验得出的系数较多，所以理论数据与实际不符。
2.从最近的散热器的技术、倾向及成本等考虑的话，从散热器供应商所设定的标准件中选择合适的规格更有利。
三膨胀箱总成设计1设计原则冷却液在发动机冷却回路流动，随温度升高体积膨胀，为吸收这部分膨胀体积而设置了膨胀箱。
具有膨胀箱的冷却系统根据膨胀箱有无加压分为两种：系统A：在加压系统内具有冷却液的膨胀空间（膨胀箱），冷却液循环到膨胀空间中，进行气液分离。
膨胀箱应耐热、耐压，位置高于散热器并保持系统内压力适宜。
系统B：在加压系统内具有冷却液的膨胀空间（膨胀箱），仅在溢流至膨胀箱时进行气液分离。
膨胀箱耐热性、容量、位置要求低些。
膨胀箱由两个注塑件组成，通过焊接（热焊、超声波焊接）组成一体。
形式不一膨胀箱盖要求附录特征测试条件限制目测 2.3尺寸、外型、误差、材料、处理 2.4 参考图纸标识 2.5尺寸的稳定性 2.6 ≤0.5％，用手可以将盖顺利的旋下编制日期：编者：版次：第7 页共12 页温度循环测试 2.7 无泄露，用手可以将盖顺利的旋下模拟老化测试 2.8 无泄露，褪色，或者破裂爆破测试新23±2℃2.9经过实验后的膨胀箱与新的测试数据相差≤20％90±2℃温度循环后23±2℃模拟老化后加压疲劳测试后压力温度疲劳测试后四冷却风扇总成设计1设计要点为了加强足够的空气量通过散热器，必须在冷却空气道中安置风扇。