车用柴油机冷却系统水流分布的试验研究

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柴油机冷却系统工作过程数值仿真与试验研究

[1] 主要因素主要有以下三个：循环水量、散热效率和空气流量。
其中，循环水量与空气流量主要由散热量决定。在发动机燃烧室严重受热的零部件以及一些关键的区域，循环水量的控制就显得尤为重要，这不仅与水泵的特性有关，还与冷却水套、冷却水通道等的结构密切相关，同时还与冷却水水温有关，因为冷却水高温沸腾产生的气泡阻力对水量有着显著的影响。而空气流量主要与风扇直径、转速、叶片形状、流阻特性、水箱与风扇叶片相对位置以及机舱背压等因素有关。合理而有效的水道结构能减少流动过程的涡流、节流等损失，提高关键区域的流速同时避免非关键区域的过度冷却，从而大大提高冷却效率。散热效率则主
1.2 影响发动机冷却系统的因素、目前存在的问题以及要求
水冷式发动机通常采用闭式强制循环冷却系统，即利用水泵强制推压冷却水流在由冷却水套等组成的封闭循环通路中流动，冷却水温的控制主要由节温器控制冷却水流量的方式来实现。该种冷却系统主要由冷却水套、水泵、风扇、散热器、节温器、循环管路等组成。由于组成冷却系统部件众多且结构复杂，加上发动机运行工况的多样性，其影响因素也是多方面且错综复杂的。总体来说，影响冷却系统的
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II
prototype engine were uneven. The flowing condition is good in cylinder head while it is not so good in the back of the cylinder body and some improvement ought to be obtained. The cooling parts of the engine can meet the requirements of cooling performance by and large when the vehicle runs at medium speed and high speed. However, in order to fulfil the requirements that the vehicle runs under the conditions of low speed and high atmosphere temperature in summer, there should be some rematches on the cooling parts.

通过热平衡试验探讨冷却系统的设计改善

第30卷增刊　2007年12月合肥工业大学学报(自然科学版)J OURNAL OF HEF EI UNIV ERSI TY O F TECHNOLO GYVol.30Sup Dec.2007　收稿日期22作者简介叶茂盛(8),男,江西弋阳人,安徽江淮汽车股份有限公司助理工程师通过热平衡试验探讨冷却系统的设计改善叶茂盛(安徽江淮汽车股份有限公司商用车研究院,安徽合肥　230022)摘　要:文章通过对某公司载货汽车的一系列热平衡试验及不合格车型的改善结果,分别从发动机冷却系统的工作环境(冷却风扇、护风罩及防热风回流装置等)和散热器总成的结构(芯子材质、散热管规格及散热带节距等)方面,探讨了散热性能的影响因素和行之有效的改善方法。

并采用国际上通用的ε2NTU 热传导计算方法,举例说明某款轻型卡车发动机冷却系统匹配计算的优化。

关键词:热平衡;发动机冷却系统;散热性能;散热器中图分类号:U464.238 文献标识码:A 文章编号:100325060(2007)(Sup)20026207Cooling system ’s DOE ba sed on ther mal balanceYE Mao 2sheng(C o mmercial Vehicl e Research Insti t ute ,Anhui J ianghuai Auto m o bi le Co ,L t d.,Hefei 230022,Chi na)Abstract :Based on a series t her mal balances of cargoes and t he i mp rovement re sult s of N G vehicles ,t hi s paper ge neralize s t he mai n factor s influenci ng cooli ng capabilit y and fea si ble improve me nt ways from t wo a spect s herei naft er :1.Cooli ng syst em s ’worki ng condit ion such as fan ,f an gui de ,and t hesett ing w hic h can avoi d t he heat ai r goi ng back. 2.Radiator ’s st r uct ure :t he core ’s mat eri al ,t he t ube ’s size ,t he fi n ’s wi dt h ,etc.At t he end of t his paper ,an opti mized cal culational met hods for t he light 2dut y t r uck ’s cooli ng system i s offered wi t h t he help of N TU met hod which i s a dopted inter naion 2ally.K ey w or ds :t hermal balance ;engi ne cooli ng syst em ;cooli ng capabilit y ;radiator0　引言根据市场信息反映,许多轻型载货汽车在使用上存在水温偏高现象。

现代车用发动机冷却系统研究状况及发展趋势

１述概气缸温度升高到１５油耗则下降４－Ｖ将作，９ ℃，％－ｏ０。达到较高的冷却效率。研究实践表明，无论冷却系统对发动机性能的影响日益显著。冷却液温度保持在９一１℃范围内，使发动机是精确冷却系统还是分流式冷却系统，０ｌ５都要求目前，几乎所有的发动机强化都面临着如何解决机油的最高温度为ｌＤ，４℃ 则油耗在部分负荷时对发动机冷却水套进行必要的改进以优化冷却Ｊ高功率密度下的冷却及热平衡问题，既在提高输下降１％。０液流动。从设计和使用角度看，分流式冷却和精出功率的同时，又要兼顾油耗的经济性和排放的同时，高发动机运行温度对发动机热承确冷却相结合具有很好的发展前景，提有利于形环保性。这些都对冷却系统的性能提出了新的要载能力提出了更高要求对ＮｘＯ排放也有负面影成理想的发动机温度分布，足发动机对未来满求，开发高效、、可靠经济、环保的冷却系统，已成响，同为燃烧室中Ｎｘ的生成对温度的变化十分冷却系统的要求。Ｏ为发动机进一步实现技术突破的关键所在。因敏感。因此，在排放要求较严格的情况下，提高温５空气侧冷却空气流动的研究状况及趋．２此，采用先进的冷却系统设计理念应用柴油机现度设定点的做法对于柴油机不适合；但是对于汽势代设计技术提出设计规范与策略，对推动柴油机油机则很有潜力，在部分负荷下提高冷却液温度车辆迎风空气侧冷却空气流动的组织在很冷却系统技术进步具有重要的研究价值。可以使有效功率最大提高ｌ。【大程度上制约着冷却水冷却效果同时也影响发目前，发动机冷却系统的发展趋势主要确３．２降低温度设定点动机的工作性能。空气侧部件空间安装分布对以下几个方面：降低温度设定点的优势在于降低进气温度，空气流动和温度分布影响显著，其中，风扇是研２冷却系统的能控化从而提高充气效率，于燃烧过程优化和降低究的焦点。Ｄｌｉ有利ｅｈ汽车公司提出了新的中冷器ｐ目前，随着电子技术和计算机技术的广泛燃油消耗，提高部件的使用寿命。ｉａ等人的研风扇一Ｆ．ｎｙ１散热器布置顺序的冷却模块（Ｒ）ＣＭ概Ｆ应用和飞速发展，电部件技术日趋成熟，传统被究表明，若气缸温度降低５ ℃，提前角可提念，风扇置于中冷器和散热器之问，保证０点火即将在动式的发动机冷却系统正在走向智能化和自动前３Ａ而不发生爆震，。Ｃ充气效率提高２发动风扇提供相同的质量流量的前提下，ＦＭ所％，ＣＲ化。传统冷却系统不能更全面的适应发动机实际机工作特性改善，有助于优化压缩比和参数选择。需的风扇转速要远远低于传统的ＣＦＲＭ，可以运行时的冷却需求，从而无法实现对发动机水温取得较好的燃油经济性和排放性能日此外，。在较节约１％的风扇耗功。Ｎ，Ａ９￣ＳＰ等人甚至提ｍｎ在全运行工况内的合理控制。然而，采用电子驱低的冷却液设定温度工况下，可在燃油消耗率和出取消冷却风扇在车厢加热器处加装风机的方动及控制技术，可以通过传感器和计算机芯片根ＮｘＯ排放间获得更好的折中关系最大可使Ｎｘ案，Ｏ能降低成本达３％，量减轻达３％，不０质０对据实际的发动机温度控制运行，从而提供最佳的排放降低３％，０燃油消耗率及ＣＯ和Ｈ排放也带空调的车辆，Ｃ尤其是小型车辆应用前景更好。冷却介质流量。降低能耗，提高效率。例如，ｏｎ略有改善。Ｈｏ５－３冷却液流动研究状况及趋势ｃ０ｈ等人用电控冷却水泵取代传统机械水泵，利总之’ 无论是提高温度设定点还是降低温度国内对冷却液流动的研究手段主要为试验用试验和模拟对比分析发现，通过控制水泵转速设定点都可能改善发动机的冷却性能，但是必须研究和计算机数值模拟研究。并提高电控水泵效率，功率消耗降低量超过结合实际需要而合理应用。在实验研究方而，主要以朱义伦等人先代８纸若将水泵转速提高至最大值时，７可降低散热４冷却机理的优化创新表的采用激光多普勒测速仪（Ｄ）发动机气ＬＶ对器尺寸超过２％对提升发动机性能和燃料经济７，发动机冷却系统零部件的低能耗和高效率缸盖冷却水流动进行测量，到冷却水在平行得性潜力很大０ｌ。同样是设计目标之一，零部件冷却效率的提高主于气缸盖与气缸体接合面的二维流场。以及，以可见，电控冷却系统一方面可以通过精确、要从几个方面来实现：新材料的应用部件结王书义日ａ．．屈盛官等人为代表的利用流动显形法自动地调节冷却液的温度，把发动机的工作温度构的新设计部件的智能驱动方式；发动机常得到冷却水流动的二维流场。ｄ．通过研究二维流控制在最佳范围，延长发动机的使用寿命，提高发规冷却机理中的强化冷却措施如活塞的“ 内油场以改进水腔设计。动机的工作效率，降低发动机的故障率；一方冷” 排气门的“ 另、钠冷 ” 以及喷油嘴的“ 内油冷” 等在计算机数值模拟研究方面，袱广泛应用面，还可根据汽车的行驶速度、动机的冷却水内冷技术。发的有ＣＤ分析技术和有限元（Ｅ）ＦＦＡ耦合分析技温来综合控制冷却系统，从而达到降低油耗和提笔者认为，随着材料科学和加工工艺水平术。目前其常用的技术载体，如大型ＣＤ商业Ｆ高发动机可靠性的效果。的不断进步，发动机的冷却机理有向强化内冷软件有ＦＵ２Ｎ，Ａ）Ｄ。ＩＬＥＴＳＲＣＦＲＥ等。计算机软Ｔ３温度设定点的合理调节却、减弱甚至取消外冷却的方向发展的趋势，这硬件水平飞速提高，使得采用计算机数值模拟冷却系统设定的冷却温度是以满负荷时最对于提高发动机的热效率等将产生巨大的推动研究复杂结构水腔内流动特性成越来越重要的大散热率为基础，，以通过改变冷却液温作用。因此可研究手段。度设定点来改善发动机和冷却系统在部分负荷５介质流动的合理组织６结论时处于不太理想状态时的性能。升高或降低温度发动机的冷却介质主要包括水腔内冷却液在新材料、新技术、新理念的引领下，充分点在不同情况下各有优长。和空气侧冷却空气。利用发动机现代设计技术寻求对冷却系统的冷３提高温度设定点．１５１．水腔内冷却水流动的研究状况及趋势却机理、控制和研究开发手段的改进是冷却系提高温度的优点是：于提高了发动机的运改进发动机冷却水套结构是研发高强化发统发展的必然趋势。从设计的有效性和实用性行温度和机油温度。减少了发动机的散热量和摩动机关键环节。ｔ９２Ｃｏ曲ＭＪ出了“ ￣９年ｌｑｕ．提．精方面来看，冷却介质的流动优化是改善冷却系擦损失，提高冷却液和金属温度会改善发动机和确冷却” 的概念（即利用最少的冷却以达到最佳统的关键。使用电控冷却部件实现精确冷却和散热器热传递效果，降低冷却液流速，减少水泵的的温度分配），其应用的潜在优势在于降低摩擦分流式冷却的合理整合，能最大程度满足逐渐

汽车发动机冷却系统研究现状与发展方向(刘卫民Z11030187)

汽车发动车冷却系统研究现状与发展方向刘卫民 Z110301871 引言随着现代车用发动机采用更加紧凑的设计和更大的单位体积功率，强化程度越来越高，发动机产生的热流密度也随之明显增大,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及热平衡问题,在满足不断提高的输出功率的同时，又要具有良好的经济性。

此外,日益严格的排放标准也对冷却系统提出了新的要求。

冷却系统工作性能的优劣，直接影响着动力系统的整体性能。

开发高效可靠的冷却系统，已成为发动机进一步提高功率、改善经济性所必须突破的关键技术问题。

因此,采用先进的冷却系统设计理念，对柴油机冷却系统进行深入研究具有十分重要的实际意义.2 影响发动机冷却系统的因素以及目前存在的问题2.1影响发动机冷却系统的因素水冷式发动机通常采用闭式强制循环冷却系统，主要由冷却水套、水泵、风扇、散热器、节温器、循环管路等组成。

由于组成冷却系统部件众多且结构复杂,加上发动机运行工况的多样性，其影响因素也是多方面且错综复杂的.总体来说，影响冷却系统的主要因素主要有循环冷却水量、冷却空气流量、冷却水道结构和散热效率【1】。

循环冷却水量和冷却空气流量主要由散热量决定.对于诸如发动机燃烧室等严重受热的零部件以及一些关键的区域，循环水量的控制就显得尤为重要,这不仅与水泵的特性、冷却水套结构密切相关,同时还与冷却水水温有关，因为冷却水高温沸腾产生的气泡阻力对循环水量有着显著的影响.空气流量主要与风扇直径、转速、叶片形状、流阻特性、水箱与风扇叶片相对位置以及机舱背压等因素有关。

合理而有效的冷却水道结构能减少流动过程的涡流、节流等损失,提高关键区域流速的同时避免非关键区域的过度冷却，从而大大提高冷却效率。

散热效率则主要与散热器、中冷器等主要散热部件有关,要求散热器具有足够的散热面积。

以上几个因素并非孤立的,而是相互影响和相互制约的,需要综合考虑。

2。

2目前存在的问题目前，高功率密度的增压柴油机由于热负荷和热应力过高,依然存在关键区域冷却不足、零件热疲劳失效、过热产生裂纹等问题。

汽车发动机冷却系的作用、组成及水路分析

大循环
是水温高时，水经过散热器而进行的循环流动；
小循环就是水温低时，水不经过散热器而进行的循环流动，从而使水温升高。
节温器大循环
小循环
循环顺畅最重要！
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工贸汽修标准化课程体系（2012版）
冷却系的大小循环实质：
利用节温器来控制通过散热器冷却水的流量，以达到调节冷却系的冷却强度。
汽车发动机构造与维修
冷却系的作用、组成及水路分析
工贸汽修标准化课程体系（2012版）
本讲综述
冷却系冷的却作系用总、组述成及水路分析
1 冷却系作用 2 冷却系大小循环 3 冷却系组成
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2
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本讲
一、冷却系的作用
展
开
一般在（80－90℃）之间
哦！ 12版）
不同水温下的循环状态：
水温高于80℃，节温器阀门全开往散热器的通道，同时关闭通往水泵的旁通管，形成大循环；水温低于70℃时，节温器阀全关通往散热器的通道，同时打开了水泵的旁通管，冷却水只在水套与水泵之间进行小循环。水温在70～80℃范围内，通往散热器的通道和通往水泵的旁通管均处于半开闭状态，此时一部分水进行大循环，而另一部分水进行小循环。
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三、冷却系的组成
组成
散热器水泵节温器风扇冷却水套温度调节装置
水冷却系是以水作为冷却介质，把发动机零件吸收的热量散发到大气中去。利用水泵强制水在冷却系中进行循环流动，实现散热。
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冷却装置：散热器（水箱）、水泵、
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某型柴油机冷却系统仿真分析

某型柴油机冷却系统仿真分析杨肖;王宏大【摘要】利用一维、三维联合仿真方法对某型柴油机冷却系统进行仿真分析.首先对发动机水套进行CFD分析,通过CFD分析获得水套内部冷却液流动阻尼,然后以CFD结果为边界条件进行发动机冷却系统分析,对发动机冷却系统的布置方案进行评估.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】4页(P33-36)【关键词】冷却系统;CFD分析;阻尼【作者】杨肖;王宏大【作者单位】安徽江淮汽车股份有限公司,安徽合肥230601;安徽江淮汽车股份有限公司,安徽合肥230601【正文语种】中文发动机冷却系统是整车系统中一个重要的组成部分，发动机冷却系统的主要作用是将水泵提供的冷却液顺利地分配到各个需要的零部件，对相关零部件进行冷却或通过相关零部件进行散热。

文中利用三维分析软件Fire对发动机水套进行CFD分析，通过CFD分析可以得出不同流量下水套内部各部分的冷却液流动阻力；利用一维分析软件Flowmaster 建立匹配该柴油机的冷却系统，以三维分析结果为输入边界，得出匹配该发动机的冷却系统冷却液流量分配结果；通过对计算结果的分析评估，选择发动机冷却系统设计布置方案。

发动机冷却水套流动阻力分析主要目的就是通过设置冷却液的不同流量对发动机内部冷却液的流场进行模拟分析，然后将水套的进口与各冷却液出口进行压力比较，得出水套内部不同支路的冷却液流动阻力，为一维冷却系统分析提供输入边界。

1.1 水套模型及网格划分所涉及水套设计有1个冷却液进口，4个冷却液出口，包含：油冷器冷却液出口、EGR冷却器出口、暖风冷却液出口和散热器冷却液出口。

其中油冷器和EGR冷却器出口在缸体水套上，暖风和散热器出口在缸盖水套，该发动机水套模型如图1所示。

通过前处理软件Hypermesh对处理好的几何模型进行面网格的划分，然后将面网格以Stl格式导入到AVL Fire软件中，并对水套进行流体网格的划分。

某四缸柴油机冷却水流动的试验研究

摘要：过改变柴油机从机油冷却器流人机体水套的水流动方式，到两种完全不同的冷却水流通得动方案．照冷却系统工程规范，标定点与转矩点两个工况来检查冷却系统的功能和特性，比按分以较两种结构方案的优劣，为下一步进行计算流体动力学分析（Ｆ提供边界条件．也ＣＤ）关键词：却水流动；能；特性冷功
置图见图３．
机油冷却器冷却后机油冷却器入Ｉ压力温度机油温度出Ｉ压力温度＝１＝１
水口从机油冷却器侧通到机体第４缸，水口的入
面积为１３９ｍｍ而方案２则是从机油冷却器侧６，
有４个水口分别通到机体４个缸，从第１缸的入水
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第３Ｏ卷第５期２００６年１Ｏ月
武汉理工大学学报鸯裂）（至差
ＪｕｎｌｆＷｕａｎｖｒｉｆＴｅｈｏｏｙｏｒａｈｎＵｉｅｓｔｏｃｎｌｇｏｙ
（ａｓｏｔｔｎＳｉｃＴｒｎｐｒｉｃｎｅ＆Ｅｇｎｅｉｇａｏｅｎ计算流体动力学仿真分析
提供边界条件引．
１试验对象
试验柴油机使用直列四缸增压中冷柴油机，其基本性能如表１所列．
表１某四缸柴油机性能参数
流入机体水套，由缸垫水孔流向缸盖水腔，再由缸

重型载重车发动机冷却系统设计改进及试验研究

气流带走热量，维持发动机冷却液温度在所有工况下均在适当的范围内。本文针对部分水温高的载重汽车进行相关试验，对采集的关键数据良好效果。２发动机冷却系统功能及其匹配要求发动机运转时由于与高温燃气相接触的零件强
一
２一（６）８３４
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器等各个子系统相互耦合后进行计算机数值模拟。
国外的研究方法，首先根据车辆匹配试验（经验模型）或热流体流动的数学公式建立不同条件下
的流体流场模型（例如：传热模型、燃烧模型、散热模型等）。然后利用ＣＤ软件（ｌｅｔＳａ— Ｄ，ＦＦｕｎ，ｔｒＣ
ｓｎｅ．Ｔｅｒａｏｆｈｇｔｒｔｍｐｒｔｒｃｕｒｎｎａｖｈｃｅｅｇｎｏｌｇｉｎ — ｅｔｄｈｅｓｎｏｉｈｗａｅｅｅａｕｅｏｃｒｉｇｉｅｉｌｎｉｅｃｏｉｓａａｎ
关键词：冷却系统
改进
试验研究
Ｋｅｒｓｖｈｃｅｃｏｉｇｓｓｅ，ｍｐｏｅｅｔ，ｘｅｉｎａｔｄｙｗｏｄ：ｅｉｌｏｌｙｔｍｉｒｖｍｎｓｅｐｒｎｍｅｔｌｕｙｓ
１前言
欠佳．散热能力不能很好适应使用工况和气候条件。经常出现水温高甚至 “ 开锅”现象。因此系统元件还必须与整车合理匹配，尤其是风扇、散热器等，散热元件风阻要小，高速空气流量要充足，换热效率要高。３冷却系统研究现状
ｒｅｕｆｅｈｐｏｅｅｔＴｅｔｓｅｕｔｓｏｈｔｔｅｉｐｏｅｅｔｉａｉｆｃｏｙｉｄｏｔａｔｒｔｅｉｒｖｍｎ．ｈｅｔｒｓｌｈｗｓｔａｍｈｍｒｖｍｎｓｓｔａｔｒ．ｓ

压力出口边界条件用于定义流动出口...

摘要以某高强化大功率柴油发动机为研究对象，对其机体缸盖冷却水通道进行了冷却水流动的试验研究和数值模拟分析。

论述了高强化大功率车用发动机冷却水流动研究的目的和意义，综述了国内外车用发动机冷却水流动试验测量和模拟计算的现状和发展趋势。

较为详细地介绍了CFD的基本数学原理，流动分析计算的流程，并分别介绍了各个流程的特点。

对某发动机机体缸盖冷却水道进行了流动计算，考察了模拟计算的可信性，选用不同的湍流模型进行模拟，验证了k-ε模型的经济实用性。

根据模拟计算结果分析了机体缸盖的流场特性，对各缸流量的均匀性及鼻梁区的流速等进行了讨论，针对两进气门中间三角区流速偏低，对上水孔进行了扩孔的修改，计算表明修改后机体缸盖冷却水的流场总体上没有改变，但缸盖鼻梁区的流速较改进前有所提高。

本文还考虑了网格品质、网格数量和壁面粗糙度等因素对CFD模拟计算的影响，根据正交试验设计的要求，选择了正交表并组织了模拟计算试验，做了极差分析和方差分析，发现网格品质对CFD模拟计算的影响较大，并且网格品质和网格数量之间存在交互作用。

研究表明，运用CFD对发动机冷却水套的流动进行计算分析，其结果是可信的。

当采取网格数量为200万左右，网格品质不小于0.2，以及k-ε模型进行六缸机的机体缸盖内冷却水流动的计算，能够满足工程上的精度要求，是精度和进度较好的折衷选取。

关键词：车用发动机冷却水流动CFD 网格正交设计AbstractIn this paper, an experimental research and the numerical simulation of the coolant flow in the cylinder head and cylinder block are performed on the cooling-water system of one vehicle engine with highly-intensified heavy-duty．From the documents about the measuring and display methods of the flow field, the calculating of the numerical simulation, the writer summarize the status quo and development trend of the cooling water flow research both in the test area and numerical simulation in domestic and overseas. Then introduce the CFD’s basic theory in detail, the process, and each step's characteristic in the process. The flow field in a engine body and engine head is simulated, survey the credibility of the simulation, adopt different turbulence model to proceed simulation, demonstrate the economical and practical of the k-ε model. According to the simulation calculation, analyze the flow field's characteristic, the uniformity of each cylinder discharge and the velocity in bridge of the nose. As the velocity in the triangular space between two inlet ports is little low, enlarging the upstream hole, the calculating results show that the flow field has little change, but the velocity in the bridge of the nose is enhanced.In this paper, the author also consider the mesh quality, mesh quantity and wall roughness’ impacts for the CFD numerical simulation. From this purpose, author use the orthogonal experimental design to determine the impacts. Choosing the orthogonal table, computing according to the rule of orthogonal experimental design, doing range analysis and variance analysis. Find the mesh quality has significant impact for the CFD simulation. There is interaction between mesh quality and mesh quantity.The research shows it is creditable to analyze the flow in engine water jacket by CFD. it was precision and tempi best compromise selection while adopting mesh quantity for 2 million around, mesh quality not less than 0.2, as well as k- ε mode to proceed six-cylinder the cooling water flow in six-cylinder engine block and engine head . It can satisfy the accuracy requirement in engineering.Keywords:vehicle engine cooling water flow CFD meshorthogonal design独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

200805车用柴油机冷却系统水流分布的试验研究_成晓北

2008年(第30卷)第5期汽　车　工　程A u t o m o t i v e E n g i n e e r i n g2008(V o l .30)N o .52008091车用柴油机冷却系统水流分布的试验研究原稿收到日期为2007年3月13日,修改稿收到日期为2007年9月24日。

成晓北1,王兆文1,黄荣华1,苏怀林2,林志强2,钟玉伟2(1.华中科技大学能源与动力工程学院,武汉　430074;　2.玉柴机器股份有限公司技术中心,玉林　537005)[摘要]　针对一台车用柴油机气缸盖出现的热疲劳问题,改进了原机缸盖结构,并进行了冷却系统水流分布试验,对比分析了改进前后的冷却水流量、压力损失、流动阻力特性和流动均匀性等。

结果表明,缸盖结构改进后,提高了气缸盖的散热能力和耐热能力。

关键词:车用柴油机;冷却系统;水流分布AS t u d y o n C o o l a n t -f l o wD i s t r i b u t i o n f o r a H e a v y -d u t y V e h i c l e D i e s e l E n g i n eC h e n g X i a o b e i 1,Wa n g Z h a o w e n 1,H u a n g R o n g h u a 1,S u H u a i l i n 2,L i n Z h i q i a n g 2＆Z h o n g Y u w e i21.H u a z h o n gU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ,W u h a n 430074;2.R ＆DC e n t e r ,Y ul i nD i e s e l E n g i n e M a c h i n e r y C o r p o r a t i o n ,Y ul i n 537005[A b s t r a c t ]　I n v i e w o f t h e p r o b l e mo f t h e r m a l f a t i g u e i n c y l i n d e r h e a d o f a v e h i c l e d i e s e l e n g i n e ,t h e s t r u c t u r eo f t h e c y l i n d e r h e a d i s m o d i f i e d .T h e c o o l a n t f l o wr a t e ,p r e s s u r e l o s s ,f l o wr e s i s t a n c e c h a r a c t e r i s t i c s a n d f l o wu n i -f o r m i t y i n b o t h o r i g i n a l a n d m o d i f i e d c y l i n d e r h e a d s a r e c o m p a r a t i v e l y t e s t e d a n d a n a l y z e d .T h e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t a f t e r m o d i f i c a t i o n ,t h e c o o l i n g c a p a c i t y a n d h e a t -r e s i s t a n c e o f t h e c y l i n d e r h e a d a r e e n h a n c e d .K e y w o r d s :v e h i c l e d i e s e l e n g i n e ;c o o l i n g s y s t e m ;w a t e r -f l o w d i s t r i b u t i o n前言随着车用柴油机升功率的提高,围绕发动机燃烧室的受热零部件经常会出现各种各样的故障,而这些故障往往与零部件热负荷过高及冷却条件不良有着密切的联系[1-2]。

发动机冷却系统研究状况及发展趋势

本科课程论文题目发动机冷却系统研究状况及发展趋势学院工程技术学院专业年级2011级学号姓名指导教师成绩2013年12月25 日发动机冷却系统研究状况及发展趋势摘要：简要介绍了目前国内外前沿的发动机冷却系统研究及应用状况,如智能化电控冷却系统、精确冷却理念、分流式冷却等;指出了现代发动机冷却系统高效、低耗、智能、环保的发展方向,还指出采用电控冷却部件实现精确冷却和分流式冷却的有效整合是最正确手段。

关键词：汽车发动机冷却系统智能控制发展趋势1、概述冷却系统对发动机性能的影响日益显著。

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及热平衡问题,既在提高输出功率的同时,又要兼顾油耗的经济性和排放的环保性。

这些都对冷却系统的性能提出了新的要求，开发高效、可靠、经济、环保的冷却系统,已成为发动机进一步实现技术突破的关键所在。

因此,采用先进的冷却系统设计理念,应用柴油机现代设计技术提出设计标准与策略,对推动柴油机冷却系统技术进步具有重要的研究价值。

目前,发动机冷却系统的发展趋势主要有以下几个方面：2、冷却系统的能控化目前,随着电子技术和电脑技术的广泛应用和飞速发展,电部件技术日趋成熟，传统被动式的发动机冷却系统正在走向智能化和自动化。

传统冷却系统不能更全面的适应发动机实际运行时的冷却需求，从而无法实现对发动机水温在全运行工况内的合理控制。

然而，采用电子驱动及控制技术，可以通过传感器和电脑芯片根据实际的发动机温度控制运行,从而提供最正确的冷却介质流量,降低能耗,提高效率。

例如，HoonCho等人用电控冷却水泵取代传统机械水泵,利用试验和模拟比照分析发现,通过控制水泵转速并提高电控水泵效率,功率消耗降低量超过87%,假设将水泵转速提高至最大值时,可降低散热器尺寸超过27%,对提升发动机性能和燃料经济性潜力很大。

可见，电控冷却系统一方面可以通过精确、自动地调节冷却液的温度,把发动机的工作温度控制在最正确范围,延长发动机的使用寿命,提高发动机的工作效率,降低发动机的故障率；另一方面，还可根据汽车的行驶速度、发动机的冷却水温来综合控制冷却系统,从而到达降低油耗和提高发动机可靠性的效果。

车联网农机实际作业工况下柴油机冷却液温度分布大数据分析

车联网农机实际作业工况下柴油机冷却液温度分布大数据分析车联网技术的快速发展为各行各业带来了许多机遇和挑战，其中农业领域也并非例外。

车联网农机的普及应用为农业生产带来了巨大的变革，其中涉及到的柴油机冷却液温度分布大数据的分析更是一个备受关注的领域。

本文将从柴油机冷却液温度分布大数据的采集、处理和应用三个方面来探讨该主题。

一、柴油机冷却液温度分布大数据采集车联网农机通过传感器和数据采集装置实时监测柴油机的冷却液温度，并将数据上传至云平台。

采集柴油机冷却液温度分布的过程需要考虑传感器的布置位置和精度，确保采集到的数据具有代表性和准确性。

二、柴油机冷却液温度分布大数据处理柴油机冷却液温度分布大数据处理主要包括数据清洗、预处理、特征提取和数据建模等步骤。

数据清洗是针对采集到的原始数据进行去噪、去重、缺失值处理等，以提高数据的质量和准确性。

预处理是对清洗后的数据进行标准化、归一化等操作，以减少数据之间的差异性。

特征提取是从预处理后的数据中提取有意义的特征，比如柴油机冷却液的平均温度、温度波动等。

数据建模是通过机器学习等方法对提取到的特征进行建模和训练，以实现对柴油机冷却液温度分布的预测和分析。

三、柴油机冷却液温度分布大数据应用柴油机冷却液温度分布大数据的应用主要包括异常检测、预警和优化调整等方面。

通过对柴油机冷却液温度分布的实时监测和分析，可以及时发现柴油机冷却液温度的异常情况，如过高或过低，从而及时采取措施避免发生故障。

同时，通过对大量的柴油机冷却液温度分布数据进行统计和分析，可以建立预测模型，实现对冷却液温度分布的预警，提前准备相应的维修和保养措施。

此外，通过柴油机冷却液温度分布大数据分析，可以优化调整柴油机的工作参数和策略，提高农机的效率和性能。

综上所述，车联网农机实际作业工况下柴油机冷却液温度分布大数据的分析在农业生产中具有重要的意义。

采集、处理和应用这些大数据可以帮助农机生产者和农民更好地了解柴油机的工作状态，提高农机的性能和可靠性，为农业生产带来更多的效益。

发动机缸盖水路分布测试系统研制

发动机缸盖水路分布测试系统研制杜志良1，陈文杰1，黎程1，黄荣华2，王兆文2（1.上海柴油机股份有限公司，上海200438；2.华中科技大学，武汉430074）摘要为了全面了解发动机冷却性能，本文研制了一套冷却水套内水路分布测试系统，实验装置为设计性能优良的冷却系统、为建立设计系统数据库，以及为确定评价设计系统优劣的指标和提供实验研究的手段，研究设计了一套缸盖上水孔流量测量系统，为缸盖内流场分布的数值模拟提供更准确的边界条件并可对各缸流量分布的合理性进行评价。

关键词：冷却系统系统数据库缸盖上水孔数值模拟流量分布Experimental Design Work on Test System for Water Flow Distribution in Diesel EngineDu Zhiliang1,Cheng Wenjie 1,LI Cheng 1,Huang Ronghua 2,Wang Zhaowen 2（1.Shanghai Diesel Engine Co.,Ltd.,Shanghai 200438,China;2.Huazhong University of Science and Technology,Wuhan,430074,China ）Abstract:To well understand engine cooling system,a test system to measure water flow distribution incooling system is developed.The test system provides an approach for designing a good cooling system,building a design system database,and determining values for assessment of a design system.A measurement system is designed for water holes in cylinder head.The system can provide more precise boundary conditions for numerical simulation of flow distribution and can be used for evaluating flow distribution in each cylinder.Key words:cooling system,database,cylinder head,water hole,numerical simulation,water flow distribution 柴油机设计与制造Design &Manufacture of Diesel Engine2010年第4期第16卷（总第133期）来稿日期：2010-03-31作者简介：杜志良（1965-），男，教授级高工，主要研究方向为发动机整车匹配优化。

基于数据库的某农用柴油机冷却水套CFD分析及优化

基于数据库的某农用柴油机冷却水套CFD分析及优化汪啸寒;王洪荣【摘要】为解决某款农用三轮车发动机耐久性试验中冷却水“开锅”问题,采用计算流体动力学(Computational FluidDynamics,CFD)的方法对该发动机的冷却水套进行仿真分析.通过原机模型的速度场、温度场分析,发现缸盖排气侧与鼻梁区域存在流动死区,换热效果差.因此,重点针对缸盖水套结构、缸垫分水孔的大小等参数进行优化设计.仿真分析表明,优化设计后的冷却系统水流速度和换热能力得到较大改善.优化设计方案进行了样件试制和样机试验,测试结果表明,优化后的冷却系统散热能力显著增强,发动机顺利通过耐久性试验.【期刊名称】《汽车工程学报》【年(卷),期】2016(006)002【总页数】6页(P125-130)【关键词】冷却水套;计算流体动力学;流速;热交换;优化设计;数据库【作者】汪啸寒;王洪荣【作者单位】中国汽车工程研究院汽车动力总成技术研究中心,重庆401122;中国汽车工程研究院汽车动力总成技术研究中心,重庆401122【正文语种】中文【中图分类】TK422农用车是专门用于农业、农村和城乡之间农产品流通以及农村建设的短途运输工具。

随着农村经济的高速发展，农民收入增加，购买力提高，农民对农机的需求呈现个性化、多样化趋势，迫切要求农机提高工作效率并改善作业条件以满足不同的生产要求。

现代农用车在满足农村运输要求的基础上，还要利用其动力输出功能完成农田耕、播、施肥等作业，而且农用车的使用工况较恶劣，保养条件差，超负荷运行严重，这对农用车发动机提出了更严苛的要求。

冷却系统是发动机设计的一个重要环节，设计过程一般是通过正向设计与测试验证结合的方式进行，测试验证投入大、周期较长，且重复测试验证的机率较大，严重影响效率。

随着计算机的应用越来越广泛，现代发动机设计过程更多采用正向设计和仿真分析技术相结合的方式来减少重复测试验证次数，提高效率［1-2］。

某车型冷却系统流量分配研究

某车型冷却系统流量分配研究方明壮;张光亚;张帆;彭婧;李小梅;唐海国【摘要】为了确定某新车型压缩空气减压阀回路的设计管径,通过一维流体软件Flowmaster研究了该车型冷却系统各回路的流量分布情况,得到了满足设计流量要求的减压阀回路设计管径为6 mm.最后经实车验证表明设计值满足了冷却系统各回路的流量要求.%In order to define the reducing valve loop pipe diameter of new car in development phase, this paper researches flow distribution in the vehicle cooling system using one-dimensional fluid software Flowmaster. The design of the pressure reducing valve circuit that meets the design flow requirements is determined to be 6 mm. The actual vehicle verification shows that the design value meets the flow requirements of each circuit of the cooling system.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】3页(P114-116)【关键词】冷却系统;流量分配;一维流体软件【作者】方明壮;张光亚;张帆;彭婧;李小梅;唐海国【作者单位】上汽通用五菱汽车股份有限公司, 广西柳州 545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司, 广西柳州 545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司, 广西柳州545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司, 广西柳州 545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司, 广西柳州 545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司, 广西柳州545007【正文语种】中文【中图分类】U467.20 引言随着排放法规越来越严格，对发动机的节能减排技术的要求越来越高，同时也给各种代用燃料发动机带来了发展机遇。

柴油机冷却系统.

蜡式节温器。
蜡式节温器（图8-13）
（图8-13）
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第二节
蜡式节温器
水冷系主要部件的构造
蜡式节温器在橡胶管和感应体之间的空间里装有石蜡，为提高导热性，石蜡中常掺有铜粉或铝粉。常温时，石蜡呈固态，阀门压在阀座上。这时阀门关闭通往散热器的水路，来自发动机缸盖出水口的冷却水，经水泵又流回气缸体水套中，进行小循环。当发动机水温升高时，石蜡逐渐变成液态，体积随之增大，迫使橡胶管收缩，从而对反推杆上端头产生向上的推力。由于反推杆上端固定，故反推杆对橡胶管、感应体产生向下反推力，阀门开启，当发动机水温达到80℃以上时，阀门全开，来自气缸盖出水口的冷却水流向散热器，而进行大循环。
10
第二节
水冷系主要部件的构造
２、风扇(fan)（图8-9）
功用：提高通过散热器芯的空气流速，增加散热效果，加速水的冷却。风扇通常安排在散热器后面，并与水泵同轴。
图8-9
图8-10
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第二节
水冷系主要部件的构造
３、水泵（图8-11）功用：对冷却水加压，加速冷却水的循环流动，保证冷却可靠。车用发动机上多采用离心式水泵，离心式水泵具有结构简单、尺寸小、排水量大、维修方便等优点。
冷却系统概述
5
第一节
4、水路
冷却系统概述
散热器内的冷却水经水泵加压后通过分水管压送到气缸体水套和气缸盖水套内，冷却水在吸收了机体的大量热量后经气缸盖出水孔流回散热器。由于有风扇的强力抽吸，空气流由前向后高速通过散热器。(图8-3）。
图8-3
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第一节
4、水路(续)
冷却系统概述
因此，受热后的冷却水在流过散热器芯的过程中，热量不断地散发到大气中去，冷却后的水流到散热器的底部，又被水泵抽出，再次压送到发动机的水套中，如此不断循环，把热量不断地送到大气中去，使发动机不断地得到冷却（图8-3）。