发动机冷却系统总体参数设计
冷却系设计要求
冷却系设计要求冷却系设计说明书冷却系设计要求：1、保证发动机在任何工况下工作在最佳温度范围；2、发动机启动后能在短时间内达到最佳温度范围；3、保证散热器散热效率高，材料消耗少；4、水泵，风扇消耗功率小，噪声低；5、冷却系统中的零部件拆装、维修方便。
冷却系结构：1、基本结构：该结构由发动机水路、水泵、散热器、风扇、节温器以及连接管路组成。
为保证冷却系统中的气体能顺利排出，加水充分，排水彻底，一般要求散热器的上水室（散热器进水室）进水口处为冷却系统的最高点，下水室（出水室）出水口为冷却系的最低点。
2、带补偿水桶结构：补偿水桶的作用是发动机工作时水温升高后，水膨胀外溢可流入补偿水桶内；当水温降低后，冷却系水体积减小，补偿水桶内的水会重新被吸回到冷却系。
特点：为确保补偿水桶内的水进出通畅、对冷却系统的密封性要求较高。
散热器的上下水室也应处在冷却系的最高及最低点。
3、带膨胀水箱结构：膨胀水箱布置在冷却系最高点，散热器的最高点可以低于发动机。
散热器设计要点：1、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。
这样可以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。
2、货车散热器一般采用纵流结构，因为货车的布置空间较宽裕。
而且纵流式结构的散热器强度及悬置的可靠性好。
轿车由于空间限制，也可采用横流结构。
散热器悬置设计要点1、悬置点应设计在一个部件总成上，改善散热器受力状况，尽量减少散热器的振动强度。
主悬置点应与辅助悬置点保持一定的距离，以提高散热器的稳定性。
主悬置点，辅助悬置点处散热器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度达到减振的目的。
护风罩设计要点1、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。
2、风扇与护风罩的径向间隙越小，风扇的效率越高。
一般控制在5-25mm。
3、从成本角度考虑，在大批量生产的车型中，多采用塑料护风罩。
发动机冷却系统设计规范
编号：冷却系统设计规范编制：万涛校对：审核：批准：厦门金龙联合汽车工业有限公司技术中心年月日一、概述要使发动机正常工作，必须使其得到适度的冷却，冷却不足或冷却过度均会带来严重的影响。
冷却不足，发动机过热，会破坏各运动机件原来正常的配合间隙，导致摩擦阻力增加，磨损加剧，特别是活塞环和气缸壁之间的运动，严重时会发生烧蚀、卡滞，使发动机停转或者发生“拉缸”现象，刮伤活塞或气缸，更严重时还会发生连杆打烂气缸体现象。
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。
发动机过度冷却时，由于冷却水带走太多热量，使发动机功率下降、动力性能变差。
发动机过冷，气缸磨损加剧。
同时，由于过冷，混合气形成的液体，容易进入曲轴箱使润滑油变稀，影响润滑作用。
由此可见，使发动机工作温度保持在最适宜范围内的冷却系，是何其重要。
一般地，发动机最适宜的工作温度是其气缸盖处冷却水温度保持在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a)具有足够的冷却能力，保证在所有工况下发动机出水温度低于所要求的许用值（一般为55°）；b) 冷却系统的设计应保证散热器上水室的温度不超过99 ℃。
c) 采用105 kPa压力盖，在不连续工况运行下，最高水温允许到110 ℃，但一年中水温达到和超过99 ℃的时间不应超过50 h。
d) 冷却液的膨胀容积应等于整个系统冷却液容量的6 %。
e) 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。
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、水泵、节温器、副水箱、发动机进水管、发动机出水管、散热器除气管、发动机除气管等。
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）⊿T---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：①冷却管内冷却液的流速---据试验结果，冷却液流速由0.2m/s提高到0.8m/s，散热效率有较大提高，但超过0.8m/s后，效果不大；②通过散热器芯部的空气流量---空气的导热系数很小，因此散热器的散热能力主要取决于空气的流动，通过散热器芯部的风量起了决定性作用；③散热器的材料和管带的厚度---国内散热器的材料目前基本上已标准化；④制造质量---主要是冷却管和散热带之间的贴合性和焊接质量；1.1 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。
发动机冷却系统设计规范..
发动机冷却系统设计规范..号：冷却系统设计规范编制：万涛校对：审核：批准：第1页第1页水泵、节温器、副水箱、发动机进水管、发动机出水管、散热器除气管、发动机除气管等。
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）⊿T---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：①冷却管内冷却液的流速---据试验结果，冷却液流速由0.2m/s提高到0.8m/s，散热效率有较大提高，但超过0.8m/s后，效果不大；②通过散热器芯部的空气流量---空气的导热系数很小，因此散热器的散热能力主要取决于空气的流动，通过散热器芯部的风量起了决定性作用；③散热器的材料和管带的厚度---国内散热器的材料目前基本上已标准化；④制造质量---主要是冷却管和散热带之间的贴合性和焊接质量；第1页1.1 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。
1.2 发动机最适宜的冷却液温度为85 ℃~95 ℃，测量位置在散热器的上水室。
1.3 散热器和风扇组合匹配效率是当散热器芯子未被气流扫过的面积最小时为最高，因此，最好采用接近正方形的散热器芯子。
1.4 散热器的总散热面积、芯子的迎风面积、结构形状和结构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迎风面积来估算：0.31~0.38m2/100kW，载货车和前置客车通风良好时，可取下限值；后置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、山区长途客运车等经常大负荷运行的车辆可偏上限值。
YN490ZLQ汽车散热器、中冷器（冷却系统）的设计计算
YN490ZLQ发动机，其额定功率为60KW/3200rpm。
现用《传热学》对其中冷器的散热性能进行简单的理论计算。
由于缺乏台架试验的有关数据，在这里则用类比的方法确定。
即：假设发动机的进气量与其功率成正比。
一、发动机的参数⑴进气量6BTAA：Ne=210hp，⊿M =0.305kg/sCY4102BZLQ：Ne=82hp，⊿M =0.119kg/s⑵中冷器的参数进气温度t1a=110℃出气温度t2a=45℃环境温度t0=27℃热空气流速u=25km/h⑶冷却空气进风速度va=12m/s二、中冷器结构选择散热管：见图一截面宽×长=6.5×38，7孔，管数27散热管平壁厚0.5～0.6散热带：见图二波高×波距×波数×带宽=8.95×5×80×38散热带根数:28中冷器结构初步设计如下：芯部尺寸：芯高×芯宽×芯厚= H×B×N =400×425×38 三、简单计算⑴单根散热管通流面积a=153.3mm2所有散热管通流面积A=27a=4139.1 mm2单根管内流体浸润周长l=180.56mm所有管内流体浸润周长L=27l=4875.12mm当量直径de=4×a/l=3.396mm⑵所有散热管内表面积FL=2.023 m2所有散热管外表面积FW=0.935m2散热带表面积F带=3.474 m2中冷器冷空气侧散热面积FΣ=FW+F带=4.409 m2四、散热管内放热系数的计算⑴中冷器的散热量QnQn=Cpa×⊿T×⊿M定性温度T=(t1a+t2a)/2=100℃Cpa——定压比热，1.005kj/kg℃⊿M——单位时间内的质量流量，⊿M =0.119kg/s ⊿T——中冷器进出气口温差，⊿T= t1a-t2a=65℃ρa——空气密度，1.060kg/m3γ——运动粘度，18.97×10-6 m2/sPr——普朗特数，Pr=0.696λ——空气导热系数，λ=2.90×10-2w/(m×℃) 得: Qn=7.77kW⑵热空气在散热管中的流速v⊿M=⊿V×ρa⊿V——体积流量，⊿V=0.112m3/s⊿V= A×vA——散热管通流面积A=4139.1 mm2V=27.06m/s⑶散热管内的雷诺数ReRe= V×de/γde——当量直径，de=3.396mmRe=4844⑷散热管内放热系数αg努谢尔数Nu=0.023×Re0.8×Pr0.3Nu=18.31Nu=αg×de/λ得: αg=156.36 w/(m2×℃)五、散热管外放热系数的计算⑴散热管外出风温度t aˊ①芯子总成的净面比ζζ=0.551②冷空气的体积流量⊿Vˊ⊿Vˊ=ζ×H×B×va=1.124m3/s③冷空气质量流量⊿Mˊ取定性温度为环境温度,t=t0=27℃Cpa——定压比热，1.005kj/kg℃⊿Mˊ——单位时间内的质量流量，kg/s⊿Tˊ——冷空气进出气温差，⊿Tˊ= t aˊ-t0ρa——空气密度，1.165kg/m3Pr——普朗特数，0.701得：⊿Mˊ=⊿Vˊ×ρa=1.310 kg/s④Qn=Cpa×⊿Tˊ×⊿Mˊ得: ⊿Tˊ=6℃得：t aˊ=33℃反馈，取定性温度为t=（t0+ t aˊ）/2 =30℃查表得：Cpa——定压比热，1.005kj/kg℃ρa——空气密度，1.165kg/m3得：⊿Mˊ=⊿Vˊ×ρa=1.310kg/sQn=Cpa×⊿Tˊ×⊿Mˊ得: ⊿Tˊ=6℃得：t aˊ=33℃得：η=（33-33）×2/(33+33)=0%所以，可以用环境温度近似地作为定性温度，此时空气的一些参数如下：Cpa——定压比热，1.005kj/kg℃ρa——空气密度，1.165kg/m3γ——运动粘度，16×10-6m2/sPr——普朗特数，Pr=0.701λ——空气导热系数，λ=2.67×10-2w/(m×℃)⑵冷空气外掠管的雷诺数ReRe= V×de`/γde——当量直径，de`=11.41mmV——空气流速，V=12m/sRe=6838⑷散热管外的放热系数αw努谢尔数Nu=C×Re n查《传热学》[3]表7-6得：C=0.424，n=0.588Nu=0.424×Re0.588Nu=87.02Nu=αw×de`/λ得:αw=203.63 w/(m2×℃)⑸散热带的效率ηη=th(mh)/(mh)散热带的参数m=(2×αw/λ×δ)0.5δ为散热带厚度，δ=0.135×10-3mλ为散热带的传热系数，假设散热管和散热带之间焊接良好。
发动机冷却系统设计
发动机冷却系统设计目录摘要 (2)Abstract (3)1引言 (4)1.1课题的背景和意义 (4)1.2国内外发动机冷却系统研究现状及发展方向 (4)1.3本次设计的主要内容 (6)2 475Q汽油机工作过程计算 (7)2.1已知条件 (7)2.2参数选择 (8)2.3额定工况工作过程计算 (8)3 475Q汽油机冷却系统的设计 (11)3.1冷却系统的作用 (11)3.2冷却系统的设计要求 (11)3.3冷却系统的总体设计方案和参数选取 (11)3.4散热器设计及选型 (13)3.5风扇的设计及选型 (18)3.6水泵设计及选型 (24)3.7475Q汽油机冷却系统的调节机构 (29)4 475Q汽油机冷却系统整体布置图 (35)5 结论 (36)总结与体会 (37)谢辞 (38)参考文献 (39)附录1 475Q汽油机工作过程计算源代码及运行结果 (40)附录2 475Q汽油机冷却系统布置图 (50)附录3 475Q汽油机纵剖面图 (51)1 / 51发动机冷却系统设计475Q汽油机冷却系统的设计摘要冷却系统的作用是使发动机总是工作在最佳温度范围内。
本设计通过在475Q 汽油机额定功率工况下进行的工作过程计算，对该汽油机冷却系统的参数进行了计算并对其总体布置方案进行了设计。
本设计在475Q汽油机冷却系统总体设计的基础上，同时也对该冷却系统中的各组成，如散热器、水泵、风扇、节温器、进行了一系列的计算、选型、布置设计和匹配研究。
结果表明，本设计所选择的各个部件都符合475Q汽油机的冷却要求，保证了该汽油机在各种环境下都能工作在最佳温度范围内。
关键词：475Q汽油机，冷却系统，散热器，水泵，风扇2 / 51发动机冷却系统设计The Design of Cooling System for 475Q Gasoline EngineAbstractThe purpose of the cooling system is to make the engine always work in the best temperature range. The design and calculation of work through the process in the 475Q gasoline engine rated power conditions, the parameters of the cooling system of the gasoline engine were calculated and the general layout scheme is designed. The design is based on the general design of the cooling system for 475Q gasoline engine, but also on the composition of the cooling system, such as radiator, fan, water pump, thermostat, were calculated, and a series of selection, layout design and matching study. The results show that, the design of each part of the selected are consistent with 475Q gasoline engine cooling requirements, ensure that the engine can work at the best temperature range in a variety of environments.Key words：475Q Gasoline engine, Cooling system, Water pump, Fan, Radiator3 / 51发动机冷却系统设计1引言1.1课题的背景和意义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。
发动机冷却系统总体参数设计方案
一、冷却系统说明二、散热器总成参数设计三、膨胀箱总成参数设计四、冷却风扇总成参数设计五、水泵总成参数设计六、橡胶水管参数设计七、节温器选择八、冷却液选择一、冷却系统说明内燃机运转时，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，不得漏气、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。
发动机冷却系统设计
2.3 活塞冷却：活塞顶部从燃烧室接受的热量，大部分是通过活塞环传给气缸壁的(缸 壁外圆受到冷却)，还有一小部分热量则通过活塞裙传到气缸壁或由飞溅至活塞底面 的机油带走。虽然随着内燃机强化程度的提高，对活塞耐热性能的要求愈来愈高，但 是对于热负荷较高的内燃机活塞，必须加强冷却措施。 3 闭式循环冷却及零部件在发动机上的布置：在这种循环冷却方式中，冷却水在水泵 的压力下进行封闭循环，水泵出来的冷却水经机油冷却器，有时还有液力传动油散热 器和增压空气中冷器，进人机体各个气缸周围，再由此向上冷却气缸盖以后经出水总 管流出，从出水总管流出的水先流到节温器，当水温较低时，节温器控制水流不经过 散热器而直接返回水泵的吸水端;当水温较高时，则使冷却水经过散热器后再返回水 泵吸水端，节温器起作用的温度约为85'C ^-90 `C。当散热器尺寸足够时，通过节温 器的自动调节作用，可使冷却水温度在上述温度范围内基本维持恒定，而不受发动机 负荷的影响。冷却水在一般蜂巢式散热器(冷却水箱)中受到空气的再冷却，当用空气 冷却时，用风扇将冷却空气吹过散热器，此风扇可由发动机直接驱动。 在小型发 动机上，冷却水泵大多用三角皮带驱动，发电机亦由此三角皮带驱动并同 时用来调节皮带的张紧程度，能采用三角皮带驱动的条件是水泵布置在发动机前上方 的机体端面上。水泵这种布置方案的优点是，冷却水能够以最短的路程由水泵直接流 人机体而毋需专门的管道，此外在这种方案中，风扇叶片正好可以装在水泵的三角皮 带轮的轮毅上而不需要另外的支承。但是水泵装在机体的前端面上以后会影响发动机 的长度。若我们要求尽量缩短发动机长度时，则只能将水泵布置在发动机侧面，这 样一来，前述省管道和布置风扇比较方便的两项优点也就不存在了，但将风扇与水泵 装在一起也是有缺点的。因为这样一来水泵和风扇的转速完全一样。为了使噪声不至 于过大，风扇叶尖的圆周速度不允许超过75-80m/s，风扇的转速因此受到一定的限 制，致使水泵的转速不可能得到有利的发挥。
车辆冷却系统设计计算
第三节 理论综合计算法
四、液压油系统冷却器的热负荷： 通常认为液压系统的效率为75%，有的高 效液压系统是发动机有效输出功率的 10%~15%转化为热量输出的。
QY=发动机至泵的功率(HP)X160.65Kcal/h 或QY=发动机有效输出功率(HP)X96.39Kcal/h
第三节 理论综合计算法
第三节 理论综合计算法
散热量=额定负荷散热量X（实际功率/额定功 率）X1.15 一、发动机标定转速与发动机数据表上的转速 （满功率）不同，则用额定转速和最大扭矩 点的散热量进行插值计算。 数据表上给出转速n1时的散热量Q1；转速n2 时的散热量Q2；则转速n3时的散热量Q3： Q3= Q2+【﹙ n3 - n2 ﹚/﹙ n1 - n2 ﹚】x（ Q1Q2）
第四章 风扇
第五节 风扇伸入护风罩的距离 A、对于发动机散热器和中冷器以及油散热器等串联 的散热器组来说，风扇伸到护风圈的深度应为风 扇投影宽度的1/2。 B、对于只有发动机散热器，无其它热交换器与之串 联的系统，风扇伸到护风圈的深度为： ①吸风式：风扇伸到护风圈的深度应为风扇投影 宽度的2/3。 ②吹风式：风扇伸到护风圈的深度应为风扇投影 宽度的1/3。
• •
第一节 快速经验法
• 一般发动机燃料产生的热量约有1/3的热能做了机 •
械功；1/3的热能随废气排出；1/3的热能让冷却 水带走： Q=Ge*Hu*Neb*1/3 （Kcal/h) 式中: Ge----发动机的有效燃料消耗功率（g/(Ps.h)) Hu----燃料的低热值，汽油和柴油一般取 （10Kcal/g） Neb----发动机标定功率 （Ps)
第三节 理论综合计算法
热负荷计算 散热器的热负荷包括环境温度和进气温度修 正了的发动机向冷却系统释放的热量再加上 发动机冷却液作介质任何冷却器的热负荷。 A、发动机的散热量一般在额定转速和最大扭 矩时，规定的散热量。 如果没有持续的热量，则针对最大功率时的 散热量。 ●在一些设备中，发动机的输出功率受到制约
发动机冷却系统总体参数设计
一、冷却系统说明二、散热器总成参数设计三、膨胀箱总成参数设计四、冷却风扇总成参数设计五、水泵总成参数设计六、橡胶水管参数设计七、节温器选择八、冷却液选择一、冷却系统说明内燃机运转时，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，不得漏气、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。
发动机冷却系统设计
发动机冷却系统设计首先，关于冷却液的选用。
冷却液是发动机冷却系统中的核心部分，它需要具备以下特点：热稳定性好、导热性能优良、抗冻性强、防锈蚀性能好、低泡性以及不对密封件和橡胶密封圈起腐蚀作用等。
一般来说，常用的冷却液有水、乙二醇和甘醇等。
水具有导热性能好的特点，但防锈蚀性能差，容易结冰。
乙二醇和甘醇具有良好的抗冻性能，但导热性能较差。
因此，一般采用乙二醇和水的混合物作为冷却液，以兼顾导热性能和抗冻性能。
其次，关于散热器的设计。
散热器是发动机冷却系统中的关键组件，它通过散热的方式将发动机产生的热量散发到外界。
设计散热器时，需要考虑以下几个因素：散热面积、散热器材料、散热风道等。
散热面积应足够大，以便更好地散热。
散热器材料应具有良好的导热性能和耐腐蚀性能，一般采用铝合金材料。
散热风道的设计需要考虑气流的流动性和散热效果，以保证冷却效果的最大化。
最后，关于冷却系统的控制。
冷却系统的控制主要包括温度传感器的安装、水泵的控制和风扇的控制等。
温度传感器安装在发动机散热器上，用于监测发动机的工作温度。
当发动机的工作温度超过设定的阈值时，温度传感器会发送信号给水泵和风扇，启动它们工作。
水泵主要负责将冷却液循环流动，保持发动机的工作温度。
风扇主要负责增强空气流动，提高散热效果。
当发动机的工作温度降低到设定的阈值以下时，温度传感器会停止发送信号，水泵和风扇也会停止工作。
综上所述，发动机冷却系统的设计需要考虑冷却液的选用、散热器的设计和冷却系统的控制，以保证发动机的正常运转和寿命。
通过合理的设计和优化，可以提高冷却系统的效率，提高发动机的性能和可靠性。
发动机冷却系统设计规范
发动机冷却系统设计规范编号：冷却系统设计规范编制：万涛校对：审核：批准：厦门金龙联合汽车工业有限公司技术中心年月日一、概述要使发动机正常工作，必须使其得到适度的冷却，冷却不足或冷却过度均会带来严重的影响。
冷却不足，发动机过热，会破坏各运动机件原来正常的配合间隙，导致摩擦阻力增加，磨损加剧，特别是活塞环和气缸壁之间的运动，严重时会发生烧蚀、卡滞，使发动机停转或者发生“拉缸”现象，刮伤活塞或气缸，更严重时还会发生连杆打烂气缸体现象。
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。
发动机过度冷却时，由于冷却水带走太多热量，使发动机功率下降、动力性能变差。
发动机过冷，气缸磨损加剧。
同时，由于过冷，混合气形成的液体，容易进入曲轴箱使润滑油变稀，影响润滑作用。
由此可见，使发动机工作温度保持在最适宜范围内的冷却系，是何其重要。
一般地，发动机最适宜的工作温度是其气缸盖处冷却水温度保持在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a)具有足够的冷却能力，保证在所有工况下发动机出水温度低于所要求的许用值（一般为55°）；b) 冷却系统的设计应保证散热器上水室的温度不超过99 ℃。
c) 采用105 kPa压力盖，在不连续工况运行下，最高水温允许到110 ℃，但一年中水温达到和超过99 ℃的时间不应超过50 h。
d) 冷却液的膨胀容积应等于整个系统冷却液容量的6 %。
e) 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。
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、水泵、节温器、副水箱、发动机进水管、发动机出水管、散热器除气管、发动机除气管等。
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）⊿T---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：①冷却管内冷却液的流速---据试验结果，冷却液流速由0.2m/s提高到0.8m/s，散热效率有较大提高，但超过0.8m/s后，效果不大；②经过散热器芯部的空气流量---空气的导热系数很小，因此散热器的散热能力主要取决于空气的流动，经过散热器芯部的风量起了决定性作用；③散热器的材料和管带的厚度---国内散热器的材料当前基本上已标准化；④制造质量---主要是冷却管和散热带之间的贴合性和焊接质量；1.1 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。
发动机冷却系统设计规范..
编号：冷却系统设计规范编制：万涛校对：审核：批准：厦门金龙联合汽车工业有限公司技术中心年月日一、概述要使发动机正常工作，必须使其得到适度的冷却，冷却不足或冷却过度均会带来严重的影响。
冷却不足，发动机过热，会破坏各运动机件原来正常的配合间隙，导致摩擦阻力增加，磨损加剧，特别是活塞环和气缸壁之间的运动，严重时会发生烧蚀、卡滞，使发动机停转或者发生“拉缸”现象，刮伤活塞或气缸，更严重时还会发生连杆打烂气缸体现象。
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。
发动机过度冷却时，由于冷却水带走太多热量，使发动机功率下降、动力性能变差。
发动机过冷，气缸磨损加剧。
同时，由于过冷，混合气形成的液体，容易进入曲轴箱使润滑油变稀，影响润滑作用。
由此可见，使发动机工作温度保持在最适宜范围内的冷却系，是何其重要。
一般地，发动机最适宜的工作温度是其气缸盖处冷却水温度保持在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a)具有足够的冷却能力，保证在所有工况下发动机出水温度低于所要求的许用值（一般为55°）；b) 冷却系统的设计应保证散热器上水室的温度不超过99 ℃。
c) 采用105 kPa压力盖，在不连续工况运行下，最高水温允许到110 ℃，但一年中水温达到和超过99 ℃的时间不应超过50 h。
d) 冷却液的膨胀容积应等于整个系统冷却液容量的6 %。
e) 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。
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、水泵、节温器、副水箱、发动机进水管、发动机出水管、散热器除气管、发动机除气管等。
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）⊿T---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：①冷却管内冷却液的流速---据试验结果，冷却液流速由0.2m/s提高到0.8m/s，散热效率有较大提高，但超过0.8m/s后，效果不大；②通过散热器芯部的空气流量---空气的导热系数很小，因此散热器的散热能力主要取决于空气的流动，通过散热器芯部的风量起了决定性作用；③散热器的材料和管带的厚度---国内散热器的材料目前基本上已标准化；④制造质量---主要是冷却管和散热带之间的贴合性和焊接质量；1.1 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。
发动机冷却系统设计规范
发动机冷却系统设计规范发动机冷却系统设计规范1 范围本规范规定了传统客车产品中发动机冷却系统的设计本标准适用于所有新开发的带发动机的车型。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB 13094-2017 《客车结构安全要求》GB 7258-2017 《机动车运行安全技术条件》JB／T 1094 《营运客车安全技术条件》3 定义发动机冷却系统由散热器、风扇、膨胀水箱、上下水管等部件组成。
其功能是对发动机进行强制冷却。
4 要求4.1 一般要求发动机冷却系统应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。
4.2 发动机散热要求参数的确定发动机散热需求量一般体现在发动机配套参数表中散热相关参数（如下图）。
4.3 散热器初步方案的确定a. 散热器外形尺寸的确定前置车需考虑大梁宽度，发动机舱盖的高度，前接近角，水箱安装支架等来确定。
后置车需考虑舱体大小，后平台高度，侧围骨架，舱门铰链是否会干涉，离去角等问题。
另外，特别针对后置车型，需要考虑导流罩是否方便设计和制作。
b.护风圈初步方案的确定护风圈的直径、位置的确定。
在不超出散热器外形尺寸的基础上，可以尽量将护风圈做大来增强散热效果。
将以上两项提供给散热器厂家后，厂家一般会进行校核并不断调整方案。
此过程可能需要多次反复确认。
散热基本方案确认后，需要再次核对底盘总布置，是否会出现干涉或其他问题。
特别需要注意的是，冷却系统的设计一般是和进气中冷系统协同设计的。
整个冷却包包含中冷器，水箱，护风圈等。
所以需要和进气系统的设计人员协同完成。
4.4 散热器细节的确定散热器细节需要核对以下项目：散热器进水和出水口的位置和口径，散热器是否需要带除气口。
散热器预留安装孔确定或者散热器直接匹配安装支架。
散热器护风圈是否有Z方向调节空间。
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一、冷却系统说明二、散热器总成参数设计三、膨胀箱总成参数设计四、冷却风扇总成参数设计五、水泵总成参数设计六、橡胶水管参数设计七、节温器选择八、冷却液选择一、冷却系统说明内燃机运转时，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，不得漏气、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,如果发动机的三元催化在前端的话,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较快。
但也多用于发动机横置的轿车。
1.2．4节温器布置目前汽车上应用的节温器均采用蜡式感应体节温器。
当冷却水温温度升高时蜡膨胀，节温器开启，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,节温器关闭，冷却水不经过散热器,短路流经发动机刚体进行小循环。
节温器一般布置在发动机的出水口处。
要求节温器的泄漏量小,全开时流通面积大。
增大节温器的流通面积可以通过提高节温器阀门的升程和增加阀门的直径来实现。
国外较先进的节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节温器阀门直径带来的卡滞,密封不严等问题。
但是增大节温器的升程,对节温器技术要求较高。
有些发动机为增加节温器的流通面积多采用两只节温器并联结构。
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。
1.3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。
节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。
但因节温器的自身特性,开启温度一般低于全开温度1０摄氏度左右。
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.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一.冷却系的主要设计参数1.发动机主要参数:类型：水冷4冲程,直列4缸SOHＣＶTEC ,16气门横置气缸直径与行程:86.0mm×97.0mm发动机排量：2254mｌ压缩比：8.９：１最大功率：11０kｗ/5700rｐm最大扭矩：６1２Ｎ．m/4900rｐm在设计或选用冷却部件时应以散入冷却系统的热量Ｑ为原始数据，来计算冷却系统的循环水量和冷却空气量:用经验式0.25110431000.2582.31/70776/36003600e e u W Ag P h Q kJ s ⨯⨯⨯====千卡小时 A- 燃料热能传给冷却系的分数,取同类机型的统计量,%，汽油机A=0.23~0.30，取A=0.25e g -燃料消耗率,kg/kw.h;汽油机0.20５~0．320 取0.25e P -发动机有效功率,取最大功率110kw若水冷式机油散热器,要增加散热量,W Q 增大5％~１0%.在算出发动机所需的散走的热量后，可计算冷却水循环量82.31245.73/min 81000 4.187W W W W W Q V L t r C ===∆⨯⨯ W t ∆-冷却水循环的容许温升(6︒-12︒），取8︒W r -水的密度,（10０0k ｇ/3m ）W C －水比热(4．18７kJ ／ｋｇ.C ︒)实际冷却水循环量为 1.2294.88/min p W V V L ==冷却空气需要量:382.31 3.892/20 1.01 1.047W a a a Pa Q V m s t r C ===∆⨯⨯ a t ∆-散热器前后流动空气的温度差，取２０C ︒a r -空气密度,一般a r 取1.01k ｇ／3mPa C -空气的定压比热，可取Pa C =1.047kJ/k ｇ.C ︒二．散热器设计1.散热器的计算所根据的原始参数是散热器散发的热量和散热器的外形尺寸。
散热器散发的热量就等于发动机传给冷却液的热量。
已知散热器散发的热量后，所需散热面积Ｆ可由下式计算:W m Q F K t ϕ=∆K-散热器的传热系数 /2千卡米.小时ϕ-散热器贮备系数，水垢及油泥影响等，一般ϕ=1.1～1.5,取1．1 m t ∆-冷却水与空气的平均温差，取26︒散热器的不同部位,其冷却水与空气温差不同,通常采用平均温差,平均温差m t ∆可由下列式计算: 12122622t t t t s s k k t m ++∆=-=︒ 1t s —散热器进水温度,取90︒ 2t s —散热器出水温度，取0︒4 1t k —空气进入散热器时的温度，取0︒2 2t k —空气离开散热器时的温度,取0︒41102.11k w L δααλαα==︒++2千卡/米小时.Cwα—从冷却水到散热器壁的放热系数,当冷却水流速为0.2~0.6m/s 时，wα约为2000～350０.︒2千卡/米小时.C ，取3500。
λα—散热管导热系数，纯铝导热系数为２30W/m.k,换算为197.8.︒2千卡/米小时.Cδα—散热管壁厚，0.０002m Lα—散热管到空气的散热系数，当流过散热管的空气流速为1０~20m/s 时,Lα=60～10５.︒2千卡/米小时.C ，取１０5。
散热面积270776 1.120.810226W m Q F m K t ϕ⨯===∆⨯2．散热器细节计算在计算出散热面积后,就是散热器芯部的选择。