汽车冷却系统结构与设计概要
汽车冷却系统设计概要
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 o 1发动机的工况及对冷却系统的要求—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9 0%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。
lo 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23 0%。
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8 0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。
简述汽车冷却系统的构造
简述汽车冷却系统的构造
汽车冷却系统主要由以下部分组成：
1. 水泵：水泵是冷却系统的核心部件，负责推动冷却液在系统中流动，以带走发动机产生的热量。
2. 节温器：节温器的作用是控制冷却液的大小循环，使发动机的温度快速达到理想状态。
3. 水箱：水箱负责储存大量冷却液，作为发动机与外界热交换的媒介，将发动机的热量排出。
4. 水箱风扇：当水温达到一定温度时，水箱风扇开始工作，帮助将水箱中的热量排出。
5. 水管：水管是冷却系统中必不可少的部分，用于连接各个部件，使冷却液能在系统中流动。
6. 水温传感器：水温传感器用于测量发动机的水温，作为喷油量控制的一个依据。
汽车冷却系统的主要作用是防止发动机过热，并使发动机尽快升温并保持恒温。
通过水泵、节温器、水箱、水箱风扇和水管等部件的协同工作，冷却系统能够有效地将发动机产生的热量散布到周围的空气中。
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在
度，防止过热
气中，降低冷
循
和气缸过冷
却液温度
带
添加 标题
节温器的作用：控制冷却液的流动路径，防止发动机过热
添加 标题
节温器的结构：由感温
添加 标题
工作原理：根据发动机温度变化，自动调节冷却液的流动路 径
添加 标题
节温器的工作过程： 闭，冷却液不经过散 温度升高时，节温器
散热器是汽车冷却系统中的重要部件之一 散热器的主要作用是降低发动机冷却液的温度 散热器通常由散热器芯、散热器盖和散热器支架等组成
清理散热器的重要性：散热器容易积累灰尘和杂物，影响散热效果 热。定期清理散热器可以保持其良好的散热性能，延长发动机的使用
清理方法：定期使用高压气枪或清洗剂清理散热器表面，并检查散 塞。如果需要深度清理，可以拆下散热器进行清洗。
定期检查风扇和水泵的运转情况，确保其正常工作 定期清理散热器，保持散热器的清洁和通风 定期检查冷却液的液位和颜色，确保其正常
冷却液的作用：冷却液的主要作用是带走发动机产生的热量，保持发动机的
冷却液的循环方式：冷却液的循环方式分为大循环和小循环两种。大循 过散热器散热后回到发动机缸体；小循环时，冷却液不经过散热器直接
冷却系统的作
散热器的作用：
风扇的作用：
冷
用：保持发动
将冷却液中的
加快空气流动，
流
机正常工作温
热量散发到空
提高散热效果
01 单 击 添 加 目 录 项 标 题 02 汽 车 冷 却 系 统 概 述 03 汽 车 冷 却 系 统 的 原 理 04 汽 车 冷 却 系 统 的 部 件 05 汽 车 冷 却 系 统 的 维 护 与 保
保持发动机正常工作温度
汽车冷却系统结构与设计
汽车冷却系统结构与设计1.水泵：水泵是冷却系统的核心部件，负责将冷却液从水箱抽出并通过散热器循环。
水泵通常由一个叶轮和一个驱动轴组成，它通过发动机的曲轴带动叶轮转动，从而实现水流的循环。
2.散热器：散热器是汽车冷却系统中的另一个重要部件，用于散发热量，将热量从冷却液传导到周围的空气中。
散热器通常由一系列细小而紧密排列的导热管组成，通过这些导热管，冷却液与周围的空气进行热量交换。
3.水箱：水箱是冷却系统的储液容器，它通常位于发动机舱前部。
冷却液从水泵中抽出后，首先会流入水箱，然后再经过散热器散发热量，并通过输油管路再次回到发动机。
4.温控装置：冷却系统还包括一些温度控制装置，用于确保发动机保持在适宜的工作温度范围内。
最常见的温控装置是恒温阀和电子控制单元（ECU）。
恒温阀会根据冷却液的温度来调节冷却液的流量，从而控制发动机的温度。
ECU则会根据发动机的工作条件和冷却液的温度来调节水泵的转速和风扇的运转，以确保发动机的温度保持在合适的范围内。
5.其他辅助部件：汽车冷却系统还包括一些辅助部件，如冷却液储液罐、冷却液滤清器、冷却液传感器等。
在汽车冷却系统的设计中1.散热效率：散热器是冷却系统中最关键的部件之一，其散热效率直接影响到发动机的工作温度。
因此，在散热器的设计中，需要考虑到散热面积、散热材料的导热性能以及散热风道的设计等因素，以确保散热器可以有效地吸收和散发热量。
2.流体力学性能：汽车冷却系统中的流体力学性能对于冷却液的流动速度和流动方向有着重要的影响。
为了提高冷却系统的效率，设计师需要合理选择水泵的尺寸和设计，并优化冷却液的流动路径。
3.材料选择：汽车冷却系统的各个部件也需要经受长时间和高温的工作环境，因此材料的选择至关重要。
通常情况下，散热器和水箱会采用铝合金材料，因其具有良好的导热性能和抗腐蚀性能。
而冷却液传导管道则会采用耐高温和耐腐蚀的塑料材料。
4.安全性：冷却系统在使用过程中需要经受高压和高温的冷却液，如果冷却系统设计不当或部件损坏，可能会导致冷却液泄漏。
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风扇的性能和转速、风流量、气 压等有关，同时也受到散热器和
环境因素的影响。
冷却液
冷却液是汽车冷却系统中的传热介质 ，它可以将发动机产生的热量传递到 散热器中散发到空气中。
冷却液的性能和防冻剂类型、添加剂 种类等有关，同时也受到水质和酸碱 度的影响。
冷却液一般由防冻剂、水、添加剂等 组成，具有较低的凝固点和沸点，能 够适应不同温度和压力下的工作条件 。
散热器一般由进水室、出水室和散热器芯组成，散热器芯由许多细小的 铜管和散热片组成，冷却液在铜管中流动，空气在散热片间流动，通过
热交换将热量带走。
散热器的性能和散热面积、散热片形状、散热器材质等有关，同时也受 到冷却液流量和温度的影响。
水泵
水泵是汽车冷却系统中的循环动力源，它将冷却液从散热器中吸出，再将其压送到 发动机的各个需要冷却的部位，形成一个循环流动。
03
冷却系统的维护与保养
冷却液的检查与更换
01
02
03
冷却液的定期检查
确保冷却液面在正常范围 内，检查冷却液的颜色和 质量，如发现异常应及时 更换。
冷却液的更换周期
根据车型和使用情况，冷 却液的更换周期通常为24年或60000-80000公里 ，具体以车辆手册为准。
冷却液的更换方法
拧开散热器盖，将旧冷却 液放出，用清水清洗散热 器内部，再加入新的冷却 液。
散热器的清洁与检查
散热器的外部清洁
定期清除散热器表面的灰 尘和杂物，保持散热器良 好的散热效果。
散热器的内部清洗
拆下散热器，用清洗剂清 洗散热器内部的沉淀物和 污垢，确保散热器内部通 道畅通。
散热器的检查
检查散热器的密封垫片是 否老化或损坏，如有问题 应及时更换。
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冷却系统的分类
按冷却介质分
可以分为水冷和风冷两种类型。水冷 系统利用冷却液作为传热介质，而风 冷系统则利用空气作为传热介质。
按节温器分
可以分为蜡式和石蜡式两种类型。蜡 式节温器利用蜡的热胀冷缩原理控制 冷却液的循环流动，而石蜡式节温器 则利用石蜡的热胀冷缩原理。
02
冷却系统的主要部件
散热器
散热器是冷却系统中的 主要部件之一，负责将 冷却液中的热量散发到 空气中。
水泵的性能取决于其叶轮的设计、泵壳的形状以 及密封件的可靠性。
水泵由叶轮、泵壳和密封件等组成。叶轮负责将 冷却液吸入并推出，泵壳则负责将叶轮产生的压 力传递给冷却液，密封件则保证冷却液不泄漏。
水泵需要定期检查和维护，以确保其正常运转， 并保持良好的散热效果。
节温器
节温器是冷却系统中的控制元件，用 于调节冷却液的温度。
风扇是冷却系统中的重要辅助 部件，用于将空气吹向散热器 ，帮助散发冷却液中的热量。
风扇是冷却系统中的重要辅助 部件，用于将空气吹向散热器 ，帮助散发冷却液中的热量。
风扇是冷却系统中的重要辅助 部件，用于将空气吹向散热器 ，帮助散发冷却液中的热量。
水泵
水泵是冷却系统中的循环动力源，负责将冷却液 在系统中循环流动。
传递到散热器中散发掉。
冷却液由防冻剂、水和其他添 加剂组成，具有防冻、防锈、
防腐等功能。
冷却液的品质和浓度对冷却系 统的性能和寿命有重要影响。
冷却液需要定期更换，以防止 其变质和积累杂质，影响散热
效果和发动机寿命。
03
冷却系统的维护与保养
冷却系统的维护与保养
• 冷却系统是汽车中不可或缺的部分，它的主要功能是保持发动机在适宜的温度范围内工作。冷却系统一旦出现故障，可能 会导致发动机过热，影响发动机的性能和寿命。因此，了解汽车冷却系统的结构和原理，以及如何维护和保养冷却系统， 对于车主来说是非常重要的。
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定期检查节温器的性能，检查节温器是否正常开启和关闭，以及调节温度是否在正常范围内。如果发现节温器出 现故障，应及时进行维修或更换。
节温器的更换
在更换节温器时，应选择与原车相同或兼容的节温器，并确保更换过程符合操作规范。同时，应注意检查节温器 的安装密封性和连接处是否正常。
04
汽车冷却系统的故障诊 断与排除
节温器
作用
节温器的作用是根据发动机的温度来控制冷却液的循环路径，实现发动机的精确冷却。
工作原理
节温器通常安装在发动机的出水口处，当发动机温度较低时，节温器关闭，冷却液不经过 散热器循环；当发动机温度较高时，节温器打开，冷却液经过散热器循环。
维护
为了保证节温器的正常工作和发动机的冷却效果，需要定期检查节温器的开启和关闭温度 是否正常。
排除方法
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
03
更换节温器或清洗节温器。
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冷却液的检查与更换
冷却液的定期检查
检查冷却液的液位是否在正常范围内，如果发现液位过低，应及时添加。同时 ，检查冷却液的颜色和质地是否正常，如果发现异常应及时更换。
冷却液的更换周期
一般来说，冷却液的更换周期为2-4万公里，具体更换周期应根据车型和使用情 况来确定。在更换冷却液时，应选择与原车相同或兼容的冷却液，并确保更换 过程符合操作规范。
维护
为了保证风扇的正常运转和散热效 果，需要定期检查和清洁风扇，同 时也要注意更换磨损的扇叶和轴承 。
水泵
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作用
水泵的作用是循环冷却液 ，使冷却液在冷却系统中 循环流动。
类型
水泵一般分为机械水泵和 电子水泵两种，机械水泵 依靠发动机带动，而电子 水泵则由电动机驱动。
汽车冷却系统主要部件的结构与原理
汽车冷却系统是汽车发动机正常运转的重要保障，它主要由水泵、散热器、水箱、风扇和恒温器等部件组成。
下面，我将按照深度和广度的要求，从浅到深地解释这些主要部件的结构与原理。
1. 水泵水泵是汽车冷却系统的核心部件之一，它通常由叶轮、水封和轴承组成。
水泵的工作原理是通过发动机曲轴驱动，通过转动叶轮来将冷却液吸入并压送至发动机水套和散热器，从而起到循环冷却的作用。
水泵如同汽车的心脏，对冷却系统起着至关重要的作用。
2. 散热器散热器是冷却系统中另一个重要的部件，它通常由水箱、芯子、散热片、进水管和出水管组成。
散热器的作用是将发动机产生的热量散发到空气中，使发动机能够保持在适宜的工作温度。
它与水泵共同构成了汽车冷却系统的核心，保证了发动机的正常运转。
3. 水箱水箱是冷却系统中贮存冷却液的地方，它通常由上下两个水箱组成，上水箱连接散热器，下水箱连接水泵。
在发动机工作时，冷却液通过水泵被压送至水箱，并在水箱中进行循环，起到保护发动机的作用。
4. 风扇风扇是冷却系统中辅助散热的部件，它通常由电机、风叶和风扇壳组成。
在汽车行驶过程中，风扇通过空气的流动来辅助冷却散热，保证发动机在高温环境下正常运转。
有些车辆的风扇是通过发动机的皮带驱动，有些则是通过电机控制。
5. 恒温器恒温器是冷却系统中的温度控制器，它通过调节冷却液的流量来保持发动机温度的稳定。
当发动机温度升高时，恒温器会向水泵提高冷却液的流速，从而加强冷却作用；反之，发动机温度降低时则相反。
总结回顾：汽车冷却系统的主要部件——水泵、散热器、水箱、风扇和恒温器是保证发动机正常运转的关键。
水泵作为系统的心脏，起到循环冷却的作用；而散热器则在发动机工作时将产生的热量散发出去。
水箱是冷却液的储存地，保证了冷却系统的稳定性；风扇在车辆行驶时，辅助空气流动来进行散热。
恒温器则是控制整个系统的温度稳定，使发动机能够在适宜的温度下工作。
个人观点：汽车冷却系统的主要部件结构与原理的深入理解对于保障发动机正常运转和延长汽车寿命至关重要。
汽车冷却系统设计要求
汽车冷却系统设计——叶海见汽车冷却系统设计 (1)一、概述 (2)二、要求 (2)三、结构 (2)四、设计要点 ............................................................................ 错误!未定义书签。
（一）散热器 ......................................................................... 错误!未定义书签。
（二）散热器悬置................................................................. 错误!未定义书签。
（三）风扇 ............................................................................. 错误!未定义书签。
（四）副水箱 (5)（五）连接水管 (6)（六）发动机水套 (6)五、设计程序 (6)六、匹配 (6)七、设计验证 (6)八、设计优化 (6)一、概述二、汽车对冷却系统的要求（一）汽车对冷却系统有如下几点要求1、保证发动机在任何工况下工作在最佳温度范围；2、保证启动后发动机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，可靠性好，寿命长；4、体积小，重量轻，成本低；5、水泵，风扇消耗功率小，噪声低；6、拆装、维修方便。
（二）冷却系统问题对汽车的影响1、冷却不足时，会导致内燃机过热，充气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃等），机油变质和烧损，零部件摩擦和磨损加剧（如活塞、活塞环和缸套咬伤，缸盖发生热疲劳裂纹等），引起内燃机的动力性、经济性、可靠性全面恶化。
2、冷却过剩时（40～50℃），汽油机混合气形成不良，机油被燃油稀释；柴油机工作粗暴，散热损失增加，零部件磨损加剧（比正常工作温度工作时大好几倍），也会使内燃机工作变坏。
汽车冷却系统设计介绍
汽车冷却系统设计介绍首先，水泵是汽车冷却系统的心脏，它负责循环冷却液，将热量从发动机散热出去。
水泵通常由一个叶轮和一个驱动轴组成，叶轮通过驱动轴与发动机曲轴相连。
当发动机工作时，叶轮随之旋转，将水泵中的冷却液抽入发动机内部，同时将发动机内部产生的热量带走。
散热器是汽车冷却系统的重要组成部分，它通常由一系列细密的管道和铝制的散热芯片组成。
冷却液通过散热芯片的管道流过，然后与外界的空气进行热交换，使冷却液的温度下降。
散热器的设计通常要考虑风阻、热量传导效果以及散热表面积等因素。
水箱的主要功能是存放冷却液，并提供一个备用库存。
水箱通常位于散热器的前面，它还配备了一个放热压力阀，用于调节冷却系统的压力。
风扇是冷却系统的重要辅助设备，其功能是增强散热器的散热效果。
当温度过高时，风扇会自动启动，通过吹动散热器表面的空气，加速散热的过程。
风扇的设计要考虑空气流动率、噪音和能耗等因素。
热交换器是冷却系统的另一个重要组成部分，它用于冷却发动机油或者传动系统的液压油。
热交换器通常采用管式或者板式结构，通过增大冷却液与油液之间的接触面积，实现热量传递的效果。
最后，冷却液是冷却系统中的重要介质，通常是由水和防冻液混合而成。
冷却液的选择要考虑其导热性、比热容量以及抗氧化和防腐能力等因素。
在进行汽车冷却系统设计时，需要综合考虑各个组成部分的功能和特点，以确保冷却系统能够有效地降低发动机的温度，并提供稳定的散热效果。
此外，设计者还要考虑到汽车在不同外界环境条件下的工作特点，例如高温环境、高速行驶和重负荷工况等。
总之，汽车冷却系统是汽车工作过程中至关重要的一个系统，它的设计需要考虑多个因素，包括汽车的工况要求、冷却液的特性以及各个组成部分的功能和特点等。
只有将这些因素充分考虑，才能设计出高效、可靠的汽车冷却系统。
汽车冷却系统设计介绍
汽车冷却系统设计介绍汽车冷却系统的设计原理是基于热对流和热传导的原理。
当发动机运转时，其中产生的热量会被冷却液吸收，并通过循环流动将热量带到散热器散发出去。
冷却液在发动机循环过程中起到了重要的作用，同时也充当了防腐剂的角色。
汽车冷却系统的主要组成部分包括发动机、散热器、水泵、风扇、热交换器、冷却液和传感器等。
发动机是冷却系统的热源，通过水泵将冷却液从散热器吸入，然后由风扇加强空气对冷却液的散热作用，最后通过热交换器将冷却液再次循环回发动机冷却。
传感器用于监测和控制冷却系统的温度以确保其正常运行和发动机工作温度的稳定。
发动机散热器是冷却系统的关键部分，一般采用铝制构造，具有高强度、轻质化和良好的散热性能。
它通过散热片增加表面积，提高散热效率，并通过管道与发动机连接，实现冷却液的循环流动。
风扇是冷却系统的辅助部件，其作用是在低速行驶或停车状态下提供冷却液的散热。
风扇通常由电机驱动，可以通过传感器控制其启动和停止的时机。
当发动机温度过高时，传感器将发出信号，启动风扇以增加散热效果。
热交换器是汽车冷却系统的另一个重要组成部分，它主要用于将冷却液和发动机燃烧室的热量交换。
通过热交换器，冷却液可以充分吸收发动机产生的热量，并将其传递给大气进行散热。
热交换器通常与散热器密切结合在一起，形成一个紧密的冷却系统。
冷却液是冷却系统的介质，通常是以水和防腐剂的混合物形式存在。
冷却液不仅可以吸收和散发热量，还可以防止冻结和生锈。
冷却液需要定期检查和更换以保持冷却系统的正常运行和工作效率。
传感器是冷却系统的监测和控制装置，它可以监测发动机和冷却系统的温度，并通过发送信号来启动或停止冷却系统的其他部件。
传感器通常是通过与发动机连接的温度探头来实现温度检测，并将数据传输给车辆的电子控制单元（ECU）进行处理。
总之，汽车冷却系统是保证发动机正常运行和延长发动机寿命的重要系统。
通过合理的设计和良好的维护，冷却系统可以有效地控制发动机温度，并保持其在一个适宜的范围内工作。
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发动机产生热量，冷却液吸收并带走 热量，经过散热器散发到空气中，再 由风扇加速散热，使发动机保持在适 宜的温度范围内。
冷却系统的分类与比较
分类
根据冷却介质的不同，可分为水冷式和风冷式两种。
比较
水冷式冷却系统具有较好的散热效果，适用于大多数汽车；风冷式冷却系统结 构简单，适用于小型车辆和特定用途的车辆。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMARY
(完整版)汽车冷却系 统讲解
汇报人：可编辑
2023-12-27
目录
CONTENTS
• 汽车冷却系统概述 • 冷却系统的主要部件 • 冷却系统的维护与保养 • 冷却系统的故障诊断与排除 • 冷却系统的发展趋势与未来展望
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
01
汽车冷却系统概述
冷却系统的定义与功能
冷却系统的定义
汽车冷却系统是用来控制和调节 发动机温度的汽车子系统。
冷却系统的功能
确保发动机在适宜的温度范围内 工作，防止发动机过热或过冷， 从而提高发动机效率和延长使用 寿命。
冷却系统的组成与工作原理
组成
包括冷却液、散热器、水泵、风扇、 节温器等部件。
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
03
冷却系统的维护与保养
冷却系统的维护与保养
• 冷却系统是汽车的重要组成部分，它负责将发动机产生的热量 带走并散发到空气中，以保持发动机的正常运转温度。一个良 好的冷却系统可以延长发动机的使用寿命，提高汽车的燃油经 济性和动力性。
REPORT
CATALOG
简述汽车冷却系统构造 -回复
简述汽车冷却系统构造-回复汽车冷却系统构造是一项关键的技术，它能有效地保持发动机运行温度在适宜的范围内，确保车辆性能和可靠性。
在下面的文章中，我将一步一步回答中括号内的内容，详细介绍汽车冷却系统的构造。
第一步：什么是汽车冷却系统？汽车冷却系统是一系列的零件和装置，它们协同工作以消散发动机产生的热量，并保持发动机在适宜的温度范围内运行。
汽车冷却系统的主要功能是预防发动机过热，这样可以确保发动机的正常运行，并提升燃油效率和减少废气排放。
第二步：汽车冷却系统的组成部分是什么？汽车冷却系统主要由以下几个组成部分构成：1. 发动机水泵：发动机水泵是冷却系统的关键部分，它主要负责循环冷却液——冷却剂。
水泵通常由一个带有叶轮的扇形轴组成，通过曲轴带动来循环冷却液。
2. 散热器：散热器是冷却系统的主要散热装置，其位置通常位于发动机前部。
当冷却液通过散热器时，空气会通过散热器的散热管，将热量散发到周围环境中，从而降低冷却液的温度。
3. 热交换器：有些车型采用额外的热交换器，用于在车内加热。
这种热交换器将发动机的热量传递给车内的空气，以供车内暖风系统使用。
4. 热风扇：热风扇是通过电动机驱动的风扇，用于在发动机停车时提供足够的空气流动来散热。
当发动机温度达到一定阈值时，热风扇会自动启动。
5. 冷却液：冷却液是冷却系统中起关键作用的流体。
它通常是由水和抗冻剂（一般为乙二醇或丙二醇）的混合物组成。
冷却液通过循环系统，将热量从发动机吸收，并在散热器中释放。
6. 水箱：水箱是存放冷却液的地方，同时也是冷却液的补充装置。
第三步：冷却系统是如何工作的？冷却系统的工作过程可以简单描述为以下几个步骤：1. 发动机水泵吸取冷却液，通过水泵的叶轮产生的离心力，将冷却液从水箱中抽出，然后通过发动机的冷却通道流进发动机内部。
2. 冷却液经过发动机内部，吸收发动机的热量。
同时，冷却液还通过热交换器传热到车内。
3. 离开发动机后，热的冷却液进入散热器，通过散热器的散热管，将热量传递给周围空气。
汽车冷却系统设计
汽车冷却系统设计汽车冷却系统主要由水泵、散热器、恒温器（水箱），以及各种管道、软管组成。
当发动机运转过程中产生大量热量时，水泵将冷却液从水箱中抽出，通过水管输送至发动机内部。
冷却液在发动机内部经过散热器，通过与散热器外部流过的冷空气进行热交换，将热量传递给空气，实现发动机的降温。
降温后的冷却液再次被水泵抽回水箱中，从而形成循环。
在汽车冷却系统的设计中，几个关键要点需要考虑：首先是水泵的选择。
汽车冷却系统的水泵需要具备足够的流量和扬程，以确保循环冷却液能够顺畅地流动。
水泵的转速、叶轮的形状、材料的选择等都会对水泵的性能产生影响，需要根据发动机的冷却需求进行选择。
其次是散热器的设计。
散热器的主要作用是通过散热片的扩散和导热管的传导，将冷却液的热量传递给空气。
冷却液和空气之间的热交换效果取决于散热片的面积和设计，导热管的材料和结构等因素。
同时，还需考虑散热器与风扇之间的匹配，以确保散热效果最佳。
同时，恒温器（水箱）的设计也非常重要。
恒温器的作用是调节冷却系统的温度，保持发动机在适宜的工作温度范围内。
恒温器的工作原理是通过内部的阀门控制冷却液的流动，当发动机冷却液温度升高到一定程度时，阀门打开，使冷却液进入散热器进行散热。
当温度降低到一定程度时，阀门关闭，阻止冷却液流向散热器，从而保持温度稳定。
恒温器的選擇要根据发动机运行温度范围进行，以确保发动机的正常工作。
此外，汽车冷却系统设计中需考虑冷却液的选择。
冷却液需要具备良好的导热性能、抗腐蚀性能和抗气泡性能，以确保发动机可以高效而稳定地降温。
冷却液的选择要根据气候条件、发动机类型、材料等因素来决定，需要满足相关标准和要求。
最后，汽车冷却系统设计中还需要考虑管道和软管的布置和选材等因素。
管道和软管的设计应尽量减少冷却液的阻力和压力损失，同时需要避免冷却液泄漏和磨损。
材料的选择应考虑到防腐蚀、耐高温、柔韧性等特点，以确保系统的可靠性和耐用性。
综上所述，汽车冷却系统设计需要考虑水泵、散热器、恒温器、冷却液的选择和管道、软管等的布置和选材等因素。
汽车冷却系统设计
汽车冷却系统设计汽车冷却系统是汽车发动机的重要组成部分之一，其主要作用是通过循环水来保持发动机在适宜的工作温度范围内运行。
汽车发动机在工作过程中会产生大量的热量，如果不及时散发掉，会导致发动机过热，从而影响汽车的性能、寿命甚至引发安全事故。
因此，合理设计汽车冷却系统对汽车的正常运行至关重要。
汽车冷却系统主要由以下几个部分组成：水箱、水泵、散热器、风扇、水管和水套等。
水箱是储存和供给循环水的容器，通常设置在发动机前面。
水泵通过转动来产生水流，将发动机内部产生的热量带走。
散热器通过散热片将冷却液的热量散发出去，以保持发动机的适宜工作温度。
风扇则帮助提升散热效果，通常安装在散热器后方。
水管将散热水流连接起来，完成循环。
水套是与发动机连接的部分，通过水套，发动机可以将热量传送到冷却液中，从而实现散热。
在设计汽车冷却系统时，需要考虑以下几个因素：1.温度范围：发动机的工作温度通常在90℃-100℃之间，应根据不同的发动机类型和工作情况确定适宜的温度范围。
过低的温度会影响燃油的燃烧效率，过高的温度会导致发动机过热，从而损坏发动机部件。
2.冷却液：冷却液通常采用蒸馏水和防冻剂的混合物，以提高其抗冻、抗腐蚀和润滑性能。
选择合适的冷却液要考虑当地气候和环境条件，以及供应的方便性和成本等因素。
3.循环水流：汽车冷却系统的循环水流应保持畅通，并且要保证循环速度适中。
循环水流过慢会导致热量不能迅速带走，循环水流过快则会影响散热效果。
4.散热器：散热器是汽车冷却系统中最重要的组件之一、在设计散热器时，需要根据发动机的热量产生情况和散热需求来确定其尺寸和散热片的数量。
同时，散热器的材料也要具有良好的导热性能和耐腐蚀性。
5.风扇：风扇的作用是帮助加速冷却液的散热。
目前，大多数汽车采用电动风扇，可以根据发动机温度自动启动和关闭，以达到节能降耗的目的。
6.水泵：水泵的作用是产生水流，帮助冷却液循环流动。
水泵的设计需要考虑到体积、重量、效率和耐久性等因素。
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汽车冷却系统结构与设计冷却系统基本要求:1 冷却系统应具有足够的冷却能力,保证发动机在所有工况下出水温度低于发动机要求的许用值;2 冷却系统应能在规定的时间内排除系统内的空气;3 冷却系统设计应留有膨胀空间,其容积占系统容积的比例应满足发动机安装。
当系统总容量>20L时,膨胀水箱容积应大于系统总容量的20%;4 冷却系统的加水速率、初次加注量应满足发动机厂家推荐要求;5 发动机高怠速运转,散热器或冷却系统加水盖打开,水泵进口为正压;6 冷却系统应有一定的缺水工作能力,缺水量应满足发动机厂家推荐值,缺水量约为系统总容量的7%;7 冷却系统应有防腐功能。
常用冷却系统布臵见图1:图1 冷却系工作原理图简图1发动机2节温器3排气管4空气蒸汽阀5膨胀水箱6、7空气蒸汽阀8补偿水箱9排气管10散热器11散热器出水管12水泵13补偿水管14散热器进水管风扇与周边其它物体距离的确定:风扇的性能会因气流中障碍物紧靠风扇而受到不良影响,所以根据发动机的安装要求,风扇端面应离散热器芯子有足够的距离(图2中s1,该值可从发动机安装手册中查找;风扇与导风罩的径向距离(图2中Δ应控制在2.5%风扇直径内,最大不能超过3%,否则将大大降低风扇效率,但实际由于结构的改进,风扇与导风罩的径向距离一般可达到11(+/-2㎜;吸风式风扇在导风罩内的轴向位臵(图2中δ1为2/3风扇叶片宽度。
图2 风扇与周边其它物体距离示意图系统零部件选型及匹配计算散热器散热器布臵在发动机前部,散热器由进水室、出水室及散热器芯等三部分构成(图3。
冷却液在散热器芯内流动,空气在散热器芯外通过。
按照散热器中冷却液流动的方向,散热器分为纵流式和横流式两种,我们普遍采用纵流式。
散热器芯有多种结构形式(图4。
管片式散热器芯由散热管和散热片组成。
散热管是焊在进出水室的直管,作为冷却液的通道。
散热管有扁管和圆管两种(图4中a、b。
扁管和圆管相比,在容积相同的情况下有较大的散热面积。
铝散热器芯多为圆管。
在散热器的外表面焊有散热片以增加散热面积,增强散热能力,同时还增加了散热器的刚度和强度。
管片式散热器的优点是散热面积大、气流阻力小、结构刚度好及承压能力强等。
管带式散热器芯(图4中c由散热管及波形散热带组成。
散热管为扁管并与波形散热带相间地焊在一起。
与管片式散热器芯相比,管带式的散热能力强,制造简单,质量轻,成本低,但结构刚度差。
目前,随着生产制造工艺的进步这一缺点已改变。
图3 散热器(纵流式1进水口2进水室3散热器盖4出水口5变速器油冷却器进、出口6出水室7放水阀8散热器芯板式散热器芯(图4中d的冷却液通道由成对的金属薄板焊接而成。
这种散热器芯散热效果好,制造简单,但焊缝多不坚固,容易沉积水垢且不易维修。
管片式及管带式散热器芯有单列、双列(图4中b、c及三列散热管(图中4a之分。
实践证明,双列散热管散热器能在有限的空间内获得最好的散热效果,因此在重型车上获得了广泛的应用。
传统的散热器芯由黄铜制成,但近年来更多的是用铝制造,而且有些散热器的进出水室由复合塑料制造(比如NG90奔驰载重汽车等进口车型,使散热器重量大为减轻。
d图4散热器芯结构a管片式(扁型b管片式(圆管c 管带式(扁型d板式1散热管2散热片3散热带4鳍片5环氧树脂密封6进水室7放气阀考虑制造成本和使用经济性因素,常用冷却系统选用,纵流式、黄铜、双列、管带式、扁管散热管散热器,符合QC/T468-1999汽车散热器技术条件。
空气-蒸汽阀压力盖现代汽车发动机强制循环水冷系,都用压力盖严密地盖在散热器或补偿水箱加冷却液口上,使水冷系成为封闭系统。
其优点是:①闭式水冷系可使系统内压力提高,冷却液的沸点相应地提高,从而扩大了散热器与周围空气的温差,提高了散热器的换热效率。
由于散热器散热能力的增强,可以相应地减小散热器尺寸。
②闭式水冷系可减少冷却液外溢及蒸发损失。
压力盖的作用是密封水冷系并调节系统的工作压力,它使水冷系被封闭。
散热器盖的结构及工作原理如图5所示。
当发动机工作时,冷却液的温度逐渐升高。
由于冷却液容积膨胀,使冷却系内的压力增高。
当压力超过预定值时,压力阀开启,一部分冷却液经溢流管从补偿水箱流入膨胀水箱,以防止冷却液胀裂散热器。
当发动机停机后,冷却液的温度下降,冷却系统内的压力也随之降低。
当压力降到大气压力以下出现真空时,真空阀开启,膨胀水箱内的冷却液部分地流回补偿水箱,满足冷却系循环系统使用,可以避免散热器被大气压坏。
常用冷却系统中共有三个压力盖(见图1,其中两个在补偿水箱上,一个在膨胀水箱上。
膨胀水箱上压力盖压力要小于补偿水箱上压力盖压力。
补偿水箱上压力盖压力设计保证系统能在环境温度50℃和海拔5000m不开锅,无汽蚀。
图5 具有空气-蒸汽阀的散热器盖1-蒸汽排出管;2蒸汽阀;3-空气阀;4-散热器盖补偿水箱补偿水箱安装布臵在散热器上方(见图6,其上有加水口和盖、空气-蒸汽阀盖、散热器和发动机机体内的空气和蒸汽排气管接口、以及与水泵联结的补偿水口。
补偿水箱上有冷却液加注口,同时也是冷却系统内空气排气口。
补偿水箱吸收来自散热器和发动机机体内的空气,当系统工作时,吸收系统产生的蒸汽泡,确保系统压力稳定,工作可靠正常。
同时它与水泵联结,补偿系统冷却液,确保系统正常循环。
它的容积是整个冷却系统的15~20%。
膨胀水箱膨胀水箱布臵在驾驶室前上方,远离散热器和补偿水箱,上面有空气-蒸汽阀盖,压力小于膨胀水箱上压力盖,它的最下部通过软管与散热器上空气-蒸汽阀盖相联,吸收来自补偿水箱的蒸汽和空气,并冷却它们,待系统停止工作后或冷却系内压小于外界压力时,蒸汽液化后流回系统,确保系统工作正常和散失少。
膨胀水箱容积是系统容积的5%。
冷却风扇冷却风扇臵于散热器后面(见图8。
由于正面迎风,采用吸式风扇,风扇装在曲轴上。
在风扇外围装设导风罩3,使风扇4吸进的空气全部通过散热器1,以提高风扇效率。
风扇中心与散热器中心重合。
系统选用风扇为塑料,重量轻、噪声低,风扇按要求由发动机厂家匹配提供。
图8冷却风扇和导风罩1散热器2散热器盖3导风罩4风扇风扇导风罩导风罩用来改善风扇效率,使流过散热器芯子的空气分配比较均匀,并限制发动机罩内空气的再循环。
图9为目前常用的三种基本的风扇形式。
图9a为文特利型导风罩,其效率最高,但制造困难,且只有当风扇叶尖间隙直径不大于 1.5%风扇直径时才非常有效。
有安装偏差及风扇传动带的张紧要保持这样紧凑的间隙非常困难,因此直到目前国内才少量运用。
随着强化材料的发展,这种形式的导风罩将得到推广;图9b为箱式导风罩,其制造容易,运用最为广泛。
图9c为环形导风罩,其制造容易,运用较多。
常用冷却系统选用箱式导风罩,便于装配、制造容易,导风罩的一部分由散热器厂制造,另一部分的风扇护圈固定在发动机上,两者之间由胶圈连接,既保证风扇与护圈的间隙小,又防止了导风罩与风扇之间的相互运动,不会导致风扇与导风罩干涉,最终提高了风扇效率。
图9 a文特利型b箱式导风罩c环形导风罩中冷器中冷器的用途是在短时间内将从增压器出来的高温空气得到降温,使其与燃料混合后燃烧更充分。
中冷器的结构和原理与散热器相似,可按发动机匹配要求和布臵结构进行选型或开发。
常用冷却系统匹配计算以BF6M1013ECP发动机冷却系统匹配为例冷却系统主要部件构成及参数1冷却系统主要由发动机、吸式风扇、散热器、中冷器、补偿水箱、膨胀水箱、导风罩、风扇护圈及相关管路构成。
各主要部件参数如下:发动机:Deutz BF6M1013ECP直6、直喷式、增压、中冷、柴油机额定功率/转速195kw/2300rpm最大扭矩/功率/转速954Nm/140kw/1400rpm额定功率时,发动机对冷却液的散热量97.5kw,最大扭矩时,发动机对冷却液的散热量70kw(根据Deutz公司推荐,增压中冷发动机QW=0.5Peh额定功率时,发动机冷却液流量:4.5L/S;最大扭矩时,发动机冷却液流量:3.5L/S风扇:Deutz公司直径:Φ596mm (24″径节宽度:104mm传动比:1:1(风扇与曲轴同轴散热器:500 500 50 01制造厂:青岛散热器厂容积:8.8 L中冷器:500 500 50 02制造厂:青岛东洋散热器有限公司补偿水箱:500 500 50 03制造厂:青岛散热器有限公司容积:5 L膨胀水箱:620 500 01 49制造厂:BEHR容积:2L。
冷却系统散热量新的散热器在使用一段时间后,由于水垢的生成而使少量水管堵塞,散热性能下降10%左右;此外,由于压力盖泄漏以及气流分布不均,也会使散热能力下降5%~10%。
因此,在选择散热器时,它的散热能力Qmax应比发动机水套散掉的热量Qw高出15%~20%。
即: Qmax=(1.15~1.20Qw补偿系数=1.00+0.1(焊合不良+0.05(水垢及油腻=1.15因此,额定功率时,散热器散热量Qmax=97.5X1.15=112KW最大扭矩时,散热器散热量Q=70X1.15=80.5KW风扇匹配验证发动机功率195kw,查图10 “风扇直径的选取”,风扇直径为420mm~590mm之间,厂家所配为Ф596mm,原则上,在条件许可的情况下,直径越大越好,符合要求。
冷却系统所需风量要想将发动机传给冷却介质的热量散掉,必须有足够的空气通过散热器,空气量Q空由下式确定:Q空=Qw/(ρ空C空△Tρ空:标准条件下空气密度,kg/m3 ρ空=1.2kg/m3 (29;C空:空气比热,(KJ/(kg.K C空=1.00(KJ/(kg.K△T:通过散热器的空气温差,一般为10~350 C 取△T=250 C。
因此,冷却系统所需风量最大功率点,Q空=97.5÷(1.2×1.00×25=4.24(m3/s最大扭矩点,Q空=70÷(1.2×1.00×25=3.05(m3/s图10散热器的匹配设计图11冷却系统大部件装配简图a.散热器芯部结构:管带式;材料:黄铜;优点:零件少、制造工艺性好、重量轻、散热系数高、外形美观。
b.散热面积的确定Φw Q wS w =3.6 K wΔtkmSw –散热面积m2Ψw –储备系统,考虑焊接不良,水垢以及油泥等对散热器性能的影响取为1.15 Qw –散热器需带走的热量,KJ/h;Δtkm–换热介质算术平均温差,℃。
Tk2—Tk1Δtkm= ——————Ln(tk2/tk1Tk1散热器进气温度,Tk2流出散热器空气温度,一般为20-30℃,取25℃;Kw –传热系数,w/(m2.k1K w=1 1 1+ +αw λαkαw:冷却液的传热系数;λ:黄铜热导率,λ=93-116 w/(m.k;δ:材料厚度,δ=0.05-0.08mm;αk:空气传热系数,取决于空气流过散热器的速度; αk=70-112w/(m2〃k。