柴油机冷却系统设计

柴油机冷却系统设计摘要柴油机运转时气缸内的燃烧温度达到1800℃到2000℃，瞬时温度高达3000℃，与高温燃气相互接触的零件（如缸盖，活塞，气缸，气阀，喷油器等）受到强烈的加热，如不加以适当的冷却，发动机会过热，充气系数下降，燃烧不正常，发生早燃和爆燃现象，与高温接触零件过热，导致材料机械性能降低，和产生严重的热应力，导致变形和裂纹，另外温度过高会使得机油变质，烧损和结焦失去润滑性能，破坏润滑油膜，零件的摩擦和磨损加剧，从而导致发动机的动力性，可靠性，经济性，耐久性，全面恶化。

如果系统的冷却能力过强，机油被燃油稀释（即因缸壁过冷，可燃混合气体在缸壁冷凝并聚集，冲刷缸筒上的润滑油膜，未蒸发的燃油经缸壁流到油底壳，稀释机油），同时恶化混合气体形成及燃烧，增加机油粘度和摩擦效率，造成零件间的磨损加剧，摩擦损失增加，柴油机工作粗暴，另外通过冷却系统带走的热量是燃油燃烧的热量，一般约占燃烧热量的20%-30%，这是一种损失，如果冷却过强，散热损失增加，会降低发动机的经济性。

因此发动机过冷或者过热（即发动机冷却能力过强或者过弱）都会对发动机的动力性，经济性，工作可靠性带来不利的影响。

因此设计良好的冷却系统，能够保证发动机始终处于最适宜的温度下工作，已获得较高的发动机经济性能，动力性能，工作可靠性指标等。

冷却系统的功用就是使发动机在各种工况下都保持在适当的温度范围内，冷却系统既要防止发动机过热，又要防止冬季发动机过冷，在冷态下的发动机启动之后，冷却系统还要保证发动机迅速升温，尽快达到正常的工作温度。

关键词：散热器；风扇；冷却水泵；硅油风扇离合器；节温器AbstractCylinder diesel engine running inside the combustion temperature reaches 1800 ℃to 2000℃,the instantaneous temperature up to 3000 ℃,and the high temperature gas components in contact with each other (such as cylinder head, piston, cylinder, valve, injector, etc.) by the strong heating,If not properly cooled,the engine will overheat,inflatable coefficient decreased,abnormal combustion,burning and exploding phenomenon occurred early,with the high temperature contact parts overheat,resulting in lower mechanical properties of materials, and severe heat stress,leading to deformation and crack In addition,the oil temperature is too high will cause deterioration,loss of coke burning and lubricating properties,destruction of oil film,part of the friction and wear increased,resulting in engine power,reliability,economy, durability,overall deterioration.If the system's cooling capacity is too strong,oil is the fuel dilution (ie, cooling due to cylinder wall,combustible gas mixture in the cylinder wall,condensation and aggregation of erosion on the cylinder lubricating oil film,not by evaporation of the fuel flow to the sump cylinder wall,diluted oil), while deterioration of gas mixture formation and combustion,increasing efficiency of oil viscosity and friction,causing increased wear between parts,friction losses increase in gross engine work, while the heat through the cooling system is the fuel burn away the heat, generally about burning calories -30% to 20%,which is a loss,if the cooling is too strong, increase the heat loss will reduce the engine's economy.So the engine cold or hot (ie, engine cooling is too strong or too weak) will be the engine of power,economy, adversely affect the reliability of work. Therefore,well-designed cooling system ensures the engine always work under the most suitable temperature,the engine has been high economic performance, dynamic performance,operational reliability indicators.Function of the cooling system is to make the engine in various operating conditions are maintained at the appropriate temperature range,cooling systems,it is necessary to preventthe engine overheating,and also to prevent the winter cold engine,the engine under cold start,the cooling system also ensure that the engine quickly warming up to normal operating temperature as quickly as possible.Keywords: radiator；fan; cooling water pump; silicon oil fan clutch; Thermostats目录1 绪论 (1)1.1汽车发动机冷却系统概述 (1)1.2汽车发动机冷却系统的发展和现状 (2)1.3汽车发动机冷却系统向高效化发展 (5)2 散热器的设计 (6)2.1发动机散热量计算 (6)2.2散热器材料的选择 (6)2.3结构设计及选择 (6)3节温器的设计 (13)3.1节温器的功能 (13)3.2节温器的结构及工作原理 (13)3.3节温器的设计 (13)4.硅油风扇离合器结构及工作原理 (15)5冷却风扇的选择 (18)6冷却水泵的设计 (24)6.1确定泵的进出口直径 (24)6.2叶轮轴面投影尺寸 (25)6.3其余几何参数的确定和这些参数对泵的性能的影响 (27)6.4叶片数的确定 (31)6.5排挤系数2 (31)7 冷却液的选择 (33)8 技术经济性分析 (34)9结论和展望 (36)结论 (36)展望 (36)参考文献 (37)致谢 (38)附录A译文 ............................................................................ 错误！未定义书签。

附录B外文文献 .................................................................... 错误！未定义书签。

1绪论1.1汽车发动机冷却系统概述组成：发动机冷却系统由散热器、冷却水泵、冷却风扇、节温器等主要部件组成发动机水泵节温器电控冷却风扇散热器盖电动机图1-1：为发动机冷却系统的组成 Figure 1-1: For engine cooling system composition车用内燃机是车辆的动力源，它将燃料燃烧所释放出的热能装化成为驱动车辆行驶的机械能，其工作可靠性在很大程度上决定着车辆有效而可靠的工作，而影响内燃机工作可靠性和耐久性的重要因素之一就是热负荷，如果内燃机零部件受温度过高超出材料的受热极限，将直接导致内燃机零件受到损坏。

因此，内燃机受热部件的适度冷却是极其重要的。

良好的冷却系统不仅能保证发动机正常工作，而且能够提高发动机的使用寿命，减少受热零部件的热损耗，这也减少了维修和更换受热部件的费用，间接的降低了车辆的维修成本，而良好的冷却系统也提高了车辆的行驶质量[1]。

现有冷却系统的冷却方式共两种：风冷和水冷。

车辆应用的主要以水冷为主，故不对风冷做更多研究，此方式以水及防冻液作为介质，将发动机高温部件释放的热量带走，以保证发动机能够正常运行。

其中按照冷却水在内燃机循环的方式分为自然循环冷却和强制循环冷却。

自然循环冷却主要利用水在不同温度下密度变化的性质，产生自然对流，使冷却水在冷却系内循环流动，分为蒸发式和热流式。

由于本设计以强制循环冷却作为冷却水的循环方式，故对自然循环冷却的循环方式不做更多说明。

强制循环冷却方式是利用离心泵高速旋转产生的离心力，迫使冷却水不段循环，分开式和闭式两种形式。

我设计的冷却系统主要是，利用离心泵的高速旋转产生的压力使冷却水循环，通过散热器将热量散发到外界中去，使水的温度降低，进入下水箱，在水泵的作用下继续循环冷却内燃机的高温部件，如此反复循环，以达到降低发动机高温部件的温度的目的。