華晨汽車?yán)鋮s系統(tǒng)布置

1、冷卻系統(tǒng)布置一、 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)流程二、 冷卻系統(tǒng)組成功用和選型2.1 冷卻系統(tǒng)簡介冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要有散熱器、油冷器(at)、風(fēng)扇、管路、中冷器(渦輪增壓發(fā)動機(jī)及柴油發(fā)動機(jī)匹配)、膨脹箱（溢水壺）組成。根據(jù)發(fā)動機(jī)排量等因素影響，選擇不同型號的散熱器風(fēng)量及風(fēng)扇數(shù)量，導(dǎo)致在發(fā)動機(jī)艙所需空間不一樣，在造型之初便要考慮散熱器面罩（格柵）對散熱器進(jìn)風(fēng)面積的影響，計(jì)算實(shí)際的迎風(fēng)面積是否能滿足散熱器要求。同時(shí)考慮散熱器安裝方式，及拆卸方便性。并根據(jù)發(fā)動機(jī)進(jìn)、出水管定義對管路進(jìn)行走向、并考慮與懸置、排氣歧管以及車身間隙。若散熱器位置高于發(fā)動機(jī)或與發(fā)動機(jī)等高以及較低于發(fā)動機(jī)時(shí)，應(yīng)和設(shè)計(jì)部門確認(rèn)是否需要設(shè)計(jì)膨

2、脹水壺和引水管。柴油發(fā)動機(jī)和渦輪增壓發(fā)動機(jī)的冷卻系統(tǒng)除以上組成外還增加了中冷器，中冷器主要考慮體積及散熱要求，一般布置在冷凝器前部并考慮管路出口及與前橫梁間隙。散熱器類型管路走向定義2.2 冷卻系統(tǒng)作用冷卻系統(tǒng)的作用是把受熱零件吸收的部分熱量及時(shí)散發(fā)出去，使發(fā)動機(jī)得到適度的冷卻，從而使其保持在最適宜的溫度范圍內(nèi)工作。 冷卻液簡介1、冷卻液成分：水中加入乙二醇防凍劑后的混合物。2、冷卻液原理：純水在0度結(jié)冰，從零上4度下降到0度，水的體積膨脹，嚴(yán)重時(shí)將水冷卻系統(tǒng)部件和發(fā)動機(jī)機(jī)體、缸蓋脹裂。在水中加入乙二醇后，冷卻液冰點(diǎn)下降，質(zhì)量比各占50%的冷卻液的冰點(diǎn)降至零下35.5度，將能滿足汽車在我國大部

3、分地區(qū)使用的環(huán)境溫度需要。乙二醇質(zhì)量比越高，冷卻液的冰點(diǎn)越低。 防凍劑還有防銹劑和泡沫抑制劑成分，對減少冷卻系統(tǒng)零部件銹蝕和增加散熱效果的作用明顯。但因冷卻液使用過程中，這兩種成分被消耗，為保證冷卻和防銹效果，要定期更換冷卻液。2.3 冷卻系統(tǒng)組成圖3-1散熱器張緊板 2.六角法蘭面螺栓 3.橡膠襯套 4.散熱器總成 5.彈性卡箍 6.發(fā)動機(jī)出水管 7.彈性卡箍8.水管膨脹箱至散熱器 9.水管卡片 10.六角法蘭面螺栓 11.管夾 12.六角法蘭面螺栓 13.膨脹箱總成 14.彈性卡箍 15.水管膨脹箱至水泵 16.水管發(fā)動機(jī)至膨脹箱 17.彈性卡箍 18.發(fā)動機(jī)進(jìn)水管 19.彈性卡箍 20.

4、彈性卡箍 21.暖風(fēng)機(jī)進(jìn)水管 22.彈性卡箍 23.暖風(fēng)機(jī)出水管 24.橡膠軟墊 25.六角法蘭面螺栓 26.風(fēng)扇電機(jī)帶護(hù)風(fēng)圈總成2.4 冷卻系統(tǒng)原理2.5 冷卻系統(tǒng)選型散熱器根據(jù)車輛的布置空間等因素選擇散熱器的結(jié)構(gòu)形式，縱置或橫置（華晨車型目前都為橫置）。散熱器散熱量應(yīng)符合表1的要求。具體的要求一般需要與競品車及同型發(fā)動機(jī)對比確定。表1 散熱器散熱性能要求發(fā)動機(jī)排量l水流量l/min風(fēng)速m/s消耗能量kwv1.0758251.0v1.3758401.3v1.6758451.6v1.8758501.8v2.4758552.4v3.075860根據(jù)發(fā)動機(jī)排量等因素選擇風(fēng)扇數(shù)量及風(fēng)量應(yīng)符合表1、表

5、2及表3。表2 單冷卻風(fēng)扇型式發(fā)動機(jī)排量l額定電壓v電流a轉(zhuǎn)速r/min靜壓pa風(fēng)量m3/h噪聲db（a）v1.013.50.29.0200020098800701.0v1.613.50.212.0220020098105072.5表3 雙冷卻風(fēng)扇型式發(fā)動機(jī)排量l額定電壓v電流a轉(zhuǎn)速r/min靜壓pa風(fēng)量m3/h噪聲db（a）1.0v1.613.50.29.0200020098160072.5v1.613.50.212.0220020098210072.5注：表中的電流及轉(zhuǎn)速值是對單個風(fēng)扇的要求，風(fēng)量是對兩個風(fēng)扇的總風(fēng)量要求。三、 冷卻系統(tǒng)布置流程和布置方法冷卻系的總布置主要考慮兩方面，一是空

6、氣流通系統(tǒng)；二是冷卻液循環(huán)系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)中必須做到提高進(jìn)風(fēng)系數(shù)和冷卻液循環(huán)中的散熱能力。3.1布置流程3.2 冷卻系統(tǒng)計(jì)算1、散熱器正面積計(jì)算1）估算冷卻系統(tǒng)散走的熱量，經(jīng)驗(yàn)公式：qw=agenehn/3600a傳給冷卻系統(tǒng)的熱量占燃料熱能的百分比，汽油機(jī)a=0.230.30;ge發(fā)動機(jī)燃油消耗率（kg/kwh）；ne發(fā)動機(jī)功率（kw）；hn燃料低熱值，汽油46000kj/kg，柴油42600kj/kg2）計(jì)算冷卻空氣的需要量，va=qw/（taacp）ta冷卻空氣通過散熱器前后的溫差，可取ta=1030；a 冷卻空氣的密度，一般取a =1。01kg/m；cp冷卻空氣的定壓比熱，可近似取cp=1

7、.047kj/kg3）計(jì)算散熱器的正面積fr=va/vava散熱器正面的空氣流速(m/s)，可取15m/s；4）根據(jù)整車布置要求，確定散熱器芯體高度h，計(jì)算出散熱器芯體寬度b=fr/h通過水箱上下橫梁之間的距離，可以確定水箱的高度2、散熱器芯體厚度計(jì)算1）散熱器的散熱面積：指散熱器冷卻管、散熱帶與冷卻空氣所接觸的所有表面積之和。2）計(jì)算散熱器的散熱表面積f=qw/(kt)k傳熱系數(shù)，主要由散熱器的結(jié)構(gòu)形式、材料和制造質(zhì)量決定。一般鋁質(zhì)、橫流式的散熱器，取k=0.2;t散熱器中冷卻液與冷卻空氣的平均溫差， t=tw-ta；tw冷卻液的平均溫度ta冷卻空氣的平均溫度考慮經(jīng)過散熱器的冷卻空氣流速不可

8、能均勻；散熱片蒙上塵土?xí)r，散熱性能要有降低，實(shí)際選取的散熱面積f0要比結(jié)果f大一些，通常取f0=f（取1.1） 3）計(jì)算散熱器芯體厚度lr=f0/（fr） 散熱器芯的容積緊湊性系數(shù)，它表示單位散熱芯部容積所具有的散熱面積，值越大，散熱器越小，但空氣阻力也大。它決定于散熱片和水管的數(shù)目、布置和形狀。 一般鋁質(zhì)、橫流式散熱器。取=1000。3、迎風(fēng)面積計(jì)算總的進(jìn)風(fēng)口有效面積和散熱器正面積之比應(yīng)大于等于30%圖13.3 零部件布置3.3.1、散熱器布置 散熱器的組成：由進(jìn)水室、芯體和出水室組成。進(jìn)水室連接發(fā)動機(jī)出水口，溫度較高的冷卻液由進(jìn)水室進(jìn)入芯體散熱，當(dāng)壓力升高時(shí)，會在流向散熱器芯體的同時(shí)，從散

9、熱器蓋流向膨脹箱。出水室起集水器作用，溫度較低的冷卻液在此匯集，被水泵抽走。上水室下水室散熱器蓋芯體圖23.3.2、散熱器的布置： 根據(jù)水室的位置不同，可分為縱流和橫流兩種，縱流結(jié)構(gòu)散熱器強(qiáng)度好、懸置的可靠性高，但對于車頭較低，空間尺寸緊張的轎車，可以將水室布置在芯體的兩側(cè)，大大節(jié)省了高度空間。一般水室分上下兩部分一般水室分左右兩部分縱流式散熱器橫流式散熱器圖33.3.3、散熱器的安裝： 散熱器通常為四點(diǎn)懸置。其中2個主懸置點(diǎn)， 2個輔助懸置點(diǎn)。所有懸置點(diǎn)應(yīng)布置在同一個部件總成上，改善散熱器受力情況，以盡量減少散熱器的振動強(qiáng)度。主懸置點(diǎn)與其連接的部件總成之間以膠墊或膠套等柔性非金屬材料過渡以達(dá)

10、到減震的目的。主懸置點(diǎn)的膠墊壓縮量一般為其自由高度的1/5左右。在設(shè)計(jì)上散熱器帶風(fēng)扇總成與發(fā)動機(jī)的最小間隙應(yīng)保持在30mm以上(但目前由于考慮到碰撞，這個尺寸應(yīng)根據(jù)安全要求加大）。 3.3.4、散熱器與周邊零部件關(guān)系：冷凝器中冷器大于30mm圖5 由于在散熱器前面增加了中冷器或冷凝器等部件，會影響散熱器的散熱效果，必要時(shí)，可以在冷凝器前面加裝一個風(fēng)扇。圖6對于at自動變速箱，要增加油冷管路，并通過散熱器進(jìn)行散熱圖73.3.5、風(fēng)扇布置1）機(jī)械風(fēng)扇：對于縱置發(fā)動機(jī)，可以直接使用發(fā)動機(jī)上的機(jī)械風(fēng)扇進(jìn)行散熱。風(fēng)扇直徑大小應(yīng)和散熱器的形狀相協(xié)調(diào)。風(fēng)扇通常由硅油離合器控制，通過冷卻液溫度，控制風(fēng)扇的開啟

11、與關(guān)閉。 在機(jī)械風(fēng)扇和散熱器之間要加裝護(hù)風(fēng)圈，護(hù)風(fēng)罩的主要作用是確保風(fēng)扇產(chǎn)生的風(fēng)量全部流經(jīng)散熱器，提高風(fēng)扇效率。一般風(fēng)扇徑向投影寬度的2/3在護(hù)風(fēng)罩內(nèi)，1/3在護(hù)風(fēng)罩外，同時(shí)風(fēng)扇與護(hù)風(fēng)圈要保持足夠的空間。 機(jī)械式風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的由發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高低決定，因此在高速行駛時(shí)，散熱效果好，怠速和低速行駛時(shí)，效果較差。2）電子風(fēng)扇：電子風(fēng)扇是由電動機(jī)來驅(qū)動風(fēng)扇，電動機(jī)的啟動與停止是受水溫直接感應(yīng)的溫度開關(guān)來控制。電動風(fēng)扇具有起動溫度與設(shè)定溫度一致，布置位置靈活，不受發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的影響，汽車在低速怠速時(shí)冷卻效果好等優(yōu)點(diǎn)。多用于橫置發(fā)動機(jī)的轎車。布置上風(fēng)扇葉片與散熱器最小間隙為15mm。圖83.3.6、膨脹箱布置1）

12、膨脹箱作用：冷卻液在發(fā)動機(jī)冷卻回路流動，隨溫度升高體積膨脹、壓力升高，為吸收這部分膨脹體積、降低冷卻系統(tǒng)壓力而設(shè)置了膨脹箱。膨脹箱的容積一般為整個循環(huán)總?cè)莘e的4%6%。2）膨脹箱分類：具有膨脹箱的冷卻系統(tǒng)根據(jù)膨脹箱有無加壓分為兩種：膨脹箱：在加壓閉合系統(tǒng)內(nèi)具有冷卻液的膨脹空間（膨脹箱），冷卻液循環(huán)到膨脹空間中，進(jìn)行氣液分離，并釋放系統(tǒng)壓力，膨脹箱應(yīng)耐熱、耐壓，位置高于散熱器并保持系統(tǒng)內(nèi)壓力適宜。3）溢水壺：在加壓開放系統(tǒng)內(nèi)具有冷卻液的膨脹空間（溢水壺），通過散熱器蓋上的壓力閥處釋放系統(tǒng)壓力，使一部分冷卻液溢流至溢水壺內(nèi)，進(jìn)行氣液分離，溢水壺耐熱性、容量、位置要求低些。第8代雅閣 大眾polo 圖9當(dāng)冷卻液膨脹使冷卻系統(tǒng)內(nèi)的壓力超過預(yù)定值時(shí)，壓力閥開啟，一部分冷卻液流入膨脹箱，以防止壓力過高損壞散熱器。圖104）冷卻系統(tǒng)除氣能力的要求 在冷卻系統(tǒng)的布置過程中，應(yīng)盡量保證散熱器位置高于發(fā)動機(jī)，以保證膨脹后的蒸氣能夠順利的排出；當(dāng)散熱器位置低于發(fā)動機(jī)時(shí)，就需要設(shè)計(jì)通氣管，對發(fā)動機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制除氣循環(huán)。桑塔納散熱器加注管散熱器通氣管桑塔納3000發(fā)動機(jī)水套通氣管散熱器加注管散熱器通氣管圖11同樣，