發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)散熱器

1、陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)1.2 冷卻系統(tǒng)的總體布置冷卻系統(tǒng)總布置主要考慮兩方面：一是空氣流通系統(tǒng)；二是冷卻液循環(huán)系統(tǒng)。在設(shè)計中必須作到提高進(jìn)風(fēng)系數(shù)和冷卻液循環(huán)中的散熱能力。提高通風(fēng)系數(shù)：總的進(jìn)風(fēng)口有效面積和散熱器正面積之比30%。對于空氣流通不順的結(jié)構(gòu)，需要加導(dǎo)風(fēng)裝置使風(fēng)能有效的吹到散熱器的正面積上，提高散熱器的利用率。在整車空間布置允許的條件下，盡量增大散熱器的迎風(fēng)面積，減薄芯子厚度。這樣可充分利用風(fēng)扇的風(fēng)量和車的迎面風(fēng)，提高散熱器的散熱效率。一般貨車芯厚不超過四排水管，轎車芯厚不超過二排水管。在整車布置中散熱系統(tǒng)中，還要考慮散熱器和周邊的間隙，散熱器到保險杠外皮的最小距離100毫

2、米，如果發(fā)動機(jī)的三元催化在前端的話，還要考慮風(fēng)扇到三元催化本體距離至少100毫米，到三元催化隔熱罩距離至少80毫米。一般三元催化的隔熱罩到本體大概有15毫米，隔熱罩厚度為0.51毫米，一般材料為st12。1.2.1散熱器布置貨車散熱器一般采用縱流水結(jié)構(gòu)，因為貨車的布置空間也較寬裕。而且縱流水結(jié)構(gòu)的散熱器強(qiáng)度及懸置的可靠性較好，轎車多采用散熱器橫流水結(jié)構(gòu)，因為轎車車身較低，空間尺寸緊張。橫流水結(jié)構(gòu)散熱器能充分地利用轎車的有限空間最大限度地增加散熱器的迎風(fēng)面積。散熱器分成水冷和風(fēng)冷兩種冷卻形式，風(fēng)冷主要用在行駛在沙漠地帶的車輛的冷卻，但是決大多數(shù)的車輛采用水冷冷卻形式。散熱器懸置布置：散熱器通常為

3、四點(diǎn)懸置，也可以采用三點(diǎn)懸置。其中主懸置點(diǎn)為2個，輔助懸置點(diǎn)為2個或1個。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)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。少數(shù)轎車因其整車的減振膠墊或膠套而進(jìn)行剛性連接。中，重型載貨汽車由于散熱器的質(zhì)量大及使用環(huán)境較差，一般要在散熱器的外部增加一個剛性較大的保護(hù)框架，以防止振動等外界力直接作用在散熱器上。懸置點(diǎn)設(shè)置在框架上。輕型貨車和轎車一般不加保護(hù)框架，懸置點(diǎn)設(shè)置在散熱器的側(cè)板或水室上。為提高散熱器強(qiáng)度一些車散熱器上加有十字拉筋

4、。1.2.2護(hù)風(fēng)罩布置護(hù)風(fēng)罩的作用是確保風(fēng)扇產(chǎn)生的風(fēng)量全部流經(jīng)散熱器，提高風(fēng)扇效率。護(hù)風(fēng)罩對低速大功率風(fēng)扇效率提高特別顯著。風(fēng)扇與護(hù)風(fēng)罩的徑向間隙較小，風(fēng)扇的效率越高。但間隙過小，車在行駛中由于振動會造成風(fēng)扇與護(hù)風(fēng)罩之間的干涉。風(fēng)扇與護(hù)風(fēng)罩之間的徑向間隙一般控制在5mm25mm。當(dāng)風(fēng)扇與護(hù)風(fēng)罩之間的干涉。風(fēng)扇與護(hù)風(fēng)罩安裝在同一零部件總成上（如同在底盤或同在車身上）其徑向與相對運(yùn)動，風(fēng)扇與護(hù)風(fēng)罩之間的間隙可以下線，否則取上限。風(fēng)扇與護(hù)風(fēng)罩的軸向位置一般為：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，以增加導(dǎo)流減小背壓。在大批量生產(chǎn)的車型中多采用塑料護(hù)風(fēng)罩。鐵護(hù)罩多用于批量小或直徑較大的

5、車型中。在某些車型中，特別是轎車，護(hù)風(fēng)罩在常開有多個窗口并加以單向簾布。當(dāng)車速較高，風(fēng)扇停止運(yùn)轉(zhuǎn)時簾布打開減小護(hù)風(fēng)罩的風(fēng)阻，當(dāng)風(fēng)扇啟功后，簾布關(guān)閉提高風(fēng)扇效率。1.2.3風(fēng)扇布置風(fēng)扇直徑大小應(yīng)和散熱器的形狀相協(xié)調(diào)，條件允許時可增大風(fēng)扇的直徑，降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。以達(dá)到減小功率消耗和降低噪音的目的。在某些散熱器長，寬比例相差較大時，如轎車散熱器，有時采用兩個直徑較小的風(fēng)扇所取代。特別是要求轉(zhuǎn)速較高的風(fēng)扇中已全部采用塑料風(fēng)扇。電動風(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，汽車在低速怠速時冷卻效果好

6、等優(yōu)點(diǎn)，冷車啟動時水溫上升較快。但也多用于發(fā)動機(jī)橫置的轎車。1.2.4節(jié)溫器布置目前汽車上應(yīng)用的節(jié)溫器均采用蠟式感應(yīng)體節(jié)溫器。當(dāng)冷卻水溫溫度升高時蠟膨脹，節(jié)溫器開啟，冷卻水流經(jīng)散熱器進(jìn)行大循環(huán)。當(dāng)冷卻水的溫度降低時蠟體積縮小，節(jié)溫器關(guān)閉，冷卻水不經(jīng)過散熱器，短路流經(jīng)發(fā)動機(jī)剛體進(jìn)行小循環(huán)。節(jié)溫器一般布置在發(fā)動機(jī)的出水口處。要求節(jié)溫器的泄漏量小，全開時流通面積大。增大節(jié)溫器的流通面積可以通過提高節(jié)溫器閥門的升程和增加閥門的直徑來實現(xiàn)。國外較先進(jìn)的節(jié)溫器多通過提高閥門升程來增大流通面積，這樣可以減少因增大節(jié)溫器閥門直徑帶來的卡滯，密封不嚴(yán)等問題。但是增大節(jié)溫器的升程，對節(jié)溫器技術(shù)要求較高。有些發(fā)動機(jī)

7、為增加節(jié)溫器的流通面積多采用兩只節(jié)溫器并聯(lián)結(jié)構(gòu)。1.2.5水泵布置水泵的流量及揚(yáng)程根據(jù)不同的發(fā)動機(jī)而定。流量一般為發(fā)動機(jī)額定功率的1.52.7倍。，揚(yáng)程一般為0.7kpa1.5kpa，揚(yáng)程過高對冷卻系統(tǒng)的密封性會產(chǎn)生不利的影響。水泵的可靠性主要取決于水封和軸承，軸承普遍采用軸連軸承及永久式潤滑結(jié)構(gòu)，水封采用陶瓷，碳化硅動環(huán)和石墨靜環(huán)整體式水封。軸承的游隙及水封的氣密性要嚴(yán)格控制。1.2.6膨脹箱布置盡量靠近散熱器布置，使得水管長度最短；膨脹箱的高度要高于冷卻系統(tǒng)所有部件。 圖1汽車發(fā)動機(jī)水冷系統(tǒng)總體布置圖2.散熱器的設(shè)計散熱器的設(shè)計以符合發(fā)動機(jī)在正常工作范圍的散熱量需要設(shè)計，同時，應(yīng)滿足車輛安

8、裝需求的最小空間和維護(hù)方便等內(nèi)容綜合考慮。2.1散熱器的設(shè)計要求1）散熱能力能滿足發(fā)動機(jī)在各種工況下的需要；2）冷卻系統(tǒng)消耗功率小，且熱機(jī)快；3）體積小，重量輕，便于拆裝維修；4）使用可靠，壽命長，制造成本低。 圖2 散熱器結(jié)構(gòu)示意圖2.2.1散熱器的結(jié)構(gòu)形式強(qiáng)制循環(huán)式水冷用散熱器可分為直流型和橫流型。直流式散熱器在汽車發(fā)動機(jī)上使用極為廣泛。國產(chǎn)解放CA6102型、東風(fēng)EQ61001型發(fā)動機(jī)以及桑塔納18 L、奧迪100 18 L、富康136 L、標(biāo)致2 L、夏利1 L、13 L等轎車發(fā)動機(jī)都采用了這種直流式散熱器。其結(jié)構(gòu)形式如圖3。圖3直流式散熱器1散熱器 2上水室 3下水室 4散熱器芯子但

9、是，由于它的散熱芯子垂直布置，芯子上下分別布置了上水室和下水室，因而高度尺寸比較大，在發(fā)動機(jī)罩蓋較低的轎車上布置比較困難。所以有些轎車上采用散熱器芯子水平布置，用左右兩側(cè)的水室代替?zhèn)鹘y(tǒng)的上下水室結(jié)構(gòu)，冷卻液左右流動的所謂的橫流式散熱器。這種散熱器寬度尺寸較大，芯子正面有效面積增加10，從而加大風(fēng)扇尺寸，得到更多迎風(fēng)面積，使氣流更為流暢，其結(jié)構(gòu)見圖4。 圖4 橫流式散熱器1.散熱器蓋 2.氣液分離器 3.進(jìn)水管 4.自動變速器液壓油冷卻器 5.放水塞 6.放水口 7.出水管德國大眾Golf型轎車以及BMW公司的一些轎車，以及國產(chǎn)依維柯、沈陽海獅等輕型車上就采用了這種結(jié)構(gòu)的散熱器。2.2.2散熱器

10、芯子的結(jié)構(gòu)形式 散熱器芯子是散熱器的核心部分，起主要的散熱作用。散熱器芯子由散熱管、散熱片(或散熱帶)、上下主片等組成。由于它具有足夠的散熱面積，因此能保證將必須的熱量從發(fā)動機(jī)散發(fā)到周圍的大氣中去。而且散熱器芯子是用極薄的導(dǎo)熱性能好的金屬及其合金制造的，能使散熱器芯子以最小的質(zhì)量和尺寸達(dá)到最高的散熱效果。散熱器芯子的結(jié)構(gòu)有多種，如管片式、管帶式、細(xì)胞式、管芯式等等。如圖5所示，常見的多為管片式和管帶式。圖5芯子的種類a.管片式 b管帶式 c細(xì)胞式 d管芯式2.3理論依據(jù)及計算2.3.1散入冷卻系統(tǒng)的熱量Qw受許多復(fù)雜因素的影響，很難精確計算，可以用下列經(jīng)驗公式估算：Qw=A ge Pe hu

11、/ 3600，kj/s A-燃料熱能傳給冷卻系的分?jǐn)?shù)，取同類機(jī)型的統(tǒng)計量，%，汽油機(jī)A=0.230.30，取A=0.25-燃料消耗率，kg/kw.h；汽油機(jī)0.2050.320 取0.25-發(fā)動機(jī)有效功率， hu-燃料低熱值，一般取43100kj/kg若水冷式機(jī)油散熱器，要增加散熱量，增大5%10%.2.3.2冷卻水的循環(huán)量 Vw= Qw/TwwCw，m3/s -冷卻水循環(huán)的容許溫升（-），取-水的密度，（1000kg/）-水比熱（4.187kJ/kg.）考慮到冷卻液在各管道中的沿程阻力實際冷卻水循環(huán)量為Vp=1.2Vw2.3.3冷卻空氣的需要量VaVa一般根據(jù)散熱器的散熱量來確定，散熱器的散

12、熱量可近似等于散入冷卻系統(tǒng)的熱量Qw。2.3.4散熱器所需的散熱面積F已知散熱器散發(fā)的熱量后，所需散熱面積F可由下式計算： K-散熱器的傳熱系數(shù) -散熱器貯備系數(shù)，水垢及油泥影響等，一般=1.11.5，取1.1-冷卻水與空氣的平均溫差，取散熱器的不同部位，其冷卻水與空氣溫差不同，通常采用平均溫差，平均溫差可由下列式計算: 散熱器進(jìn)水溫度，取 散熱器出水溫度，取空氣進(jìn)入散熱器時的溫度，取 空氣離開散熱器時的溫度，取從冷卻水到散熱器壁的放熱系數(shù),當(dāng)冷卻水流速為0.20.6m/s時，約為20003500，取3500。散熱管導(dǎo)熱系數(shù)，純鋁導(dǎo)熱系數(shù)為230W/m.k,換算為散熱管壁厚，0.0002m散熱

13、管到空氣的散熱系數(shù)，當(dāng)流過散熱管的空氣流速為1020m/s時，=60105，取105。2.3.5 散熱器的高度h和寬度b根據(jù)總體布置確定散熱器的高度和寬度。一般先確定高度h，再確定寬度b。b=FR/h，m2.3.6散熱器芯部的選擇與計算（1）在計算出散熱面積后，就是散熱器芯部的選擇。從結(jié)構(gòu)上分主要有管片式和管帶式兩種（如圖6）。這里選用管帶式散熱器。 管片式 管帶式圖62管帶式散熱器芯子按照冷卻管在芯厚T方向從一到五的排數(shù)可分為D1,D2,D3,D4,D5五種形式。見附圖（1）中示出D1,D2,D3型的排列方式。（3）芯子中冷卻管分為咬口管和高頻對焊管兩種型式（見附圖2）；其尺寸見附表（1）。

14、 （4）芯子中散熱帶的型式見附圖（1），其尺寸見附表（2）。（5）芯子的尺寸芯子內(nèi)部個尺寸關(guān)系見附表（3）。（6）芯厚T、芯寬W和芯高H見附圖（1）和附圖（3），尺寸見附表（4）和附表（5）。2.4 實例計算 以本田 雅閣 2.3自動VTI-L 車型為例：發(fā)動機(jī)主要參數(shù)：類型：水冷4沖程，直列4缸SOHC VTEC ，16氣門橫置氣缸直徑與行程：86.0mm×97.0mm發(fā)動機(jī)排量：2254ml壓縮比：8.9：1 最大功率：110kw/5700rpm 最大扭矩：206N.m/4900rpm2.4.1基本結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計（1）考慮到散熱器的懸置穩(wěn)定性以及本田雅閣車型的引擎布置的空間結(jié)構(gòu)選

15、用散熱器的結(jié)構(gòu)型式選用直流式。（2）散熱器芯部的結(jié)構(gòu)型式選用管帶式，對于管帶式散熱芯子，它是由波紋狀的散熱帶和散熱管相間排列構(gòu)成的而且在散熱帶上一般開有許多類似百葉窗的孔，以破壞空氣流在散熱帶表面上的附著層，提高散熱力。這種散熱器的芯子與管片式相比，散熱能力較高，制造工藝簡單、質(zhì)量輕、成本低，但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不如管片式好，因此多用于小客車及轎車。故，本發(fā)動機(jī)散熱器芯子的結(jié)構(gòu)型式選用管帶式。（3）散入冷卻系統(tǒng)的熱量燃料低熱值，一般取43100kj/kg(4)冷卻水的循環(huán)量VW(5)冷卻空氣的需要量Va（6）散熱器所需的散熱面積F（7）根據(jù)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T29025-1991,參考表1選擇如下芯子：

16、冷卻管選取高頻對焊型冷卻管型號，=2mm ,L=16m,參考圖7選用型雙排冷卻管，如圖10 圖10參考芯子內(nèi)部尺寸關(guān)系表3得：C=L+4=20mm d=+1=9mm T=(2-1)C+2d=38mm參考散熱器芯子中散熱帶的尺寸表3 取b=10mm,t=4mm（8）根據(jù)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T29025-1991表 芯厚T、芯寬W和芯高HH取420mm,W取530mm,T為38mm（9）散熱器正面積（迎風(fēng)面積）為（10）每片散熱帶的有效散熱面積（雙面）S0=（11）所需管帶數(shù)為,考慮到散熱器芯部與主框架之間應(yīng)布有管帶以便相互對稱，故所需的管帶數(shù)為44+1=45片（12）散熱帶總散熱面積（13）所需冷

17、卻管數(shù)為（14）每根冷卻管表面積約為：冷卻管總表面積約為總散熱面積，滿足散熱面積要求。2.4.2上貯水箱設(shè)計上貯水箱又稱進(jìn)水室，在所設(shè)計的縱流式散熱器中，散熱器芯豎立布置，上接進(jìn)水室，下連出水室，冷卻液由進(jìn)水室自上而下流過散熱器芯部進(jìn)入出水室。上貯水箱上有加冷卻液的進(jìn)液口，也設(shè)有流經(jīng)過發(fā)動機(jī)缸體水套被加熱了的熱冷卻液的回流口。同時上貯水箱又要儲存一定量的冷卻液來保證冷卻液能夠布滿整個散熱器芯部。此外上貯水箱上還應(yīng)設(shè)置有散熱器懸掛所用的禁錮螺栓。因此上貯水箱的設(shè)計也關(guān)系到整個散熱器性能的好壞。考慮到散熱器的整體尺寸與安裝關(guān)系，再結(jié)合散熱器芯部的尺寸參數(shù)設(shè)計散熱器進(jìn)水室的結(jié)構(gòu)寸如圖（）散熱器上貯水

18、箱結(jié)構(gòu)使用示意圖所示。 圖（）散熱器上貯水箱結(jié)構(gòu)示意圖 圖中1、釣餌 2、箱體 3、加液口 4、進(jìn)液口圖中，散熱器進(jìn)水室水平長度為550mm是根據(jù)散熱器芯部44排高頻對焊管加45排管帶的尺寸和再加上散熱器左右框架及安裝冷卻風(fēng)扇護(hù)風(fēng)罩的之家的尺寸而定的。散熱器進(jìn)水室的水平寬度為44mm。這是根據(jù)散熱器管帶的寬度在考慮到與散熱器框架與整體布局而定的。散熱器進(jìn)水室豎直高度為44mm。這是考慮到散熱器進(jìn)水室上焊裝有與發(fā)動機(jī)缸體水套連接的進(jìn)水管口，與散熱器整體的懸掛空間及美觀性為出發(fā)點(diǎn)的。此外，加冷卻液口處于進(jìn)水室上部靠右邊處這是考慮到人們加冷卻液時的位置，加冷卻液口在保證處于整個散熱器最上方的同時盡量

19、的靠邊。這樣人們加冷卻液與檢測冷卻液的多少，方便又舒適。散熱器加冷卻液口得上部內(nèi)的徑為33mm，上部內(nèi)徑為20mm，這是考慮到散熱器蓋得下密封面，及下密封面被內(nèi)部壓力頂起時泄壓的順暢性。加冷卻液口上下密封面之間距離為20mm，這綜合考慮到散熱器的結(jié)構(gòu)與尺寸參數(shù)，考慮到溢流管的布置位置，考慮到加冷卻液口總高而定的。溢流管的溢壓口在距加冷卻液口下密封面10mm的地方，它用以保證冷卻系統(tǒng)內(nèi)的壓力，以及散熱器蓋下密封襯墊被內(nèi)部壓力徹底打開時泄壓與溢流的順暢。散熱器進(jìn)水室上進(jìn)液口位于正視靠左靠上的位置，因為從發(fā)動機(jī)缸體內(nèi)出來的高溫冷卻液要由此口進(jìn)入到散熱器降溫。因此此進(jìn)液口的位置應(yīng)該盡量靠上，以及保證高

20、溫的冷卻液能夠順暢無阻的進(jìn)入并充滿整個散熱器，并且抑制進(jìn)水室內(nèi)的水倒流，進(jìn)入發(fā)動機(jī)缸體水套。盡量地靠左邊是為了避開右側(cè)的加冷卻液口，并且保證進(jìn)水管的布置以及散熱器與后面發(fā)動機(jī)的空間位置關(guān)系。根據(jù)附表（）得，散熱器進(jìn)出水管的規(guī)格尺寸。初步選用直徑34mm的進(jìn)水管，再根據(jù)要求進(jìn)水管安裝部分的外徑必須大于進(jìn)水管內(nèi)徑1mm。故散熱器進(jìn)水口的外徑35mm，內(nèi)徑為33mm。進(jìn)水口外徑上分布有3圈斜齒環(huán)，它是為了保證進(jìn)水口與進(jìn)水管的裝配牢固性而設(shè)計的。2.4.2下貯水箱的設(shè)計下貯水箱又稱出水室，冷卻液由進(jìn)水室自上而下流經(jīng)散熱器芯部進(jìn)入出水室。下貯水箱上接有冷卻液流經(jīng)冷卻水泵進(jìn)入發(fā)動機(jī)缸體水套的管道，還有更換

21、冷卻液是的排水閥?？紤]到散熱器的整體尺寸與安裝關(guān)系，再結(jié)合散熱器芯部的尺寸參數(shù)設(shè)計散熱器出水室的結(jié)構(gòu)尺寸如圖（）所示。 圖（）散熱器下貯水箱結(jié)構(gòu)示意圖 1、箱體 2、冷卻管對接口 3、出水口 4、放液口 5、底座螺釘圖中，散熱器出水室水平長度為556mm是根據(jù)散熱器芯部44排高頻對焊管加45排管帶的尺寸和再加上散熱器左右框架及安裝冷卻風(fēng)扇護(hù)風(fēng)罩的之家的尺寸而定的。散熱器出水室的水平寬度為44mm。這是根據(jù)散熱器管帶的寬度在考慮到與散熱器框架與整體布局而定的。散熱器進(jìn)水室豎直高度為44mm。這是考慮到散熱器進(jìn)水室上焊裝有與發(fā)動機(jī)水泵連接的出水水管口，與散熱器整體的懸掛空間及美觀性為出發(fā)點(diǎn)的。散熱

22、器出水室出水管口內(nèi)腔與出水室下底面相切，這是考慮到散熱器出水順暢，同時來自整個散熱器內(nèi)的水壓也減輕了冷卻系統(tǒng)水泵的工作阻力。出水管口還盡量靠右，這是考慮到整個冷卻系統(tǒng)的布置，發(fā)動機(jī)進(jìn)水管的布置以及散熱器與發(fā)動機(jī)的空間位置。根據(jù)附表（）得，散熱器進(jìn)出水管的規(guī)格尺寸。初步選用直徑34mm的進(jìn)水管，再根據(jù)要求出水管安裝部分的外徑必須大于純水管內(nèi)徑1mm。故散熱器出水口的外徑35mm，內(nèi)徑為33mm。出水口外徑上分布有3圈斜齒環(huán)，它是為了保證出水口與進(jìn)水管的裝配牢固性而設(shè)計的。位于左下邊的帶內(nèi)管螺紋的為散熱器的放水閥。放水閥是在更換冷卻流時打開讓散熱器內(nèi)的冷卻液流出的閥門。因此它的內(nèi)徑也與散熱器出水室

23、的下底面相切，用以保證放水時散熱器內(nèi)的冷卻液能徹底的排凈以及放水時的出水壓力。它外徑為8mm，內(nèi)徑為5mm,是考慮到出水閥的規(guī)格尺寸而定的。在進(jìn)水室下部兩錐斜面上相距中心233mm處于對稱的分布有兩個底座螺釘。底座下表面相切有在螺釘上穿著的柔性墊片，用以吸陣，保證整個散熱器懸掛的穩(wěn)定性。2.4.3散熱器蓋設(shè)計現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)強(qiáng)制循環(huán)水冷系統(tǒng)都用散熱器蓋嚴(yán)密的蓋在散熱器冷卻液口上，使水冷系統(tǒng)成為封閉系統(tǒng)，通常稱這種水冷系統(tǒng)為閉式水冷系統(tǒng)。密閉式水冷系統(tǒng)可使系統(tǒng)內(nèi)的壓力提高98196kpa，冷卻液的沸點(diǎn)也相應(yīng)的提高到120左右，從而擴(kuò)大散熱器與周圍空氣的溫差，提高了散熱器的換熱效率。在散熱器換熱能力

24、增強(qiáng)的前提下就可以相應(yīng)的減小散熱器的尺寸，以達(dá)到材料和質(zhì)量的進(jìn)一步優(yōu)化。此外，閉式水冷系統(tǒng)可以減少冷卻液外溢及蒸發(fā)損失。散熱器蓋得作用是密閉水冷系統(tǒng)并調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作壓力。當(dāng)散熱器蓋蓋在散熱器加冷卻液口上并鎖緊時，散熱器蓋的上密封襯墊在壓力閥彈簧的作用下與加冷卻液口上的上密封面貼緊，散熱器蓋的下密封襯墊在壓力彈簧的作用下與冷卻液口的下密封面貼緊，這時水冷系統(tǒng)被密封。散熱器蓋的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖 （） 所示。 圖（）散熱器蓋結(jié)構(gòu)及工作原理圖當(dāng)發(fā)動機(jī)工作時，冷卻液的溫度逐漸升高，冷卻液的體積膨脹，使水冷系統(tǒng)內(nèi)的壓力增高。當(dāng)壓力超過預(yù)定值時，壓力閥開啟，一部分冷卻液經(jīng)溢流管流入補(bǔ)償水箱，以防止冷卻液脹

25、裂散熱器。當(dāng)發(fā)動機(jī)停機(jī)后，冷卻液的溫度下降，水冷系統(tǒng)內(nèi)的壓力也隨之降低。當(dāng)壓力低于大氣壓力出現(xiàn)真空時，真空閥開啟，補(bǔ)償水箱內(nèi)的冷卻液流回散熱器，可以避免散熱器被大氣壓力壓壞。補(bǔ)償水箱內(nèi)的液面有時升高，有時降低，而散熱器缺總是被冷卻液充滿。在壓力閥和真空閥的作用下補(bǔ)償水箱還可以消除水冷系統(tǒng)中的所有氣泡。不論水冷系統(tǒng)中有空氣泡還是水蒸汽泡，都會降低傳熱效率，當(dāng)水冷系統(tǒng)中有空氣泡時還會增加金屬被腐蝕的危險。因此散熱器蓋的設(shè)計也至關(guān)重要。（1）散熱器蓋基本參數(shù)的設(shè)計由于散熱器蓋是嚴(yán)密的蓋在散熱器加液口上的，因此散熱器蓋蓋體與加液口的外徑保證尺寸上的配合。散熱器蓋上的密封襯墊在壓力閥彈簧的作用下與加冷卻

26、液口上的上密封面貼緊，因此上密封襯墊的尺寸與加液口上密封面的尺寸也存在對應(yīng)關(guān)系。散熱器蓋的下密封襯墊在壓力彈簧的作用下與冷卻液口的下密封面貼緊，因此下密封襯墊的尺寸與加液口下密封面的尺寸也存在對應(yīng)關(guān)系。 圖（）散熱器蓋結(jié)構(gòu)圖 1、散熱器蓋 2、上密封襯墊 3、壓力彈簧 4、下密封襯墊 5、真空閥 6、壓力閥 散熱器蓋要能完全的套在加冷卻液口上，故她的內(nèi)徑應(yīng)略大于加冷卻液口得外徑。上密封襯墊是蓋在加冷卻液口的上密封面上的，為了保證上下密封面的密封效果，在根據(jù)加冷卻液口上密封面的尺寸參數(shù)，取散熱器蓋上密封襯墊的內(nèi)外徑分別為：32mm、36mm。上下密封襯墊間的距離是根據(jù)加液口上下密封面間的距離與散

27、熱器蓋蓋上后的預(yù)壓力而取20mm。下密封襯墊與加液口下密封面之間的密封程度要求比較高，因為冷卻系統(tǒng)內(nèi)的壓力是考散熱器蓋下密封面所受彈簧的推理決定的。考慮到冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)內(nèi)壓力過高泄壓時，下密封面要向上滑行以打開加液口，因此下密封襯墊應(yīng)盡量厚且直徑略小于加液口小徑。（2）壓力閥彈簧的參數(shù)設(shè)計預(yù)設(shè)閉式水冷系統(tǒng)在系統(tǒng)內(nèi)壓力提高160kpa時，壓力閥開啟，一部分冷卻液經(jīng)溢流管流入補(bǔ)償水箱。已知：散熱蓋器蓋下密封面受冷卻系統(tǒng)內(nèi)壓力的面積 根據(jù)情況當(dāng)冷卻系統(tǒng)內(nèi)壓力超過160Kpa時，系統(tǒng)內(nèi)壓力推動散熱器蓋內(nèi)的下密封襯墊直到溢流閥被打開開始泄壓。故可知彈簧的最大工作載荷 取Fmax=52N根據(jù)加冷卻液口上

28、下密封面之間的距離與附表（）普通圓柱螺旋彈簧尺寸系列（/1358-1993）選取彈簧的自由長度=24mm.在安裝載荷FMIN作用下彈簧被壓縮H1=20mm，其壓縮變形量。在最大載荷FMAX的作用下彈簧長度減到H2=10mm，其壓縮變形量。故彈簧的工作行程。根據(jù)工作情況及具體條件選定材料為碳素鋼，在附表（ ）彈簧材料及其許用應(yīng)力可以得出：所選類碳素鋼彈簧鋼絲的許用應(yīng)力，再由附表（ ）彈簧鋼絲的拉伸強(qiáng)度極限(GB/T4357-1989)可得鋼絲直徑d=1.2mm的碳素鋼的拉伸強(qiáng)度極限在1620-1960之間，取1900mpa。根據(jù)安裝空間及附表（ ）普通圓柱螺旋彈簧尺寸系列（GB/T1358-19

29、93）選取彈簧的中經(jīng)D=12mm。再由附表（ ）常用旋繞比C值及附表（）選取彈簧絲直徑1.2mm,C取10。故彈簧的曲度。試算彈簧絲直徑d 故所選d符合設(shè)計要求。根據(jù)變形條件求出彈簧的工作圈數(shù)對于壓縮彈簧所設(shè)計的彈簧的各種參數(shù)如表（）名稱公式值（mm）中徑DD=Cd12內(nèi)徑D1D=D-d10.8外徑D2D=D+d13.2旋繞比C10壓縮彈簧長細(xì)比bb=2自由長度H024工作長度h10有效圈數(shù)n3.42節(jié)距p5.2螺旋角244散熱器放液閥設(shè)計放水閥是更換散熱器冷卻液以及維修排放冷卻液不可缺少的一個部件，它要求能耐150多度的高溫，耐腐蝕，耐高壓，有很好的密閉型。根據(jù)散熱器放水閥口的位置及閥口開關(guān)

30、的操作方式以及球閥：結(jié)構(gòu)簡單，開關(guān)迅速，操作方便，體積小，重量輕，零部件少，流體阻力最小，密封性好的特點(diǎn)，通常，在雙位調(diào)節(jié)、密封性能嚴(yán)格、磨損、縮口通道、啟閉動作迅速、高壓截止（壓差大）、低噪音、有氣化現(xiàn)象、操作力矩小、流體阻力小的管路中，推薦使用球閥，因此散熱器的放水閥采用速開速閉的球閥結(jié)構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)與尺寸見圖（）。 圖（）放水閥結(jié)構(gòu)示意圖1、閥體 2、調(diào)整墊 3、閥蓋 4、閥芯 5、密封圈 6、填料墊 7、填料 8、壓緊套 9、扳手 10、閥桿3散熱器材料在選擇散熱器的材料時，主要考慮以下幾點(diǎn)：傳熱性能好、抗腐蝕能力強(qiáng)、具有足夠的強(qiáng)度、有良好的釬焊性能、易于加工成型及好的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)以上要求，散熱器行業(yè)一直以銅及銅合金作為制造散熱器的主要材料。銅散熱器的散熱管的材料一般采用H9