發(fā)動機散熱器

一種發(fā)動機換熱裝置發(fā)動機散熱器01研制背景發(fā)展簡史基本結構原理設計要求散熱器材料目錄030502040607散熱方法基本性能散熱介質散熱器布置位置目錄0908010基本信息發(fā)動機散熱器，又叫發(fā)動機水箱，是水冷式發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的關鍵部件。通過強制水循環(huán)對發(fā)動機進行冷卻，是保證發(fā)動機在正常溫度范圍內連續(xù)工作的換熱裝置。研制背景研制背景發(fā)動機一般使用內燃機，內燃機是通過燃燒所產生的熱能來作功。但是，有效動力僅僅是燃料所具有的全能量的30%～40%，剩下的能量作為排氣熱損失、機械摩擦熱損失而耗損。尤其是為了保持氣缸、氣缸蓋、進排氣門的適當溫度，需對內燃機各部位進行冷卻，從而作為冷卻液損失也損失了熱能。原理原理散熱器是利用冷卻液損失熱能進行工作的，為了保證內燃機的適當溫度，冷卻水損失熱能是不可缺少的。一般靠發(fā)動機所帶動的水泵來使冷卻水在發(fā)動機各部位強制循環(huán)，冷卻液吸收發(fā)動機產生的熱量并將其散發(fā)到空氣中的裝置就是散熱器。此散熱量大約占發(fā)動機全部發(fā)熱量的20%～30%。發(fā)展簡史發(fā)展簡史1901年，美國出現(xiàn)了第一臺發(fā)動機散熱器；1904年，在英國開始大批量生產發(fā)動機散熱器；1935年，日本開始發(fā)展發(fā)動機散熱器工業(yè)；1956年，中國一汽工廠開始生產發(fā)動機散熱器。設計要求設計要求散熱器的設計以符合發(fā)動機在正常工作范圍的散熱量需要設計，同時，應滿足車輛安裝需求的最小空間和維護方便等內容綜合考慮。（1）散熱能力能滿足發(fā)動機在各種工況下的需要；（2）冷卻系統(tǒng)消耗功率小，且熱機快；（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?；窘Y構基本結構散熱器由上水室、下水室、散熱器芯等組成。散熱器上水室頂部有加水口，冷卻水由此注入整個冷卻系并用散熱器蓋蓋住。在上水室和下水室分別裝有進水管和出水管，進水管和出水管分別用橡膠軟管和氣缸蓋的出水管和水泵的進水管相連，這樣，既便于安裝，而且當發(fā)動機和散熱器之間產生少量位移時不會漏水。在散熱器下面一般裝有減震墊，防止散熱器受振動損壞。在散熱器下水室的出水管上還有放水開關，必要時可將散熱器內的冷卻水放掉。1、風扇（1）作用：提高流經散熱器的空氣流速和流量，以增強散熱器的散熱能力并冷卻發(fā)動機附件。（2）安裝位置：風扇多為軸流式，裝在發(fā)動機與散熱器之間，與水泵同軸驅動。風扇用螺釘安裝在水泵軸前端的皮帶輪或凸緣盤上。（3）風扇扇風量的相關因素：風扇的扇風量主要與風扇的直徑、轉速、葉片形狀、葉片安裝角及葉片數(shù)目有關。散熱器材料散熱器材料在選擇散熱器的材料時，主要考慮以下幾點：傳熱性能好、抗腐蝕能力強、具有足夠的強度、有良好的釬焊性能、易于加工成型及好的經濟性。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H90黃銅帶，其厚度為0．01～0．20mm。管片式散熱器散熱片的料一般采用H62、H68黃銅帶，其厚度為0．08～0．10mm；管帶式散熱器散熱帶的材料一般采用T2、T3紫銅帶，其厚度為0．045-0．08mm。為了減輕散熱器的質量和降低成本，在強度允許的情況下，散熱帶的材料厚度允許做到0．045mm。

散熱方法散熱方法來自發(fā)動機水套的熱水，自上而下或橫向的被分成許多小股并將其熱量散給周圍的空氣。增大散熱面積，加速水的冷卻。冷卻水經過散熱器后，其溫度可降低10～15℃，為了將散熱器傳出的熱量盡快帶走，在散熱器后面裝有風扇與散熱器配合工作。冷卻強度調節(jié)：強制式水冷卻系統(tǒng)的冷卻強度，一般受發(fā)動機運轉速度，曲軸、水泵和風扇的轉速及外界氣溫的影響。當使用條件變化時，如外界氣溫高，發(fā)動機在低速大負荷情況下工作，要求冷卻強度要強，否則發(fā)動機易于過熱。而當外界氣溫低，發(fā)動機負荷又不大時，其冷卻強度應弱些，不然就會使發(fā)動機過冷。因此，要保證發(fā)動機在最佳的溫度下工作，不出現(xiàn)過熱過冷現(xiàn)象，就必須能根據(jù)使用條件的變化自動調節(jié)發(fā)動機冷卻強度。冷卻強度的調整方法：一是改變流經散熱器的空氣流量和流速---自動風扇離合器，百葉窗開合二是改變冷卻液的流量和循環(huán)路線----節(jié)溫器開啟大小，水泵。

散熱介質散熱介質散熱器里面的冷卻水不是單純的水，而是由水（符合飲用水質量）、防凍液（通常為乙二醇）和各種專門用途的防腐劑組成的混合物，也稱為冷卻液。這些冷卻液中的防凍液含量占30%～50%，提高了液體的沸點，在一定工作壓力之下，轎車冷卻液的允許工作溫度可達攝氏120度，超過了水的沸點且不容易蒸發(fā)。發(fā)動機廣泛使用封閉式冷卻介質，一般都使用加入防腐添加劑的防凍液，它比普通自來水對冷卻系金屬的腐蝕性要小很多，并有利于提高散熱性能。封閉式冷卻系，可保證發(fā)動機長時間不加冷卻液，在使用中必須保證密封才能收到效果。膨脹水箱內冷卻液不能注滿，加注1/2即可。使用2年后放出過濾，調整成分和冰點后繼續(xù)使用。如果冷卻系加注的是自來水，冬季如車輛露天停放，應在晚上將散熱器和氣缸體內的水放凈，防止凍壞散熱器和發(fā)動機。冷卻水流凈后，再起動發(fā)動機運轉1～2分鐘，排除水泵內存水，否則水泵內有水，會在水封處結冰，次日起發(fā)動機水封會損壞，造成水泵漏水。

基本性能基本性能散熱器的基本性能是由低溫流體的空氣和高溫流體的水進行熱交換前后的各種溫度和熱量而表征的。它是由散熱器入口的空氣和水的溫度、散熱器的整個散熱面積、熱通過率、各流體（空氣、水）受到熱量時空氣吸熱后的溫度、水放熱后的溫度以及水的放熱量（空氣的吸熱量）來所決定的。放熱量與所需的目標溫度是否－致，是決定散熱器的基本性能的基礎。散熱器布置位置散熱器布置位置貨車散熱器一般采用縱流水結構，因為貨車的布置空間也較寬裕。而且縱流水結構的散熱器強度及懸置的可靠性較好，轎車多采用散熱器橫流水結構，因為轎車車身較低，空間尺寸緊張。橫流水結構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面積。散熱器分成水冷和風冷兩種冷卻形式，風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：散熱器通常為四點懸置，也可以采用三點懸置。其中主懸置點為2個，輔助懸置點為2個或1個。所有懸置點應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度。主懸置點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到減震的目的。主懸置點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行剛性連接