毕业论文-紧凑级轿车发动机及其匹配部件设计.docx

摘 要汽车在正常的工作中，其发动机产生大量的热，这些热量必须散去以保证发动机正常工作。本设计选用紧凑型汽油机为模型，计算该发动机在额定功率工况下的工作过程，对该发动机散热器及其匹配部件的参数进行计算并对其总体布置方案进行设计。对发动机散热器、水泵、节温器进行了一系列的计算、选型、布置设计和匹配研究。结果表明，本设计所选择的各个部件都符合所选汽油机的冷却要求，保证了该汽油机在各种环境下都能工作在最佳温度范围内。关键词:冷却系统；散热器；水泵；节温器ABSTRACTThe engine radiator and its matching parts constitute the engine cooling system .Ensuring the normal operation of the engine under various working conditions. This design uses engine as the model .After calculating the overall working process of the engine, the parameters of the matching parts of the engine cooling system are calculated, and then the model selection and assembly are carried out. A series of calculation, type selection, layout design and matching research are carried out on engine radiator, water pump and thermostat. The matching parts selected in this design meet the requirements of engine cooling system. It is the engine that can work normally under any circumstances.KEYWORDS: cooling system; radiator; water pump; thermostat目录摘 要3ABSTRACT41绪论71.1毕业设计的背景及目的71.2有关发动机冷却系统的研究71.2.1国外研究状况及成果71.2.2国内研究现状及结果81.3本次设计的主要内容92发动机机工作过程计算102.1已知条件102.2参数选择102.3额定工况工作过程计算112.3.1气缸排气过程：112.3.2气缸进气过程：112.3.3气缸压缩过程：112.3.4燃烧过程：122.3.5膨胀过程132.3.6发动机性能指标133冷却系统的设计143.1冷却系统在发动机中的作用143.2 发动机冷却系统设计要求143.3冷却系统参数选取和设计方案143.3.1进入冷却系统的热量，根据公式:153.3.2冷却水的循环量153.3.3散热系冷却空气需要量153.4 散热器设计及选型163.4.1散热器正面积163.4.2散热器水管数173.4.3传热系数173.4.4散热器的散热表面积173.4.5散热器芯部的厚度173.4.6散热级的结构183.4.7选取散热器183.5水泵的设计及选型193.5.1水泵的泵水量203.5.2泵水压力203.5.3叶轮进水孔半径213.5.4叶轮外缘水流的圆周速度213.5.5叶轮外缘半径213.5.6叶片宽度213.5.7进口安装角223.5.8水泵消耗的功率223.5.9水泵平面图223.5.10水泵的选取233.6发动机冷却系统的调节机构233.6.1冷却系统的调节方法233.6.2节温器的选型24结论27致谢291绪论1.1毕业设计的背景及目的紧凑级轿车是现在社会所需要的，所以汽车发动机需要紧凑的设计和更大的单位体积功率,发动机强化程度也必须越来越高,而且发动机产生的热流密度也随之增大, 发动机高功率下的冷却及热平衡的问题是现在发动机领域所面临的最大的难关,当代发动机需要提供更高的输出功率,还要具有良好的适用性和经济性。此外,日益严峻的环境问题对汽车的排放标准又有很高的要求。所以发动机散热系统的改革是刻不容缓的。如果发动机的散热系统不能满足汽车所需要的功能，这个问题是十分严重的。发动机在高负荷运动时，产生巨大热量，冷却系统需要帮助发动机降低温度，发动机部分负荷时所产生的热量较小，冷却系统也需要控制其散热功能。发动机怠速时燃油消耗比较大，污染物排放相对较多。现代发动机的设计需要考虑很多方面，比如发动机怠速，发动机冷启动时的情况是怎样，这些都需要考虑。发动机的散热系统在整个发动机的设计中都有着举足轻重的地位。现在发动机的冷却系统只能有限地调节发动机的热量分布。改善发动机的热效率，提高汽车整体性能与冷却系统的改革密切相关。1.2有关发动机冷却系统的研究1.2.1国外研究状况及成果早期发动机的发展主要在国外，最早提出的发动机冷却系统有很多缺陷，其系统是利用水天然的物理性质来进行冷却，它不能直接控制水的流速和流量，汽车启动需要长时间的热车，同时，在天冷的时候，发动机长期处于低温不良的工作状态。1910年，汽车发动机水冷系统开始配备水泵来驱动冷却液在系统内部流动；1922年，节温器开始使用，现代汽车发动机冷却系统的雏形基本形成。1970年左右，钎焊式水箱开始出现并批量应用到汽车上。同等散热面积的条件下，钎焊水箱比机械胀管水箱的散热效率要提高2030%。水箱的作用在发动机冷却系统中是不可替代的，它也是冷却系统中最重要的组成部件之一，国外最早使用铁作为水箱的材料，但是经过长时间的使用发现铁制水箱有很多缺点。直到二十世纪四十年代左右以铜做材料制成的水箱出现在大众的视野中。金属铜的各项性能都比铁的性能好，它具有更好的延展性，可塑性，散热性能好，便于维修。但是也有不足之处，铜材料成本更高，重量大，更加稀有。因此，随着日益严峻的环境问题，汽车制造更加紧凑更加注重舒适性，经济型，铜质水箱已经不能够满足这些条件。铝制水箱的应用越来越广泛，并逐步替代铜水箱应用到各种车辆之上。铝制水箱的性能比铜制水箱更加优质，铝材料的成本更低，制造工艺更加简单，但是也有些不足之处，铝的散热性能没有铜好。二十一世纪初期，一种新的水箱制作概念提出，就是无主片全铝水箱，它是由宝马集团提出的，并且批量生产应用到汽车发动机冷却系统中。无主片全铝水箱更加适合新时代汽车工艺，它占用的空间较小（全铝水箱的主片和塑料水室全部被去除，比传统水箱更加小巧），重量较轻，便于维修，散热效果好；不足之处是这种水箱制造起来更加麻烦，制造工艺繁琐，同时，这种水箱去除了主片和其他部件，在汽车实际使用过程中，或者在运输水箱的过程中，产生的一些震动，导致无主片全铝水箱出现变形而且还有漏水的现象。二十世纪八十年代初期美国发行了一份专利文件首次提出了电动冷却风扇概念，该专利也提出了电动风扇的转动需要根据电动机负荷情况做出改变，另外其他国家在专利（N8510951A）中提出了在散热器前方设置通风口和空气输出口，提高散热器的散热效能。1999年，法国Valero公司提出新的智能热调节系统，改善发动机的冷却性能。20世纪70年代，美国、日本、等国家提出了“绝热发动机”概念，其基本思路是对发动机燃烧室表面喷涂上耐高温陶瓷，从而减少散热损失。经过了几十年的创新发展，高温陶瓷零件在发动机散热方面取得了较大成功。绝热发动机的整机热效率高达40%，复合式绝热发动机的整机热效率更是达到了40%以上。对冷却系统的进步做出了巨大贡献1 卢广峰 郭新民 孙运柱 尹克荣 牟晓玉. 汽车发动机冷却系统的发展与现状D.农机化研究, 2002.1。冷却液作为发动机冷却系统的冷却介质，冷却液又名防冻液。冷却液性能的好坏直接关系到发动机的散热。冷却液由水、防冻剂、添加剂三部分组成，按其组成成分不同分为三种，分别是酒精型、甘油型、乙二醇型。乙二醇冷却液由乙二醇、少量抗泡沫剂、防腐蚀剂组成。因为乙二醇易溶于水，其最低冰点可达-68，乙二醇冷却液具有很好的性能，是一种十分理想的冷却液，目前国内外发动机所使用的和市场上所出售的冷却液几乎都是这种乙二醇型冷却液2 黄孙俊. 汽车冷却液的正确使用J.汽车维护与修理,2000.2。1.2.2国内研究现状及结果试验研究和计算机模拟数值研究是国内对发动机冷却系统的研究主要手段。在冷却液流动的领域，采用多普勒测速仪（LDV）测量发动机缸盖冷却液流动，得到了冷却水在平行于缸盖和缸体结合面之间的二维流场；利用流动显形法计算出冷却水流动的二维流场，通过研究冷却流场改进了水腔设计3 刘德彬. 现代车用发动机冷却系统研究状况及发展趋势J.2010.3。通过计算机模拟数值研究，利用CFD以及有限元耦合分析技术进行模拟冷却液流场，随着各种商业软件的来发和使用，计算机模拟技术已经成为研究复杂的水腔内结构的重要研究手段。自主品牌长城汽车近年来也在发动机冷却系统方面取得了许多技术成果，如，充钠气门，通过在气门内充入金属钠，利用比热较大的钠快速吸收和传递热量，降低气门的在恶劣工作环境下的温度；如无极变速风扇，相比传统的2级或3级转速的散热器风扇，该技术可以做到风扇转速的无极调节，进而可以精细地调节冷却系统的散热量。在现在的研究领域中，出现了发动机常规冷却机理中的强化冷却措施，如排气门的“钠冷”、活塞的“內油冷”以及喷油嘴的“內油冷”等内冷技术。另外，例如乳化柴油、进气引气、进气喷水、过量空气冷却等一些节油技术也具有内部冷却功能4 成晓北 潘立 鞠洪玲. 现代车用发动机冷却系统研究进展J.2008.4。总之，汽车发动机冷却系统正在由机械化逐渐向电控及智能化发展，一些新的工艺和技术不断在冷却系统上得到发挥和应用，各个冷却系统机构之间的协调性不断地提高，冷却装置的体积和重量不断向轻量化发展。精确冷却系统、分流式冷却系统、可控式冷却系统等新旧概念在冷却系统运用中得到了高度的配合统一。1.3本次设计的主要内容所选汽油机的冷却系统采用强制循环式冷却系统，本设计通过对冷却系统各个部件的精确计算然后对其进行选型，然后根据所选的构件确定冷却系统的总体布置方案，最后利用绘图软件画出布置图。在冷却系统的总体参数上，主要针对散热量、冷却水循环量、冷却空气需要量、泵水量等进行计算，再展开对散热器、冷却水泵的计算及选型，节温器的选型，确定参数后，对比市场上已经成型的产品进行选择，选择的产品应该符合所选汽油机冷却系统的实际需要和相匹配车辆的尺寸要求。计算完成后，再对冷却系统的其它组件进行设计。最后，根据所选择的部件再对冷却系统的总体布置进行设计，合理安排冷却水的流动路线，科学规划各个部件的位置分布，画出布置图。2发动机机工作过程计算2.1已知条件所选汽油机基本参数名称所选汽油机缸径D=75mm活塞行程S=90mm连杆长度L=135mm压缩比=9.5点火提前角上止点前8进气门提前开12进气门滞后关68排气门提前开72排气门滞后关10燃烧室型式半球形燃烧室发动机型式四冲程、水冷缸数i=4大气压力P0=0.1MPa大气温度T0=288Kgc0.845gh0.155g00最大扭矩Ttq=135Nm额定功率Pe=72kw额定转速N=6000rmin2.2参数选择根据汽油机实验数据和统计资料，结合机型具体条件，选定参数如表所示：名称参数过量空气系数 =0.90热利用系数 z=0.86机械效率 m=0.88示功图丰满系数 i=0.902.3额定工况工作过程计算2.3.1气缸排气过程：排气压力：pr=1+0.3nnh=1+0.360006000=1.3bar排气温度：Tr=850+350*nnh=850+35060006000=1200K2.3.2气缸进气过程：(1)进气终点压力：pa=0.8p0=0.81=0.8bar(2)残余废气系数：=t0+ttrprpa-pr=288+1212001.39.50.8-1.3=0.049(3)进气终点温度：Ta=（t0+t+*tr)1+=(288+12+0.0491200)1+0.049=342K(4)充气效率:v=-1*pa*Tapa*T0*1+=9.59.5-10.834212881+0.049=1.0112.3.3气缸压缩过程：(1)平均多变压缩指数：n1=1.38-0.03*neN=1.35(2)压缩终点压力：Pc=Pa*n1=0.89.51.33=15.976bar(3)压缩终点温度：Tc=Ta*n1-1=3429.51.33-1=718.911K2.3.4燃烧过程：(1)理论所需空气量：L0=10.21(gc12+gh4-g032)=10.21(0.84512+0.1554-0)=0.519kmol/kg(2)新鲜空气量：M1=*L0+1Mr=0.90.519+1115=0.476kmol/kg(3)理论上完全燃烧(即a=1)时的燃烧产物:M2=gc12+gh2+0.79*L0=0.84512+0.1554+0.790.519=0.520kmol/kg(4)理论分子变更系数：0=m1m2=0.5200.476=1.09(5)实际分子变更系数：=0+1+=1.09+0.0491+0.049=1.085(6)燃烧终点温度：A=3.7+3.3*a*10-4*4.1868=3.7+3.30.910-44.1868=2.7910-3B=4.4+0.62*a*4.1868=4.4+0.620.94.1868=20.758Hu=44100KJ/KgHU1=580001-0.9=5800KJ/KgC=*(Hu-Hu1)*m1(1+r)+(CV1+Tc)=0.86(44100-5800)1.0850.476(1+0.049)+(21.7+718.911)1.085=61487最高燃烧温度：TZ=(B2-4*A*C)12-B(2*A)=(20.7582-42.7910-361487)12-20.75822.7910-3=2698.75K压力升高比：=*TZTC=1.0852698718.911=4.07燃烧压力：Pz=*Pc=4.0715.976=65bar2.3.5膨胀过程(1)平均多变膨胀指数n2=1.14+0.035*nhn=1.14+0.03560006000=1.175(2)膨胀终点压力：Pb=Pzn2=659.51.175=4.614bar(3)膨胀终点温度：Tb=Tzn2-1=2698.759.51.175-1=1819K2.3.6发动机性能指标(1)平均指示压力:Pi=pc-1*n2-1*1-1n2-1-1n1-1*1-1n1-1=11.3barPi=i*Pi=10.17bar(2)指示热效率：i=8.314*L0*T0*PiHu*P0*v=8.3140.90.51928810.174410011.011=0.3(3)有效热效率：e=m*i=0.880.3=0.27(4)有效燃油消耗率：be=3.6106Hu*e=3.6106441000.27=302g(kWh)(5)平均有效压力：pe=pi*m=10.170.88=8.9bar(6)发动机有效功率：Ne=i*Vh*Pe*n1200=40.3971660001200=71kw3冷却系统的设计3.1冷却系统在发动机中的作用发动机在工作过程中由于燃料的燃烧会产生极大的热量，零件经过加热后会增加他们的磨损。所以在这种情况下必须对发动机进行降温，减小高温对各部分零件的损害。如果不进行有效的降温，零件的磨损会对发动机整体带来极大的损害，降低发动机的耐久性和可靠性等，但是在发动机的热量散发不是很大时，冷却系统则需根据当时工况做出改变，所以发动机的冷却系统就是保证发动机可以在各种工况下正常工作。3.2 发动机冷却系统设计要求良好的发动机冷却系统，应满足下列要求：(1)发动机在各种工况、温度及气候下都能正常工作。保证发动机的各部分正常工作。(2)发动机冷却系统的耗能尽量减少，保证汽车在最短时间内达到最佳工作状态。(3)体积小，便于拆装，便于维修。(4)成本低，低耗材，使用寿命长5 于恩中 孙彦君 吴明 徐伟峰 李政. 发动机后置客车冷却系的总体布置与设计J.2006.5。3.3冷却系统参数选取和设计方案此设计采用闭式强制循环式冷却系统。闭式强制循环式冷却系统由缸体缸盖、散热器、水泵、节温器、风等零件组成。本设计是以散入冷却系统的热量w为原始数据，计算冷却系统的冷却水循环水量、冷却空气量等数据为标准，选取合适的零件。发动机主要参数选取如表发动机主要参数发动机类型所选用发动机气缸直径与行程75.0mm90.0mm发动机排量1600ml压缩比9.5:1有效功率71kw最大扭矩135Nm3.3.1进入冷却系统的热量，根据公式:w=AgePeHu3600=0.250.30271441003600=65.666kJsA热能传给冷却系的分数,A=0.25Hu低热值44100kJkgge有效燃油消耗率302g(kwh)Pe有效功率71kW。3.3.2冷却水的循环量发动机散走的热量确定完后，然后确定冷却水循环量qvw=WtWWcW=65.666910004.187=1.710-3m3stW冷却水再循环系统中所容许的温升， tW=9W水的密度，W=1000kgm3cW水的比定压热容，cW=4.187kJ(kg)。3.3.3散热系冷却空气需要量 冷却空气的需要量取决于发动机所散出的热量，qv为发动机散热量。发动机的散热量等于进入冷却系统的热量w，所以qv=wtaacp=65.666251.011.047=2.483m3sta冷空气进出温差，取ta=25a空气密度，一般取1.01kgm3cp空气的比定压热容，一般取1.047kJ(kg)3.4 散热器设计及选型发动机的散热器主要有散热器的芯部以及上下水箱构成。市场上最常用的散热器芯部有两种，分别是管带式结构和管片式结构。散热器芯部要满足几个条件，与空气的接触面大，占用的面积小，受到的空气阻力小。所以水管大多是扁平的。大大增了散热器芯部的散热效率。目前市场上大多采用管片式结构散热器，但是它的制造工艺较为繁琐。坏了的水管不好修复只好焊死，通常若有20%的管子堵死就要更换新的芯部。管带式结构刚度和强度不如管片式，零件数少，制造方便，散热效果好，但空气阻力较大。它在新型汽车上应用愈来愈多。散热器的散热性能的好坏根据传热系数KR来评价，KR的意思是当水与空气之间的温差为1时，冷却水与1m2空气相互接触传热1s所散走的热量。传热系数受到很多方面的影响比如，水的流速，空气的流速，散热器结构及材料等6 张杰. 简述发动机冷却系统及散热量的计算C.2004.6。管片式散热器采用公共散热片，对散热片的冲孔精度要求高，不然就不能保证焊缝质量。当散热片管子接触不良时，散热系数会下降2530%。管带式结构工艺性要好得多，适于大量生产。散热器的材料及焊缝的工艺质量对KR有很大影响。目前散热器的选材基本是黄铜或者紫铜，因为它们具有良好的导热性、耐磨性、焊接性，但是黄铜和紫铜都是贵重的有色金属，成本高，价格昂贵。所以为了节约资源，降低成本，水管和散热片的厚度已减到最低限度，目前水管壁厚为0.10.2mm，散热片厚度为0.060.1mm。散热器水箱都由0.8mm的钢板或黄铜冲压而成，当散热器的尺寸较大时，需用厚度为1.01.5mm的板料进行冲压。上水箱的高度取60100mm最为合适，散热器需弹性支承。3.4.1散热器正面积散热器正面积ARAR=qvva=2.4836=0.38m2式中， qv冷却空气需要量va空气流速，取6ms。 AR=0.20.4m2。3.4.2散热器水管数冷却水管数计算公式如下t=qvwvwAf0=1.710-30.73.810-560式中，t冷却水管数； qvw冷却水循环量； vw水管中的水流速在0.60.8ms内，取0.7ms； Af0水管直径219mm，得水管横截面积为3.810-5m2。3.4.3传热系数传热系数KR的大小直接影响散热器的优劣，KR越大，散热效能越好，越小，散热效能越差。传热系数的大小受很多方面的影响，各种各样的因素都会导致传热系数的改变。散热器芯部材料的选取很重要，不同金属材料的性能不同，散热系数也各有高低。此次我们选用紫铜管片，传热系数KR经过查阅为0.11。3.4.4散热器的散热表面积A=wKRt=65.6660.1140=13.7m2式中，t=tw-ta。式中，tw=tw1-tw2；ta=ta1+ta2。式中，tw1=97； ta1=40；tw=9； ta=25。由于各种外界因素的影响散热面积A0要比A计算稍大一些，通常取：A0=A=1.113.7=15.07m2式中，=1.1。3.4.5散热器芯部的厚度lr=A0AR=15.070.385000.07m2式中=500散热器的参数如表所示：发动机型号有效功率散热面积芯部正面积散热管数设计所选用发动机71kw15.07m23.810-5m2603.4.6散热级的结构管片式散热器如图所示：3.4.7选取散热器根据以上散热器的参数和风扇的参数，在网上查询市场上已经成型的散热器相关产品，本设计选取了重庆弘美制冷设备有限公司QLZ-9R型散热器带电子风扇总成，如图所示：散热器参数参数名称参数大小产品型号QLZ-9R产品材料铝塑散热量(kw)80(110%)尺寸(mm)100080080散热器正面积(m2)0.4风扇散热量(m3s)2.5适用车型1.6L发动机3.5水泵的设计及选型离心式水泵是目前发动机冷却系统中最常用的一种，它通过三角皮带传动。轮叶和蜗壳的形状是影响水泵效率的关键部分，影响水泵可靠性的关键是水封，水泵的叶轮多半是半闭式的，即只有一个圆盘，水泵体上专门加工的泵盖起着第二圆盘的作用。它的构造简单，但水泵容积效率较低。半开式叶轮自高压区泄入进口处的水量 q较多，特别是现有冷却水泵均无防回流装置，在小流量时，泄漏更为严重。所以叶轮与泵体之间的径向间隙不应超过1mm，轴向间隙不应超过0.2mm。径向叶片叶轮的使用率比较高，因为它的构造简单，铸造较方便，但叶片的安装角与水流方向不吻合，产生很大的撞击损失，所以液力效率略有提高；为了进一步提高液力效率，采用了后向弯曲的双圆弧或多圆弧叶片叶轮。它的叶型与水流方向基本吻合，所以效率较高，是一种较好的结构。有些水泵将叶轮的叶片做成矩形，在水流作径向流动时，水流通过断面过度扩大，从而引起强烈的局部涡流损失。为了减少这种涡流损失，使其水流通道断面相等，常将轮叶做成梯形。水泵的轮叶数一般为48片，轮叶过少会降低水泵效率，但轮叶过多，水的有效流通面积减少，同时水与轮叶的摩擦阻力增加，也会影响效率。轮叶数过多使水泵实际进水断面减小，这是特别有害的。为了改善水泵进口处的水流情况，有些水泵轮叶一长一短交替，有半数轮叶不延伸到进水口，使进水口处轮叶数减少。轮叶厚度应尽量薄，主要由铸造工艺决定，一般厚度35mm。叶轮盘上有两个小孔，起平衡轴向力的作用。水泵涡壳的正确形状，在宽度相等时应为一对数螺线。实际上为了设计时便于作图，常用阿基米德螺线代替。水泵叶轮、壳体和皮带轮一般用铸铁铸造。近年来壳体常用铝合金铸造，叶轮开始用工程塑料压制，驱动皮带轮则广泛用薄钢板滚压成形，以减轻重量，降低成本。水泵大都采用钢材制造而成。3.5.1水泵的泵水量水泵的泵水量由此式可得qv=qvwV=1.610-30.8=0.002m3s泵水时发生水的泄露，泵水效率降低，则V=0.8。3.5.2泵水压力水泵所产生的压力必须满足循环水流动的流速，在任何点的压力都应大于饱和蒸汽压力以保持冷却的可靠性。水泵压力不够的话会导致水泵入口发生气蚀现象。当此处水的压力等于或低于此温度水的汽化压力，会使蒸汽及溶解在水中的气体大量溢出，导致形成许多蒸气浴气体的气泡。由此产生的一些小气泡到达高压地区时，受到压力的作用，其周围压力较大，导致气泡破裂，然后又会重新凝结成气泡。凝结成气过程中会产生较高的局部压力，当这些过程发生在金属表面时，金属表面长时间受到高压打击，导致金属表面逐渐疲劳。这种现象叫做剥蚀。气泡在破裂的过程中会释放一些氧气等活泼气体，氧气的存在会在金属表面发生化学腐蚀作用。化学腐蚀与剥蚀会损坏金属，这种现象叫做气蚀破坏。在汽车的发动机中，管道的液力阻力一般为0.0750.125bar，气缸水套阻力为0.130.15bar，散热器为0.20.25bar，总阻力等于0.40.53bar。为了安全起见，一般取泵水压力p=1.5bar。3.5.3叶轮进水孔半径r12-r02=qvc1式中，r0叶轮轮毂的半径，根据内燃机冷却水泵水封系列推荐的数据取15mm； c1进水口处的水流速度，一般取c1=1.5m/s。速度过大会发生气蚀。经计算得r1=0.025m。3.5.4叶轮外缘水流的圆周速度u2=101+tg2ctg2ppgh=101+tg7ctg401.59.80.8=36.7m/s式中2=7，2=40h=0.8，pp=1.5bar3.5.5叶轮外缘半径r2=30u2n=3036.173.146500=0.053mn为水泵的转速，与发动机正时齿轮和水泵驱动齿轮的尺寸有关，n=6500rmin。3.5.6进出口叶片宽度b1=qv(2r1-zsin2)c1b2=qv(2r2-zsin2)c1=35mm，取3.5mmZ=6，b1=15.8mm；b2=8.2mm。3.5.7进口安装角tg1=c1u1=c1r2u2r11=473.5.8水泵消耗的功率Np=qvpphm=210-31.50.80.95=395W水泵机械效率m=0.95，pp泵水压力，pp=1.5bar=1.5105帕。据各国研究数据表明，发动机水泵的总效率很低。总效率=vhm只有2045%，其中径向轮叶的水泵效率只有2030%，向后弯曲单圆弧轮叶的水泵效率不3036%，向后弯曲多圆弧轮叶的水泵效率才有4045%。原因是vh很低。一般Np(0.005-0.01)pe。上述满足此要求。3.5.9水泵平面图所设计的水泵结构图如图所示1-凸缘盘 2-轴承 3-通气孔 4-小循环进水道 5-水封 6-叶轮 7-水泵轴 8-水泵壳 9-大循环进水道7 彭标兴. 汽奥迪100型轿车结构原理及使用维护J.1995.73.5.10水泵的选取根据以上水泵参数，在网上查询市场上已经成型的水泵相关产品，本设计选取了成都嘉源汽配的JL475型号水泵。根据厂家资料，该产品的实物图如下所示。JL475型水泵参数名称参数水泵型号HA-119泵水量0.002m3s外形尺寸210*150*50(mm*mm*mm)泵水压力1.5bar芯子尺寸32*60*24(mm*mm*mm)适用发动机型号和车型所选发动机型号3.6发动机冷却系统的调节机构3.6.1冷却系统的调节方法发动机在不同工况下也会出现各种各样的情况，发动机冷却系统必须保证发动机的正常工作温度。但是，当工况改变时，例如转速不变而负荷改变时，机件的受热量随着平均有效压力的增加而增加，但因为风扇转速不变和水泵转速不变，扇风量和泵水量就不变，因而冷却系的散热强度也就不会发生变化。因此，按照大负荷设计的冷却系，在小负荷工况下可能过冷，反之则可能过热。发动机正常工作时负荷不变，所产生的热量不变。如果转数下降，水泵泵水量，导致发动机过热，相反则过冷。所以发动机的冷却系统需要调节系统进行适当的调节。节温器可以通过调整冷却液流量和循环路径来调节发动机冷却系统的散热量。3.6.2节温器的选型节温器可以调节冷却液的循环路径，他可以布置在气缸出水口出；也可以布置在气缸体进水管路上。前者结构简单，布置于冷却系统的最高处，易于排除水泡，但在冷起动、寒冷地区高速行车时，容易出现反复开闭的震荡现象，易损坏节温器，并使油耗增加。后者易于控制冷却液温度，减少节温器震荡，特别适于冬季或寒冷地区高速行驶车辆，但排气困难，需要在冷却液通道中设置几个排气孔，结构相对复杂。所选发动机的节温器布置于缸盖出水管路之上。目前，水冷内燃机通常使用的是蜡式节温器，这种节温器的工作介质为石蜡，在固态和液态之间转换，基本可以视为不可压缩介质，因此对冷却系统内的变化不敏感，工作可靠性高，使用寿命长，结构简单，制造方便，成本较低。图为蜡式节温器实物图片。蜡式节温器结构图1主阀门 2上盖和密封垫 3上支架 4橡胶管 5阀座 6通气孔 7下支架 8石蜡 9感应体 10旁通阀 11中心杆 12弹簧。当冷却液温度低于76时，达不到石蜡液化温度，固态的石蜡堵住主阀门，冷却液流经旁通管直接进入水泵，这个循环叫做小循环，小循环适用于发动机冷启动。由于水只是在水泵和水套之间循环，不经过散热器，流量小，散热能力低，有利于冷却液快速升温，减少了有害物质的排放，降低了油耗，还可以使车厢内的暖风系统及冷却液加热的油管、预热系统快速投入工作。冷却小循环1节温器 2水套 3水泵 4散热器 5旁通管随着发动机长时间的运行，温度逐渐升高到86以上时，石蜡液化，主通管开启，旁通管关闭，冷却液流经主通管进入散热器，这种循环叫做大循环。由于此时的冷却液流动路线长，流量大，因此冷却强度好。冷却大循环1节温器 2水套 3水泵 4散热器 5旁通管当发动机冷却液温度在7686之间时，大小循环一起运行。结 论经过查阅大量的文献和书籍，运用了很多公式和数据以及大量的计算，发动机冷却热系统和匹配部件的设计才得以完成。也正因为这些工作的进行，冷却系统匹配部件的确定以及选型得以确定。这些匹配部件组成了发动机的冷却系统。此次设计主要设计了所选用发动机的冷却系统，对选用的发动机进行了分析。然后通过计算，查阅资料等，确定了散热器、水泵、节温器等三大组成部分的结构参数。本次设计结论如下：(1) 通过对所选发动机气缸内额定工况工作过程的计算，得到了发动机的有效燃油消耗率be=62.666KJs和有效功率Ne=