冷却系统培训-唐宗春

1、更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁冷却系统培训冷却系统培训2009-09-09柴二部柴二部 缸体科缸体科唐宗春唐宗春更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁一、冷却系统的概述二、冷却系统的设计匹配三、冷却系统试验验证四、试验常见问题解决处理五、冷却系统的发展方向目录更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁一、冷却系统

2、的概述1、冷却系统的功用： 使发动机在所有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，也要防止冬季发动机过冷。在冷发动机启动之后，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。更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁2、冷却系统的分类 更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐

3、勤俭勤俭 廉洁廉洁更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁3、冷却系统的组成： 水泵、分水管、本体水套、调温器、散热器（水箱）、风扇、压力盖、水温表等。 主要部件： 水泵：对冷却液加压，保证其在冷却系统中循环流动； 调温器：是控制冷却液流动路径的阀门； 散热器： 风扇： 冷却强度调节装置冷却强度调节装置 百叶窗、风扇离合器改变空气流量 调温器-改变水流量 大循环：冷却水通过

4、散热器 小循环：冷却水不通过散热器更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁汽油机柴油机更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁二、冷却系统的设计匹配水冷式内燃机通常采用闭式强制循环冷却系统（图2-1），它由发动机水套、水泵、调温器、风扇和散热器等组成。冷却系统一般应按高气温下严重工况下来设计，它依发动机用途和使用条件的不同而不同。例如对于货车，一般是按 炎热夏季高气温（45），汽车爬坡车速风小，发动机满负荷工况来

5、设计。对轿车，冷却系的设计应考虑，发动机的负荷率小，车速风利用好；此外，轿车在城市运行中遇交通阻塞发动机怠速停车时，冷却水温骤然升高，冷却系应保证低速下散热有效。图2-1更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁1、冷却系统的设计要求：1）、具有足够的冷却能力，保证在所有工况下发动机出水温度低于所要求的许用值；2）、应考虑除气，并在规定时间内排出系统内的空气；3）、应考虑膨胀空间， 其容积占系统容积的4% 6%；4）、具有较高的加水速率，其数值应满足规定的要求， 同时初次加注就能达到系统容积的90%；5）

6、、在发动机高怠速运转，散热器或系统加水盖打开时，水泵进口应为正压；6）、有一定的缺水工作能力， 缺水量应满足规定的要求（大于初次未加满的冷却液容积）；7）、设置水温报警装置；8）、密封良好， 不得漏气、漏水。2、冷却系统的总体布置：冷却系统总体布置主要考虑两个方面，一是空气流通系数； 二是冷却液循环系统。在设计中必须作到提高进风系数和冷却液循环中的散热能力。冷却系统中气（汽）体的来源：1）、由于结构设计的限制，发动机水套中和某些零部件有些“死区”存在，积滞了一部分空气，这部分空气在静止或加注过程中不能自行从系统中排出去。2）、在加注过程中，总有部分空气吸附在冷却液上加注到系统中；3）、冷却液流

7、经缸体和缸盖的水套时，有部分吸热汽化，形成水蒸气或者汽泡、甚至汽囊。 更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁3、冷却系统主要参数设计计算及匹配： 冷却系统设计计算包括：根据冷却系统的散热要求，计算确定散热器基本参数；估算空气通道阻力，按所需的空气流量以及空气通道总的阻力选择风扇；估算冷却系统中的水阻力，并按所需的水流量及水流道阻力，选择水泵。1）、散热器的匹配计算： 2）、水泵的流量设计计算： 3）、风扇的匹配计算：乘用车 4）、调温器的选型：控制发动机进水 商用车 控制发动机出水更安全更安全 更节能

8、更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁为了保证低气温和小负荷下发动机不过冷，发动机冷却水温保持在适宜的范围（8595），以及起动暖机快，必须装置调温器。目前普遍采用图2-2所示的蜡式调温器。其感应器内充特种石蜡（加铜粉提高导热性），在规定温度熔化成液体，靠其体积膨胀通过橡胶管控制阀门打开水流通路。图2-3四种类型产品中顶通型（K）调温器具有非线性流量特性，在汽车运行的不同工况，通过调温器的冷却液流量波动值较一般低泄漏调温器大为减小，控制温度的准确性更高，在南方使用的车辆节温器的开启温度应低些，北方应高些。柴油车应装低泄漏

9、高开启温度的调温器。 图2-2直通型 底通型 旁通型 顶通型 图2-3 更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁 冷却系统总体设计上应按照发动机热平衡的热量分配，将散入冷却液中的热量带走。为此，应当保证冷却过程中各个热交换环节顺利进行，使水泵、风扇和散热器等部件的工作彼此相协调。冷却液沿程的流动阻力要小，设计要保证水泵进口有足够的气蚀贮备压力。气蚀贮备压力定义为水泵进口的绝对压力与该处水温下的饱和蒸汽压力之差，他应不小于水泵泵水压力的10。冷却液的局部压力低于某一给定温度下的蒸发压力时，便会产生汽泡，由

10、此使水泵进口处气蚀现象，流量降低，造成发动机过热。 由缸体、缸盖组成的发动机水套和调温器座的通道阻力不好估算，设计一般运用CFD流体分析软件，进行分析，提出改进建议后，再进行机体的水流试验，用压力计测定最大功率和最大扭矩工况下各部的静压力，绘出图2-4所示的静压分布图，检查气蚀贮备压力的大小。当贮备压力不足时，首先应对阻力大的部件局部阻力大的部位改进，降低其流通阻力。系统的压力分布图020406080100120140160180200220240260280100015002000250030003500400043004500500055005750发动机转速（r/min）压力（kPa）水

11、泵后节温器处散热器进口散热器出口膨胀箱水泵前图2-4更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁汽车爬长坡是苛刻的冷却工况，这时发动机前仰，缸盖的出水口应开在前上方，以免缸盖形成气囊，妨碍水流正常循环。调温器关闭时旁通小循环通道要求足够大，以使其缸盖的热区仍能维持较大的水流速度。更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁4、发动机冷却系统的开发流程更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院

12、 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁三、冷却系统试验验证冷却系统试验：冷却系统试验： 零部件试验：零部件试验：水泵、调温器、风扇、散热器 发动机匹配试验发动机匹配试验：1、加注试验； 2、调温器特性试验 3、热平衡试验 4、流量分配试验； 5、压力分布试验； 6、压力建立试验； 7、气蚀试验； 8、缸壁温度试验； . . 整车冷却系统验证试验整车冷却系统验证试验：1、高温试验；（高温转毂试验 、热带地区耐久性试验 ） 2、低温试验（除霜除雾试验、车内取暖；寒带地区耐久性试验）更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚

13、信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁更安全更安全 更节能更节能 更环保更

14、环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁四、冷却系统常见问题及原因问：什么原因造成发动机温度高？1) 节温器打不开，冷却液不能进行大循环；2) 散热

15、器或发动机水套堵塞，造成冷却液不能正常工作循环；3) 水泵叶轮腐蚀泵水压力；4) 水箱散热片折倒变形或有异物堵塞，影响流道；5) 冷却水不足，泄漏严重;6) 发动机点火过迟;7) 水泵皮带过松;8) 电子风扇不工作或转速过慢;问：什么原因发动机温度过低？有什么危害？问：什么原因发动机温度过低？有什么危害？ 造成发动机温度低的原因有： 1) 节温器关闭不严，冷却液一直处于大循环，经过大水箱散热，所以发动机热量得不到保存 造成水温低，正常情况下节温器在水温95以下时，应保持全闭，使冷却水小循环，当冷 却水温度达到95以上时，节温器打开才能达到全开; 2) 节温器壳被腐蚀，使大小循环水相通，使循环水

16、一直处于大循环，发动机温度低会使混合 气雾化不好，冷凝的汽油从燃烧室漏入曲轴箱，冲淡了机油并破坏了缸壁的润滑，加剧气 缸磨损。温度低使机油粘度过大，润滑不良，造成机件磨损加剧，尤其对气缸壁的磨损大 大缩短了发动机的使用寿命。温度低降低了发动机的动力性和经济性;更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁 冷却能力不足冷却能力不足风扇、散热器选择或匹配不当散热器周围不密封导致热风回流进风舱密封和隔热不好，导致进风温度高 散热器系统水阻力大散热器系统水阻力大散热器自身阻力大进出水管管径小 水泵进口负压水泵进口负

17、压注水管过长，弯曲；接口距水泵远上水室隔板不密封更安全更安全 更节能更节能 更环保更环保发动机工程研究院发动机工程研究院 创新创新 敬业敬业 诚信诚信 和谐和谐 勤俭勤俭 廉洁廉洁五、冷却系统的发展方向 前期的冷却系统属于被动系统,只能有限地调节发动机和汽车的热分布状态。冷却系统的作用只是可靠地保护发动机, 受发动机工作的限制适应性较差。 目前先进的冷却系统设计和先进的工作方式可大大改进冷却系统,使冷却系统高效的运行,间接地提高燃料经济性和降低排放量。 冷却系统采用系统化、模块化设计方法,统筹考虑每项影响因素,使冷却系统既保证发动机正常工作,又能提高发动机效率改善燃料经济性和降低排放的作用。分

18、流式冷却系统、精确式冷却系统、可控式冷却系统： 电子水泵、电子调温器、电子无级风扇。 冷却系统的能控性是改善冷却系统的关键 ,能控性表示对发动机结构保护的关键参数 ,如金属温度 ,冷却液温度和机油温度等能够控制 ,确保发动机在安全限度范围工作。冷却系统能够对不同工况作出快速反应 ,最大地节省燃料、降低排放 ,而不影响发动机整体性能。 从设计和使用性能角度看 ,分流式冷却与精密冷却相结合具有很好发展前景 ,既能提供理想的发动机保护 ,又能提高燃油经济性和排放性。这种结构有利于形成发动机理想的温度分布。直接向气缸盖排气门周围供给冷却液 ,减少了气缸盖温度变化 ,使缸盖温度分布更加均匀 ,也能将机油和缸体温度保持在设计的工作范围 ,具有较低的摩擦损失和污染排放量。 冷却系统设计目标是提高发动机的保护能力 ,燃油效率和低排放性。分析表明先进冷却系