1、編號:發動機冷卻系統設計計算報告項目名稱： 項目弋碼：1111111222223345錯誤！未定義書簽。7錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。1概述1.1任務來源1.2冷卻系統基本介紹1.3汽車冷卻系統的結構簡圖 1.4計算的目的2冷卻系統設計的輸入條件3冷卻系統的設計計算 3.1發動機水套散熱量Q水3.2散熱器最大散熱量 3.3散熱器設計工況和校核工況 3.4系統壓力3.5散熱器的設計計算 3.5.1 芯子正面面積 3.5.2冷卻水管的選擇 3.5.3散熱器散熱面積 3.6風扇參數設計3.6.1風扇外徑的確定3.6.2風扇風量的確定 3.7計算結果4結論及分析參 考 文 獻發動機冷卻系統設計

2、計算報告1概述1.1任務來源根據？項目整車開發合同，在對樣車進行逆向開發的基礎上，動力總成選用三 陽？發動機，青山？手動變速器，其它發動機附件及各系統，參考標桿車及國內同 類汽車底盤結構，進行選型和設計。1.2冷卻系統基本介紹冷卻系統由散熱器、電子風扇、膨脹水壺等零部件組成。其功能是對發動機進行強制冷卻，保證發動機能始終處于最適宜的溫度狀態下工作，以便獲得較高的動力性、經濟性及可靠性。本車的發動機冷卻系統為閉式強制水冷系統。1.3汽車冷卻系統的結構簡圖汽車冷卻系統結構簡圖見圖1？圖1 ：冷卻系統1.4計算的目的通過計算確定散熱器芯部的幾何尺寸及風扇的風量及外徑2冷卻系統設計的輸入條件表1 SK

3、-L1冷卻系統設計基本參數發動機型式？排量（L）？壓縮比？額定功率（kW /（ r/min ）？最大扭矩(N m) / (r/min )？3冷卻系統的設計計算3.1發動機水套散熱量Q水1）發動機輸出最大功率時,發動機水套散熱量Q水 = ？ kJ/h （發動機廠家提供的 數據）.2）發動機輸出最大扭矩時,最大功率為？ kW,發動機發動機廠家不能提供 Q比 ,根據經驗值Q比=2200kJ/（kW.h），由于Q水 1 9比Nmax（汽車設計手冊）,發動機水套散熱量Q水1 =?3.2散熱器最大散熱量根據使用實踐，散熱器使用一段時間后，散熱能力會有所降低。同時，通過散 熱器的氣流，受散熱器周邊環境的影響

4、，會產生氣流分布不均現象，從而也會引起 散熱器散熱能力減少。充分考慮上述因素。故散熱器最大散熱量Qax應比Q水大10%-25%Qmax 二1 1.25 Q 水輕型車和轎車取下限，中型以上的車輛和工程車取上限。本車為轎車，故取下限。Qmax = 1.1 Q 水1）發動機輸出最大功率時,發動機水套散熱量Q水=?Qmax = ? kJ/h2） 發動機輸出最大扭矩時，發動機水套散熱量Q水 1 =? kJ/hQmax1=? kJ/h3.3散熱器設計工況和校核工況散熱器設計工況為額定功率工況，校核工況為最大扭矩工況。3.4系統壓力為了提高本車的使用性能，因此選擇偏高的系統壓力，參考該發動機在國內其 它轎車

5、上的使用情況，確定為？kPa。3.5散熱器的設計計算3.5.1芯子正面面積a）依據發動機排量計算散熱器芯子正面面積：F 0.1+0.032Vn（1）2式中： Ff芯子正面面積，m；V 1發動機排量，L。式中V1=1.343 L求得:2Ff=0.1416 mb)依據發動機最大功率計算散熱器芯子正面面積：Ff=( 0.0027-0.0034)X NU(2)式中： N ema發動機最大功率；由于目前的技術進步，使用材料，制造工藝及結構設計均有很大進展，因此，系數取最小值為0.0027。式中Nema= ？ kV求得：Ff=？ m2從上述兩次計算可知，散熱器正面面積Ff只要大于？ m就可以滿足要求了。為

6、 此在總布置允許的空間尺寸范圍， 并參考同類車型，選擇的散熱器參數為：芯寬？ mm芯高？ mm芯厚？ mm散熱器正面面積Ff=? mm=? m2大于？ m，所以我們選 用的散熱器正面面積是滿足要求的。3.5.2冷卻水管的選擇為了降低生產成本和利用現有工藝裝備，參考同類車型，冷卻水管斷面尺寸選 用“？ mmX? mm”的扁管，采用單排布置。3.5.3散熱器散熱面積依據汽車設計手冊提供公式S = S比 N max式中：S比 散熱比面積，m/kW。S發動機散熱器散熱面積參考國內外產品，確定S比為0.1m2/kW根據求得:S=0.1maxS=S=0.1X？波高為？ mr的散熱帶，散熱帶的波距為？ mm

7、 mm散熱帶與主片之間留有？ mm? mr之間的根據散熱器廠家提供的一些參數, 散熱帶條數？，波峰數？，帶寬為？ 間隙。由已經確定的芯高？ mm. 根據實際的散熱面積S=2Sf St式中：S散熱面積，mSf 散熱帶散熱面積，m9St 冷卻水管散熱面積，m1）冷卻水管散熱面積StSt = m H L0 106式中： m 散熱水管數，m=n-1,n 散熱帶條數H散熱器芯高，mmL0冷卻水管外周長，mmSt=？ m22）散熱帶散熱面積SfSf 二T Ln 10式中T芯厚，mmL散熱帶展開長度，mm; n散熱帶條數，Sf =？ m22S= St+ 2Sf = ？ m計算出來的散熱器散熱面積？m2大于？

8、 m2,選用的散熱面積滿足要求.3.5.4校核計算最大扭矩工況下需要的散熱面積小于實際散熱面積，則說明散熱器的散熱 能力在最大扭矩工況下也是足夠的。校核時，驗算散熱面積用下列公式：m2；式中:Qmaxi -最大扭矩工況時發動機水套最大散熱量?kJ/h ,S = Q maxi按下式計算:K散熱系數，kJ/卅.h C。K = 350kJ/ m2hC；。.:t -液氣平均溫差。.t = twcp tacptwcp-散熱器冷卻水平均溫度tacp-流經散熱器的空氣的平均溫度。當系統壓力為？ kPa時，twcp ?C？ C ,twcp取？ C而 tacp =ta1 0.5. ：ta其中：tai進風溫度，對

9、于標準型冷卻系tai = 40 C （即等于沸騰風溫） Ata的計算則按下式進行：式中Qmaxi 最大扭矩工況時發動機水套最大散熱量，kJ/h ；Ff 散熱器的正面面積，m?；CPa 空氣定壓比熱，CPa 二 1.0048 kJ/ mhC；a Va 質量風速，a V = 12 kg/ tf SQmax13600 Ff CPa那么 tacp 二 ta1 05 ：tat a c = ？Ct = twcp tacp=？ C那么S，max1K氏m2從上面計算得出的最大扭矩工況需要的散熱面積為？ m2。而實際的散熱面積 為？ m2,超過需要的散熱面積，這就說明新設計的散熱面積在最大扭矩工況 下的散熱能力

10、也是足夠的，可以滿足任何工況條件下散熱的需要。3.6風扇參數設計選用軸流式薄片型風扇，采用經驗統計法來估算。3.6.1風扇外徑的確定風扇外徑與發動機的放熱量、散熱器的散熱能力、冷卻系統的系統壓力等諸多因素有關。按散熱器芯部正面面積計算合理范圍：D (0.8 0.93)F散(3)式中2F散冃攵熱器止面積，m.D2=？ m-？ m因此，選用的雙風扇直徑分別為？ mm不在以上計算值范圍內，下面通過計算 風扇風量來校核風扇選擇是否符合要求。362風扇風量的確定1）按下式來確定所需風扇的風量 V:V =Q水a Cp也式中：Q水一發動機水套散熱量，？kJ/h3a 空氣密度，1.2kg/mCp 空氣比熱，1

11、.004 kJ/（kg C）兀一進出散熱器的空氣溫度差，30 C帶入數值得：V =？ m3/h1）迎面空氣速度v=V/S=? km/h，如果車速大于？ km/h時，就可以滿足需求。 發動機發出最大功率時，汽車的速度遠遠大于？ .km/h,此時迎面風即可滿足散 熱要求2）在車輛低速行駛時，發動機需要靠冷卻風扇來提供風量。所以采用最大扭 矩工況來校核冷卻風扇風量是否能滿足要求。當發動機輸出最大扭矩時，發動 機水套散熱量？ kJ/h，此時，所需的風扇風量 VQ水a Cpta式中:Q水一發動機水套散熱量，？kJ/ha 空氣密度,1.2kg/mCp 空氣比熱，1.004 kJ/(kg C)兀一進出散熱器的空氣溫度差，30 C求得:3V =？ m/h選用雙風扇，風量為？m3/h，能滿足風量？ m3/h的要求。3.7計算結果表2冷卻系統參數散熱器17 供 提 家 廠積 m m K 器 散2m?積 面 熱 散 器 散2m ?風扇徑 外 扇 風英 ? z(m