1、经济型轿车冷却系计算报告目 录一、 概 述 .11.1 冷却系统的任务： .11.2 组 成： .11.3 冷却系统概述： .1二、 冷却系统设计的参数 .22.1 汽车参数 .22.2 发动机水套散热量 Q 水 .22.3 散热器的最大散热能力 QMAX.32.4 沸腾风温 .32.5 散热器设计工况和校核工况 .32.6 系统压力 .3三、 冷却系统的设计计算 .33.1 散热器的设计计算 .33.1.1 散热器芯子正面面积 Ff.33.1.2 散热面积 S.43.1.3 校核 .43.2 风扇参数设计 .53.2.1 风扇风量的确定 .53.2.1 风扇外径 D2 .5参 考 文 献 .
2、6- 1 -一、 概 述1.1 冷却系统的任务：冷却系统通过对发动机进行强制冷却，保证发动机能始终处于最适宜的温度状态下工作，以获得较高的动力性、经济性及可靠性。1.2 组 成：散热器、进水管、出水管、膨胀水箱、风扇、除水管、放水开关、电子风扇及其上述各零部件的辅件。1.3 冷却系统概述：冷却系统通过对发动机进行强制冷却，保证发动机能始终处于最适宜的温度状态下工作，以获得较高的动力性、经济性及可靠性。本车底盘发动机冷却方式为闭式强制水冷系统。该车为高级轿车，行驶路面状态较好，散热器承受的振动应力相对小一些，灰尘较少。因此本系统中散热器采用封闭直流强制循环管带式散热器提高散热能力，材料采用铝制减
3、轻重量，设置膨胀水- 2 -箱用来增加除气能力，散热器盖选用两挡旋开式以确保适当的系统压力。在本系统中散热器的上下部均设置两个橡胶减振垫用螺栓固定, 以消除来自地面的振动和车架的扭曲变形等影响。连接发动机和散热器之间的管路采用了橡胶管的方式可抵消发动机与车架之间的相对位移。本系统采用薄片型轴流吸风式电子风扇，由电机驱动风扇；由于电驱动风扇装在护风罩上，故其间隙为 2mm 左右。电动风扇采用两级调速，在冷却液温度低时，低速转动；而在冷却液温度高时温控开关接通，使风扇高速转动，提高经济性，降低噪声的优点。二、 冷却系统设计的参数2.1 汽车参数 发动机排量：2.4L 发动机气缸数：4 额定功率：1
4、01.6/5500（kw/rpm）最大扭矩：204.8Nm（2500rpm）发动机对冷却系统的要求：发动机最高工 作温度118，正常工作温度为 8890；以上为本次设计轿车的部分参数，作为冷却系统设计计算的基础参数。2.2 发动机水套散热量 Q 水依据汽车设计手册提供公式 Q 水 =Q 比 Nemax发动机为顶置气门汽油机，Q 比 选择 3300KJ/(Kwh)- 3 -Nemax-发动机最大功率，101.6Kw发动机水套散热量 Q 水 =3300101.6=335280KJ/h2.3 散热器的最大散热能力 Qmax依据汽车设计手册提供公式 Qmax=（1.1-1.25）Q 水该车为轿车，根据
5、使用经验系数取下限 1.1。发动机散热器最大散热量：Qmax=1.1335280=368808KJ/h2.4 沸腾风温选择标准型冷却系，沸腾风温 402.5 散热器设计工况和校核工况设计工况点为额定工况，校核点选在最大扭转工况。2.6 系统压力由于该车使用条件较好，因此选择较高的系统压力，确定为90kPa。三、 冷却系统的设计计算3.1 散热器的设计计算3.1.1 散热器芯子正面面积 Ffa) 依据汽车设计手册提供公式 Ff0.1+0.032Vn发动机散热器正面面积 Ff0.1+0.032X2.4=0.177m 2 b) 依据 汽车设计手册提供公式 Ff=（ 0.0027-0.0034）Ne
6、max由于 Nemax=101.6Kw，取系数为 0.0027。发动机散热器正面面积 Ff=0.0027X101.6=0.2743m2- 4 -从上述两次计算求出的 Ff 应不小于 0.164m20.274 m2。为此在总布置允许的空间尺寸范围，按部颁标准 JB2291-78,选择芯宽和芯高如下：芯宽 713mm，芯高 395mm。根据车型选择芯厚为18mm。3.1.2 散热面积 S散热面积 S 为管带的散热面积与散热片面积之和。依据汽车设计手册提供公式 S=S 比 Nemax轿车 S 比 为 0.07m2/Kw发动机散热器散热面积 S=0.07101.6=7.11m23.1.3 校核利用现有
7、工艺装备，采用波高为 7.5mm，波距为 2.5mm，宽为18mm 的散热带和 1.8mmX14mm 的冷却水管，以实现系列化生产。散热带数 n=（713-7）/（7.5+1.8）=706/9.3=75.9取 n77 条，冷却水管在芯宽方向排列 76，实际芯宽：W=777.5+1.8X76=714.3mm实际芯子正面面积：F f=714.3395= 267862.5mm20.282m 2实际芯子正面面积大于设计要求的 0.274 m2，符合要求因此规定：散热带波高为 7.5mm，节距为 2.5mm。冷却水管为1.8mm14mm；采用单排布置，冷却水管壁厚为 0.3mm。散热带与主片留有 3mm
8、 的间距。散热带的波峰数为： 395/2.5=158确定波峰数 158 个，散热带展开长度为 2281mm，实际散热面- 5 -积 S 为：S=2Sf+St=2X77X2281X18+76X375X（1.8+14 ）2=7.22m 2实际散热面积 7.22m2 大于设计要求散热面积 7.11 m2，符合要求。因此：本车选用散热器芯体尺寸为：714.339518，横向排列 77 条散热带（波峰：7.5mm 、波距：2.5mm，单条展开长度：2281mm） ，排列 76 条冷却水管（尺寸： 1.814）3.2 风扇参数设计3.2.1 风扇风量的确定按下式来确定风扇的风量：Vf frnF式中 Vf风
9、扇的风量 m 3/s散热器前空气流速 m/sr风扇的容积效率 0.80.9fn当散热器前空气流速为 8m/s 时Vf80.268/0.85=2.52 m 3/s3.2.1 风扇外径 D2按照总布置的要求和散热器芯子的尺寸，风扇外径扫过的环行面积占散热器芯子正面面积的 4560，风扇轮叶的内径与外径之比为 0.280.36。按散热器芯部正面积计算：- 6 -合理范围：D2（0.80.93） 散F散热器正面积，m 2；散FBH散714.33950.282m 2轿车取 0.9：D20.9 8.0 0.478m 2478mm 2经过计算风扇外径大于散热器芯部高度，所以选用两个 13 英吋风扇。参 考 文 献1. 汽车理论 清华大学2. 汽车设计手册 长春汽车研究所
