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1、,发动机冷却系统与整车匹配汽车工程学院201745,发动机与整车匹配技术要点,前言,发动机作为汽车的心脏，在汽车产品开发、使用中占有重要地位。发动机本身作为独立总成，开发人员力求发动机工作可靠、安全、环保，并为此努力探索。但是再好的发动机，如果整车匹配的不好，也不会很好的发挥其作用。因此，只有做好发动机整车匹配，才会使发动机全面发挥作用。,现代人们对汽车的技术含量要求越来越高，客户对各种配置、附件的要求越来越多，工程技术人员通过多年来对发动机系统整车匹配工作的积累，对发动机整车匹配有了较高的认识和理解。,发动机整车匹配目标,整车性能目标是在车型商品定义阶段根据市场需求确定的，只有达到该性能目标
2、才有市场竞争力，高出该性能目标太多不仅没有意义，还会使整车开发成本和实物成本增加，从而失去市场竞争力，以下是整车设计参数：,因此我们应该朝着这个目标去优化设计参数。,发动机匹配整车总体步骤,（一）根据开发车型初步确定发动机的功率、扭矩情况 根据发动机的开发车型用途、使用条件、运载情况以及国家相关的法律、法规要求，同时考虑同类车型发展趋势、市场竞争力等方面的内容，初步确定发动机的功率、扭矩范围。,（二）提供发动机的结构、性能参数表 对于初步确定的发动机，应对其性能参数，结构参数进行全面的了解。要求发动机生产厂家填写相关数据，根据数据内容对整车的进气、排气、冷却、供油、润滑等与发动机相关的系统进行
3、合理匹配，使发动机发挥最好的作用。,（三）确定发动机匹配整车的可行性,1.整车匹配性能分析（1）最高车速；（2）最大爬坡度；（3）起步能力；（4）最高档最大爬坡度。,2.经济性能分析（1）特定条件下的百公里油耗；（2）常用车速条件下的百公里油耗。3.发动机舱内的空气流动分析 要空气流畅，不产生涡流。,冷却系统在整车匹配的重要性,汽车发动机冷却系统是整车中非常重要的一个系统，该系统的作用就是将发动机工作中产生的热量及时散发到外界，以使发动机不至于过热，并且能够正常的工作。这里需要说明一下发动机工作时对温度的要求，虽然冷却系统是使发动机降温的，但并不说明越冷越好。发动机工作的温度一般在85-95，
4、不同的发动机有所差异。只有在这个温度范围内，发动机才能发挥出最佳性能，而且使用,寿命也最长。因此，为了使发动机工作在最适合的温度范围内，需要使冷却系统同发动机达到最佳的匹配状态，即不使发动机过热，也不至于过冷。,冷却系统进行匹配最快捷、有效、科学的方法是先进行理论计算，再进行样车验证试验，这样可以大大缩短匹配开发的周期。,冷却系统的主要部件：水泵推动冷却液。水套冷却发动机缸体和缸盖。散热器将冷却液的热散到空气中。控温器控制冷却液温度。压力盖维持冷却液系统内的压力（1517psi）。加热器利用冷却液的热量供暖。溢流罐允许冷却液的收缩和膨胀。,如下图所示,冷却系统整车匹配的开发,需要条件：（1）发
5、动机在不同转速下的全负荷热负荷分配数据；（2）整车在怠速爬坡、高速等工况下的油耗数据；（3）水泵性能能数据；（4）节温器性能数据。,详细设计参数,3.1冷却常数确定冷却常数是评估其冷却性能的主要指标，在设计开发的时候要求实际冷却常数不大于设计冷却常数，这样才能满足发动机的散热要求。,设计冷却常数：发动机允许最高出水温度-车辆允许最高使用环境温度实际冷却常数：发动机实际最高出水温度-车辆实际使用最高环境温度,3.2 散热器性能确定 对于发动机的热负荷，可以根据其燃油消耗率和发动机功率等结构参数进行计算，但是较准确的数据，还是通过热负荷分配试验得到。,再对整车各工况下的模拟计算数据进行分析,根据上
6、述试验标准，要求散热器必须在以下几种情况下负荷散热性能要求：（1）怠速开空调时，按发动机转速800r/min，此时水流量为15L/min，散热量要达到10.75kW，其中要对其它散热量部分按经验值取50%，因为实际装车状态比实验室状态的散热条件较为恶劣，风速按风扇的性能为2m/s，风阻要与散热风扇的风阻流量一致。,（2）高速的时候，按照车速120km/h，发动机转速6000r/min，此时水流量为104.6L/min，散热量要达到61.26kW，风速按风扇的性能为30m/s，风阻要与散热风扇的风阻流量一致。（3）爬坡时，按照车速40km/h，发动机转速2400r/min，此时水流量为41.5L
7、/min，散热量要达到26.23kW，风速按风扇的性能为10m/s，风阻要与散热风扇的风阻流量一致。根据经验值，散热器盖的开启压力取108kPa，因此此车型管路较长，而且使用中发动机转速常会达到很高，系统的压力很大；真空阀开启压力按照标准值取112kPa。,3.3散热器风扇性能确定（1）怠速的时候，风扇流量；（2）高速时，风扇流量；（3）爬坡的时候风扇流量。根据以上数据,应该使设计的散热器和风扇性能满足以上各个性能，同时考虑到用两个风扇才可以满足要求，双风扇均为单级控制，功率均不能超过180W。,3.4膨胀箱性能确定,膨胀箱是冷却系统中用来排出气体并补充冷却液的零件。有的系统在设计时，是参与冷
8、却液循环，有的不参与，相对的零件不参与循环时，各方面要求稍低一些。根据一般经验，膨胀箱是安装在位置最低液位处，应该超过散热器加水口，保证散热器真空阀正常开启。膨胀箱最低液位容量：C=E+0.25L其中E为膨胀箱空容量；膨胀箱最高液位容量：H=C+6%Xsystem volume膨胀箱总容量 Total=（5%X syetem volume+H）X 1.12,3.5系统控制参数确定,（1）风扇温度控制。根据节温器的性能，开启温度为90，全开温度为103，所以风扇的开启温度设为98，在93时关闭，双风扇控制温度相同，在开空调的时候两个风扇都要启动，不受发动机冷却液温度控制。（2）水温表的温度刻度设置。现代汽车的设计，仪表的造型是和整个内饰仪器协调设计的，常用电子式刻度显式和指针式显示。详细设计不在赘述。（3）停车延时控制 考虑到实际使用中，常有大负荷工作后停车停机的情况，为了避免此种情况下发动机开锅，特别设定车辆在熄火后水温达到115时风扇开启，对冷却系统进行降温。,3.6系统排气结构的设定,考虑到售后服务进行维修后，系统需要排气，需要设计排气装置，即在冷却系统的最高位置开一排气口，一般是在管路或发动机最高点上面开一排气口，用一螺栓或一开关堵住，维修排气是拆开此螺栓，有冷却液流出的时候在装好。,
