重卡冷却系统工作原理

重卡冷却系统匹配性探讨研究

第５期２０１０年１０月

内燃机

ＩｎｔｅｒｎａｌＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｓ

Ｎｏ．５０ｃｔ．２０１０

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中图分类号：ＴＫ４０１

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摘要：汽车冷却系保证了发动机在最适宜的温度范围内工作，因此汽车发动机冷却系的设计工作在汽车的研发中具有重要地位，冷却系的各个重要部件的准确设计计算对保证冷却系的工作性能非常重要。笔者通过对某重型卡车冷却系统的计算与特性分析，匹配出合理的散热器，保证发动机在最适宜的温度范围内工作。关键词：重型卡车；冷却系统；设计计算；散热器；匹配

文献标识码：Ｂ

文章编号：１０００－６４９４（２０１０＂）０５－－００２１—０２

ＡＳ

第一部分 冷却系统概述

一、 冷却系统的作用

冷却系统能使内燃机保持在适宜的工作温度，以取得良好的经济性，动能性和可靠性与耐久性的重要设施。 二、 机体冷却不良的危害

首先，由于燃料在气缸内燃烧时温度可高达2200—2800K相当于(1900—2500℃)燃烧所放出的热能约1/3被内燃机零件吸收。(缸套、缸盖、活塞 、气门等)受热后若不及时冷却会造成以下危害。

(1) 运动件可能因受热膨胀而破坏正常间隙，或因润滑油失效而卡死。

(2) 各部件可能因高温而导致其机械强度降低甚至损坏。 (3) 可导致气缸充气量减少和燃烧不正常(爆燃、早燃)。 三、冷却程度对发动机的影响

气缸温度过高或过低，都会影响它的动力性和经济性，若冷却过度：一是因热量散失过多，动能转变成有用功的热量减少，二是温度太低，不利于可燃混合气的形成燃烧。 四、 强制水冷的特点及其水冷系统的组成

1、特点：冷却比较均匀，冷却强度容易调节，能使内燃机在最适宜的温度范围内工作，同时在冬季启动时，可以用加热器加热水的方法预热，所以便于启动，应用较广。

2、水冷系统的组成：它由水泵、散热翅管、节温器、风扇、膨

胀水箱、空气中间冷却器等。

3、强制循环

冷却系统： 单选：

1. 发动机风扇转速和流量是一次方关系，和消耗功率是（ C ）次方关系

A.1 B.2 C.3 D.4 2. 冷却液的膨胀容积应大于等于整个系统冷却液容量的(B) %。

A.4 B.6 C.8 D.10

3. 下面那种变化,风扇克服散热器阻力的能力越强 (C)

A. 叶片越多 B. 叶片越宽.C风扇越厚(轴向尺寸).D . 叶片越少

4. 冷却系统既要防止发动机过热，也要防止发动机过冷，发动机冷启动后首先由（ C ）控制使用小

循环散热，温度升高后开启大循环。 A. 副水箱，B水泵，C节温器 D.压力盖 5. 不属于冷却系统副水箱作用的是（D）

A. 为冷却系统补充冷却液，B，提供冷却液受热膨胀空间C排除冷却系统内空气 D.散热 6. 风扇要消耗功率小且得到大风量的有效方法是（B）

A.提高风扇转速，B加大风扇直径，C增加叶片数量 D.加大叶片厚度 7. 同规格电控硅油离合器风扇与刚性风扇相比不正确的是。 （ A ）

A. 能加大风量，B能降低燃油消耗率，C能随温度调整风扇转速 D.成本增加 8. 下列改变不能提高冷却系统散热量的是 （ D ）

XXX（总布置）产品设计开发指南 编制日期： 奇瑞汽车有限公司 编者： 版次： 第 1 页 共 11 页

一、 冷却系统说明

内燃机运转时 ，与高温燃气相接触的零件受到强烈的加热，如不加以适当的冷却，会使内燃机过热，充气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃等），机油变质和烧损，零件的摩擦和磨损加剧，引起内燃机的动力性、经济性、可靠性和耐久性全面恶化。但是，如果冷却过强，汽油机混合气形成不良，机油被燃烧稀释，柴油机工作粗爆，散热损失和摩擦损失增加，零件的磨损加剧，也会使内燃机工作变坏。因此，冷却系统的主要任务是保证内燃机在最适宜的温度状态下工作。

1.1 发动机的工况及对冷却系统的要求

一个良好的冷却系统，应满足下列各项要求： 1） 散热能力能满足内燃机在各种工况下运转时的需要。当工况和环境

条件变化时，仍能保证内燃机可靠地工作和维持最佳的冷却水温

度。

应在短时间内，排除系统的压力。

应考虑膨胀空间，一般其容积占总容积的4-6%；

具有较高的加水速率。初次加注量能达到系统容积的90%以上。 在发动机高速运转，系统压力盖打开时，水泵进口应为正压； 有一定的缺水工作能力，缺水量大于第一次未加满冷却液的容积； 设置水温报警装置； 密封

第五章 罐区冷却系统设计

油罐内储存的汽油属甲类低闪点易燃液体，其闪点﹣50℃，爆炸上限6.0%，爆炸下限1.3％，其蒸汽与空气接触形成爆炸性混合物，高热极易燃烧爆炸。根据《石油库设计规范》规定，应设置消防冷却水系统，以对着火罐和临近罐实施冷却；同时根据《石油化工企业设计防火规范》规定：“甲类液体固定顶罐或压力储罐除有保温的原油罐外，应设防日晒的固定冷却水喷淋系统或其他设施。”故对油罐实施水冷却保护有两方面含义：一指火灾发生时，对着火油罐和临近罐采取的应急降温措施，即消防冷却；二指夏季高温对油罐实施的日常性防护冷却，即防日晒冷却。由于对着火油罐和临近罐冷却用水量及设备要求更高，所以前者冷却系统调节水量后可兼作防日晒冷却。

5.1总用水量的计算

储罐参数：罐体为内浮顶罐，容积5000m3；罐体外径19m；罐高19m；

据《石油化工企业建筑设计防火规范》8.5.5条规定：罐壁高于17m的储罐应设置固定式消防冷却系统；着火罐为浮顶罐时，应对罐壁整体进行冷却，供水强度不应小于2.0L/min·㎡；临近罐需冷却时，冷却表面为罐壁表面积的1/2。8.4.6条规定，其冷却时间为4h。

一般罐区极少出现两罐同时起火现象，现取一罐起火，一罐需冷却为最大冷却时供

第五章 罐区冷却系统设计

油罐内储存的汽油属甲类低闪点易燃液体，其闪点﹣50℃，爆炸上限6.0%，爆炸下限1.3％，其蒸汽与空气接触形成爆炸性混合物，高热极易燃烧爆炸。根据《石油库设计规范》规定，应设置消防冷却水系统，以对着火罐和临近罐实施冷却；同时根据《石油化工企业设计防火规范》规定：“甲类液体固定顶罐或压力储罐除有保温的原油罐外，应设防日晒的固定冷却水喷淋系统或其他设施。”故对油罐实施水冷却保护有两方面含义：一指火灾发生时，对着火油罐和临近罐采取的应急降温措施，即消防冷却；二指夏季高温对油罐实施的日常性防护冷却，即防日晒冷却。由于对着火油罐和临近罐冷却用水量及设备要求更高，所以前者冷却系统调节水量后可兼作防日晒冷却。

5.1总用水量的计算

储罐参数：罐体为内浮顶罐，容积5000m3；罐体外径19m；罐高19m；

据《石油化工企业建筑设计防火规范》8.5.5条规定：罐壁高于17m的储罐应设置固定式消防冷却系统；着火罐为浮顶罐时，应对罐壁整体进行冷却，供水强度不应小于2.0L/min·㎡；临近罐需冷却时，冷却表面为罐壁表面积的1/2。8.4.6条规定，其冷却时间为4h。

一般罐区极少出现两罐同时起火现象，现取一罐起火，一罐需冷却为最大冷却时供

1 概述

本汽化冷却系统为2台碳钢转炉和2台不锈钢转炉设备安装方案。 1.1 汽化冷却系统分为高压循环系统和低压循环系统。高压循环系统通过高压

循环泵对汽化烟道进行冷却循环，LD转炉工作压力为4.4MPa；低压循环系统通过低压循环泵对氧枪、副氧枪孔罩及加热槽进行冷却循环，LD转炉工作压力为1.28MPa，AOD转炉工作压力为4.46MPa。 1.2 LD转炉汽化冷却系统设备安装包括：

序号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 设备名称 不锈钢软水箱 电动软水泵 锅炉给水泵 高压循环泵 数量 1台 4台 4台 6台 安装位置 ±0.0m平面 ±0.0m平面 +25.3m平面 +30.0m平面 +38.8m平面 +49.3m平面 备注 60立方米 7.5吨 单重36.1吨 除氧器及除氧水箱 2台 汽包 蒸发冷却器 汽化冷却烟道 移动烟道、小车 2台 2台 +16.0m ~ +45.0m平面 冷却器筒体 35.023吨 香蕉弯 12.093吨 6节 +16.0m ~ +49.3m平面 2套 +16.0m平面 129吨 移动烟道单重25吨 1.3 AOD转炉汽化冷却系统设备安装包括：

序号 ① ② ③ ④

发动机冷却系如果长期加注含有碳酸氢盐、硫酸盐和硅酸盐等矿物盐的硬水,冷却系统的水道内就会形成水垢。水垢的导热系数只有钢铁等金属的1／500～1／20,严重阻碍冷却水的冷却降温性能,导致发动机温度升高。如果长期在高温卜工作,极易引起零件强度和刚度下降、运动件之间的正常配合间隙遭受破坏、机油粘度下降甚至烧焦变质及发动机进气量不足等一系列严重后果。因此,必须定期

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Ⅱ动机冷却系如果长期加注含有碳酸氢盐、硫酸盐和硅酸

l 0~11,然后起动发动机，运转 1~2 s 2 7 5 0,放出溶液后，瓜清水反复冲洗几次。

盐等矿物盐的硬水，冷却系统的水道内就会形成水垢。 , 水垢的导热系数只有钢铁等金属的 1 50/ 0/ 0~1 2,严重

() 3对于任何盐类水垢，用3%~5%的磷酸三钠溶液清洗除垢均会取得良好的效果。将溶液加温至 5￣6￣ 0 0 C,注入水箱，

阻碍冷却水的冷却降温性能，导致发动机温度升高。如果长期在高温 F工作，极易引起零件强度和刚度 1降、运动件之间的 正常配合间隙遭受破坏、机油粘度下降甚至烧焦变质及发动机

在发动机内循环2 s 0,再在机内静留1

内燃机车冷却系统

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日期：2007-7-9 来源：中华铁道网

内燃机车冷却系统（diesel locomotive cooling system）内燃机运行时，机车的冷却水、润滑油、牵引电机及电器或液力传动装置的传动油等的温度均会不断地升高，若不加以冷却，将要影响到柴油机及传动装置的功率发挥，工作效率下降，润滑油老化变质，破坏润滑，影响机车零部件的使用寿命，甚至损坏。因此，在内燃机车上采取必要的冷却措施，设置一些装置来保证柴油机、传动装置工作时所产生的热量能及时适度地排放到大气中去，使其温度维持在允许的范围内，以改善零部件的热强度和润滑状况，提高内燃机车工作的经济

性和可靠性，延长其使用寿命，这就是内燃机车冷却系统的主要任务。 内燃机车的冷却，除电机、电器的通风冷却与空气有关外，其余柴油机冷却水、增压空气、润滑油和液力传动装置传动油等的冷却均与水有关。因此，内燃机车的诸多冷却，可概

括分为通风冷却系统和水冷却系统两类。

通风冷却系统 为冷却主发电机、牵引电动机和电器专门设置的系统。该系统由通风机、进、排风道以及空气滤清装置等组成。按通风系统的结构特征可分为：自通风式、独立通风式、车内进气式、车外进气式、单独式、集中式和混合式等。自通风式是指

第２４ｇ．ｇ２期（总第１０７期）

机械管理开发

ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ

ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ

ＡＮＤ

ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ

２００９年０４月

Ａｐｒ．２００９

Ｖ０１．２４Ｎｏ．２’（ＳＵＭＮｏ．１０７）

汽车冷却系统的智能控制系统设计

崔彦斌，张丽涛

（华北电力大学机械工程系，河北保定０７１００３）

【摘要】智能控制系统将根据发动机冷却水温、空气流量、发动机转速等参数，以单片机为智能控制核心元件，实现风扇转速、电控导风板和节温器的开闭随发动机工况变化自动调节的目的。【关键词】冷却系统；智能控制；单片机

【文献标识码】【中图分类号】ＴＫ４１４

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【文章编号】１００３—７７３Ｘ（２００９）０２－０１５９－０２

引言

汽车工业的发展日益受到节能、环保、安全等方面的高要求。各种严格的法规迫使设计者开发新一代

的汽车时，要使作为汽车“心脏”的发动机尽可能在最佳工况范围内工作，但是单纯在机械上的改进与完善效果不是很好，这些改进使机构变得更复杂，而且收效甚微。电子控制元件具有结构紧凑、可靠性高、耗电量少、适应性好、成本较低等优点，用智能电控代替机械在控制上的改进效果显著。本系统就是由单片机等智能控制元件组成的冷却智能控制系统，以当前广泛使用在汽车上的传统发动机冷却系统为研究模型。冷却水