创新设计-内燃机冷却风扇液压驱动系统的设计

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1、景德镇陶瓷学院《创新设计》题目：内燃机冷却风扇液压驱动系统的设计院（系）：材料科学与工程学院专业：能源与动力工程姓名：学号：指导教师：时间2015年12月7日10摘要内燃机在进行长时间的运行后会产生发热严重的问题，而燃料产生的热量一部分又是无用热，因此内燃机的便存在最佳工作温度，留在内燃机内部的无用热会对内燃机造成严重的损坏。内燃机的冷却系统分为液式冷却系统和风力冷却系统。两种不同的冷却方式都通过风扇的微单元体进行调控，从而实现冷却系统的自我调控。本文通过对内燃机在最佳温度下运行所需的冷却风、液体以及驱

2、动马达进行一系列的计算，使内燃机的风扇冷却系统进行高效率的冷却进行了说明。关键词：内燃机，液式冷却，风力冷却，风扇液压驱动10前言随着现代生活的水平提高，东西越来越追求精益求精，有些时候就以为这一些东西将要淘汰。不是因为他们没有用处，而是内燃机工作时，缸内燃油燃烧所产生的热量只有一部分转化为有效功，其余大部分则损失掉，损失掉的那部分热量就需要靠内部的冷却系统将他们进行冷却，因此提高内燃机的冷却效率变成了内燃机冷却系统的意向重要任务。在内燃机中直接与高温气体接触的机件（如汽缸壁、气门、活塞及汽缸盖等），因

3、为吸收了大量的热，温度快速的升高。这样大的一部分热量，这样高的温度，可能导致发动机负荷大，内部环境温度高且粉尘较为严重，其冷却系统不仅要保证燃油机的正常温度，同时还担负着机械液力变矩器和液力举升系统以及液力转向系统液压油的散热任务，散热强度非常大单靠内燃机本身的自然散热远远不能满足要求，那就需要尽可能地提高其中的冷却系统的能力。【1】【4】101、内燃机工作时的最佳温度【1】1.1内燃机温度过高会造成那些影响当内燃机冷却不足时大致会产生（1）因为活塞裙部与缸壁之间的配合间隙很小，当内燃机温度过热时，机件

4、之间的配合间隙会因受热膨胀而遭受到破坏，活塞等机件会卡死在汽缸中，造成“拉缸”、刮伤活塞或气缸，甚至熔化在汽缸中，而且机件因长期处于高温状态，刚度、强度将会大大降低，发生变形或折断；（2）当内燃机冷却不足时，润滑油也会因过热稀释变质甚至结胶状，而不能形成油膜导致油膜强度降低，致使润滑系统工作效率不良，机件间隙的润滑油会因过热烧蚀造成干摩擦，加速了机件的磨损；（3）器件过热还会引起燃油的不正常燃烧，产生爆燃和早燃，对内燃机造成严重恶果；（4）机件过热会降低充气系数，减小进气量，使内燃机功率输出降低。1.2

5、内燃机冷却过度会造成那些影响过度冷却的可能导致（1）冷却过度使冷却液带走的热量增多，用于做功的热量减小，从而使内燃机功率输出减小，造成动力输出不足；（2）冷却过度会使燃油雾化不良，还会使已雾化了的燃油结成颗粒状液体，并顺气缸壁流入曲轴箱，这样不仅会造成燃料消耗、尾气排放增加，而且进入曲轴箱的燃料还会使润滑油稀释，润滑性能下降，同时还会加大冷态摩擦产生的噪声；（3）机件温度过低会使混合气中的水汽凝结成水，而燃烧废气中的硫化物（4）遇水生成亚硫酸，混入曲轴箱机油中，随润滑油流入内燃机工件表面，严重腐蚀机件表

6、面。由此可见，内燃机工作时需要进行冷却，但冷却也有一个最佳的工作条件。因此保持冷却系统的稳定平衡工作起到至关重要的作用。为了保证内燃机工作在这样一个温度，是冷却系统要解决的问题。就水冷系统而言，冷却系统由冷却液输送循环散热系统及风扇冷却系统组成。为保证内燃机工作在最佳温度，在冷却系统设计中有两个主题需要解决，一是冷却系统须满足最大热负荷工况冷却的需要，在这样一个前提下，主要解决最大散热量与冷却水泵、散热器及冷却风扇的匹配问题，并在最优匹配条件下进行零部件的统一设计，这实际上是一个传统静态设计问题，所有的

7、传统冷却系统都基于这样的匹配关系来解决。2、冷却风扇液压系统工作原理【3】10内燃机散热器和液压油散热器分开布置，用两个风扇分别对两个散热器进行冷却。液压油冷却风扇由电机驱动，当液压油温度达到上下极限值时由单片机控制系统调节其转速。内燃机带动齿轮驱动液压马达，液压马达驱动风扇、水泵运转，单片机根据冷却水温度的变化调节电磁比例溢流阀的溢流量通过电子微控单元ECU实现冷却风扇和水泵转速的自动调节。这样可以更好的调节冷却风扇、水泵的运转速度，从而更好的控制内燃机的工作温度。【5】3.冷却系统液力驱动的设计计算

8、在对冷却系统设计的过程中我们常常需要知道内燃机散入冷却系统的热量来确定我们所需的冷却谁的循环量以及冷却空气的循环量。通过对风扇以及水泵消耗的功率的计算，可以反推得到液压马达以及油泵的设计参数。【2】3.1散热量的计算Qw=AgeNehu/3600(KJ/S)A为传热冷却系统的热量所占燃烧热量的百分比，对与汽车的内燃机来说，一般A=0.18——0.25;ge为内燃机的消耗功率，kg/kw.h;Ne为内燃机的功率，kw;hu为燃料的低热值，kj