汽车发动机电控冷却系统的设计

➢ 学习内容： 一、发动机电控系统的控制功能。 二、发动机电控系统的组成。 ¤ 执行器 ¤ 发动机控制单元ECU ¤ 传感器
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
一、发动机电控系统的控制功能
燃油 控制
点火 控制
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
一、发动机电控系统的控制功能
1. 发动机电控系统的主要控制功能——燃油控制
燃油控制
何时喷？ 喷油正时
喷多少？ 喷油脉宽
• 产生发动机曲轴转角信号，判定 曲轴（或活塞）位置。
➢ 安装: • 曲轴、凸轮轴、分电器
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
二、发动机电控系统的组成
8.凸轮轴位置传感器
控制软件
接受传感器的输入信 号，分析计算后产生 输出信号送至执行器
传感器
检测发动机运行参数， 并送至控制单元
控制单元 硬件
ECU
ECU--Electronic Control Unit
执行器
接收控制单元的输 出信号，产生执行 动作，实现各种控 制
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物
采用PP管及配件：根据给水设计图配 置好PP管及配 件，用 管件在 管材垂 直角切 断管材 ，边剪 边旋转 ，以保 证切口 面的圆 度，保 持熔接 部位干 净无污 物

某新能源汽车电机冷却系统的设计范王龙【摘要】为保证所研究车型电机组合能够在合理高效的温度范围内工作,采用水冷却的形式,利用Flowmaster、CFD等CAE手段,在项目前期精确估算各个零部件在不同工况下的温度情况,提高设计稳健性.最后通过实验验证设计的可靠性,大大节省项目时间.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2017(000)012【总页数】6页(P28-33)【关键词】纯电动汽车;电机;冷却系统;Flowmaster计算【作者】范王龙【作者单位】汉腾汽车研发中心,江西上饶334100【正文语种】中文【中图分类】U469.72汽车的发展推动了现代社会的进步，促进了地区之间人和物的交流并提高了人们出行的便捷性和舒适性，但同时也带来了能源消耗和环境污染等问题。

因此，新型能源低污染甚至零污染的汽车开发越来越重要。

根据环境保护部发布的《2017年中国机动车污染防治年报》显示：2016年全国机动车保有量达2.95亿辆，比2015年增长8.1%，全国机动车排放污染物初步核算为4 472.5 t，比2015年削减1.3%。

这主要得益于新能源汽车的开发与市场占有量的快速上升。

以电动汽车为代表的新能源汽车将是解决汽车工业化可持续发展的重要且行之有效的途径。

纯电动汽车采用蓄电池、电机组合等零件取代传统汽车发动机作为驱动源，用电能代替传统柴、汽油，大大降低了传统能源的消耗及环境的污染。

纯电动汽车整车蓄电池放电带动电动机转动，在电能转化成动能的过程中会释放大量的热。

基于原始传动车型冷却系统的设计原理及各相关零部件性能，去除发动机、发动机散热器及相关零部件，增加动力蓄电池、电动机、电子水泵及相关控制元件开发新的纯电动汽车。

由于风扇开发成本高，此车电子风扇借用原车，重新开发冷却系统。

此车冷却系统的原理设计详细参考图1—图2。

该车型电机系统冷却设计原理介绍：此车型电机系统采用水冷方式冷却，依靠图2中的电动水泵作为水循环动力源。

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Q MAX3 2.4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F f33.1.2 散热面积S43.1.3 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D25参考文献6一、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，材料采用铝制减轻重量，设置膨胀水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：101.6/5500（kw/rpm）最大扭矩：204.8N·m（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88～90℃；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。

3.补偿水桶
作用：当冷却液受热膨胀时，部分冷却液流入补偿容器；而 当冷却液降温时，部分冷却液又被吸回散热器，可使冷却液 不会溢失。当水冷系中有空气泡或蒸气泡时，都会使冷却液 降低传热效果，尤其当水冷系中有空气时，还会增加金属的 腐蚀，所以补偿水桶的另一个作用是可以消除水冷系中的所 有气泡。
Байду номын сангаас
4.冷却风扇
2）大循环
冷却液大循环路线图
1—旁通软管； 2—汽缸盖水套； 3—水泵； 4—节温器； 5—冷却风扇；6—散热器
3）取暖循环
7.2.2 水冷系的主要部件
1.散热器
作用：将高温冷却液的热量传递给空气，使冷却液温度降低。
1）类型与组成
按散热器中冷却液流动方向的不同，可将其分为纵流式 和横流式。
2）散热器芯
2.风冷系
风冷系以空气为冷却介质，利用汽车行驶时的高速空气流，将高 温零件表面的热量吹散到大气当中去。 风冷系的汽车发动机一般采用由传热性能较好的铝合金铸成的汽 缸和汽缸盖，为了增大散热面积，各汽缸一般都分开制造，并且在 汽缸和汽缸盖表面分布许多均匀排列的散热片，以增大散热面积。 为了有效地利用空气流和保证各缸冷却均匀，有的发动机上装有导 流罩及分流板等部件。
支架
推杆 弹簧 节温器壳体
主阀门 石蜡 胶管 副阀门
膨胀筒式节温器
膨胀筒式节温器是由具有弹性的、折叠式的密闭圆筒（用黄铜制 成），内装有易于挥发的乙醚。主阀门和侧阀门随膨胀筒上端一起 上下移动。膨胀筒内液体的蒸气压力随着周围温度的变化而变化， 故圆筒高度也随温度而变化。
膨胀筒式节温器
当发动机在正常热状态下工作时，即水温高于80℃，冷却水应全部流经散热器 ，形成大循环。此时节温器的主阀门完全开启，而侧阀门将旁通孔完全关闭；当 冷却水温低于70℃时，膨胀筒内的蒸汽压力很小，使圆筒收缩到最小高度。主阀 门压在阀座上，即主阀门关闭，同时侧阀门打开，此时切断了由发动机水套通向 散热器的水路，水套内的水只能由旁通孔流出经旁通管进入水泵，又被水泵压入 发动机水套，此时冷却水并不流经散热器，只在水套与水泵之间进行小循环，从 而防止发动机过冷，并使发动机迅速而均匀地热起来；当发动机的冷却水温在70 ～80℃范围内，主阀门和侧阀门处于半开闭状态，此时一部分水进行大循环，而 另一部分水进行小循环。

• 网络防盗器除了有比电子防盗器更强的功能外， 还能把盗情发送到车主的手机上，并具备锁死 发动系统的能力
• GPS卫星定位防盗器功能就更强了，几乎综合 了所有的防盗功能，并能用卫星准确定位在5米 范围内，也就是眼前。其传感器有采用无线传 感的，很难破坏。
雷达防撞系统
• 该系统有多种形式。有的在汽车行驶中， 当两车的距离小到安全距离时，即自动报 警，若继续行驶，则会在即将相撞的瞬间， 自动控制汽车制动器将汽车停住；有的是 在汽车倒车时，显示车后障碍物的距离， 有效地防止倒车事故发生。
• 其功用是采集曲轴转动角 度和发动机转速信号，并 输入电子控制单元(ECu)， 以便确定点火时刻和喷油 时刻。
进气温度及压力传感器
• 它将进气岐管压装在进气管上或空气流 量计内。
• 检测发动机的进气温度和 感应进气岐管内的真空变 化，将进气温度转变为电 压信号输入给ECU做为喷 油修正的信号。
• 它采用负温度系数的热敏 电阻作为感应元件，ECM 通过设计在自身内部的一 个电阻为冷却剂温度传感 器提供一个5V的参考信号， 并测量该电阻的压降。
氧传感器
• 氧传感器安装在排气管中， 用以检测排气中氧的浓度， 并向ECU发出反馈信号， 再由ECU控制喷油器喷油 量的增减，从而将混合气 的空燃比控制在理论值附 近。
通信系统
• 这方面真正使用且采用最多的是汽车电话， 在美国、日本、欧洲等发达国家较普及。 目前的水平在不断地提高，除车与路之间， 车与车之间，车与飞机等交通工具之间的 通话外，还可通过卫星与国际电话网相联， 实现行驶过程中的国际间电话通信，实现 网络信息交换，图像传输等。
五、附属装置
• 全自动空调EA/C • 自动座椅 • 音响/音像
四、信息通讯系统

新能源汽车冷却系统功用及分类
汽车冷却系统是汽车中比较重要的系统之一，它有着使发动机尽快升温并保持恒温和防止发动机过热的作用。

电机在工作时，总是有一部分损耗转变成热量，它必须通过电机外壳和周围介质不断将热量散发出去，这个散发热量的过程，就称为冷却。

汽车冷却系统主要有液冷和风冷两种工作方式，这两种方式的工作原理有所不同。

风冷的工作方式主要是通过发动机缸体表面附着的铝片对气缸进行散热，一般采用的是功率强大的风扇向这些铝片吹风，使其向空气中散热，从而达到冷却发动机的目的，现代的汽车基本都不在沿用这种工作方式了。

液冷是现代汽车冷却系统的主要的工作方式，通过发动机中的管道和通路进行液体的循环而达到散热冷却的目的。

汽车冷却系统中有着大量的管道，泵将液体输送至发动机缸体后，液体便开始在气缸周围的发动机通道里流动。

目前电机定子绕组采用水冷的方式相当普遍。

水是很好的冷却介质，它具有很大的比热和导热系数，价廉，无毒，不助燃，无爆炸危险。

通水冷却的部件冷却效果极为显著，允许承受的电磁负荷比气冷要高很多，提高了材料的利用率。

但是水接头及各个密封点处由于水压漏水的问题造成短路、漏电以及烧毁绝缘的危险。

所以水冷电机对水道的密封性和耐蚀性要求非常严格，并且在冬天必须添加冷却液，否则易造成维护事故。

在电动汽车电机设计中，水道能让冷却液与电机内表面每一个地方能够接触，流向设计是让冷却液能够更好地带走最易发生热故障部位的热量，所以需要专门考虑设计。

一种用于空调的发动机电控硅油风扇控制原理空调是我们日常生活中不可或缺的电器，而现在几乎所有型号的空调都采用了发动机电控硅油风扇控制技术。

那么这种控制技术的原理是什么呢？本文将从以下三个方面分别进行讲解。

一、硅油风扇的原理硅油风扇是一种可变转速风扇，它的转速会随着电压的变化而自动调节。

硅油在高温下不易老化、不变质，而且有着相对较高的密度，所以可以用来调节气流。

二、发动机电控的原理发动机电控是现代汽车发动机中的一个重要系统，主要用于控制发动机的工作状态。

它根据发动机的工作负荷、运行状态和环境温度等参数，对发动机进行控制，以达到节能、环保、高效的目的。

三、硅油风扇控制原理将发动机电控与硅油风扇结合，可以实现精准的空调温度控制。

当室内温度达到设定值时，控制芯片会向发动机电控发送指令，发动机电控会主动控制汽车发动机的转速，并通过改变电源电压来调整硅油风扇的转速。

硅油风扇的转速变化直接影响空调内部的气流流速，从而控制空调的制冷或制热效果。

需要说明的是，在这个过程中，硅油风扇的控制并不是直接通过变频器来实现的。

相反，它主要依据电源电压大小的变化来对转速进行调节，因此在设计硅油风扇控制系统时，需要考虑到这个特点，以确保最终的控制效果。

总之，发动机电控硅油风扇控制技术是一种应用广泛的控制方案，可以为我们的生活带来许多便利和舒适。

通过不断优化这种控制方案，我们可以预见未来空调产品将会更加智能化、节能化，为我们的生活带来更多的美好。

发动机电控硅油风扇控制技术的使用范围不限于空调，它也被广泛应用于汽车发动机的散热系统。

现代汽车发动机功率越来越高，产生的热量也越来越大。

如果没有有效的冷却系统，发动机可能会过热而导致故障。

因此，散热系统是汽车设计中的关键部件之一。

传统的汽车散热系统通常采用机械式传动的风扇来散热，功耗大、效率低、噪音大等问题一直困扰着汽车厂商和消费者。

发动机电控硅油风扇控制技术的出现为此带来了新的解决方案。

１ 述 概 气缸温度升高到 １５ 油耗则下降 ４ － Ｖ 将 作， ９ ℃， ％－ ｏ ０ 。 达到较高的冷却效率 。研究实践表 明， 无论 冷却系统对发动机性能的影响 日益 显著。 冷却液温度保持在 ９ 一 １℃范围内，使发动机 是精确冷却 系统还是分流式冷却系统， ０ ｌ５ 都要 求 目前 ， 几乎所有 的发动机强化都 面临着如何解决 机油的最高温度为 ｌＤ ， ４℃ 则油耗在部分负荷 时 对发动 机冷却水套进行必要的改进 以优化 冷却 Ｊ 高功率密度下的冷却及热平衡问题， 既在提高输 下降 １％。 ０ 液流动 。 从设计 和使用角度看， 分流式 冷却和精 出功率的同时， 又要兼顾油耗的经济性和排放 的 同时 ， 高发动机运行温度对发动机热承 确冷却 相结合具有很好 的发展前 景， 提 有利于形 环保性 。 这些都对冷却系统的性能提出了新的要 载能力提出了更高要求对 Ｎ ｘ Ｏ 排放也有负面影 成理想 的发动机温度 分布 ， 足发 动机对未来 满 求， 开发高效 、 、 可靠 经济、 环保 的冷却系统， 已成 响， 同为燃烧室 中 Ｎ ｘ的生成对温度的变化十分 冷却系统的要求。 Ｏ 为发动机进一步实现技术突破 的关键所 在。因 敏感。因此， 在排放要求较严格 的情况下， 提高温 ５ 空气侧 冷却空气 流动的研究状 况及趋 ． ２ 此， 采用先进的冷却系统设计理念 应 用柴油机现 度设定点的做法对于柴油机不适合 ； 但是对于汽 势 代设计技术提出设计规范与策略， 对推动柴油机 油机则很有潜力 ， 在部分负荷下提高冷却液温度 车辆迎风 空气侧冷却空气流动的组织在很 冷却系统技术进步具有重要 的研究价值。 可以使有效功率最大提高 ｌ 。 【 大程度上制约着 冷却水冷却效果同时也影 响发 目 前， 发动机冷却 系统的发展趋势 主要确 ３ ． ２降低温度设定点 动机的工作性 能。空气侧部件空间安装分布对 以下 几 个方 面 ： 降低温度设定点 的优势在于降低进气温度， 空气流动和温度分布影响显著 ， 其中， 风扇是 研 ２ 冷却系统的能控化 从而提高充气效率， 于燃烧过程优 化和降低 究的焦点 。Ｄ ｌ ｉ 有利 ｅ ｈ 汽车公司提 出了新 的中冷器 ｐ 目前， 随着 电子技术和计算机技术的广泛 燃油消耗， 提高部件的使用寿命。 ｉ ａ 等人的研 风扇 一 Ｆ． ｎｙ １ 散热器布置顺序 的冷却模块 （ Ｒ ） Ｃ Ｍ 概 Ｆ 应用 和飞速发展， 电部件技术 日 趋成熟 ， 传统被 究表 明， 若气缸温度 降低 ５ ℃， 提前角可提 念 ， 风扇 置于中冷器和散热器之问 ， 保证 ０ 点火 即将 在 动式 的发动机冷却 系统正在走向智能化和 自动 前 ３ Ａ而不发生爆震 ， 。Ｃ 充气效率提高 ２ 发动 风扇提供相 同的质量 流量 的前 提下 ，Ｆ Ｍ 所 ％， ＣＲ 化。 传统冷却系统不能更全面的适应发动机实际 机工作特性改善， 有助于优化压缩 比和参数选择。 需 的风 扇转速要 远远低 于传统 的 Ｃ Ｆ Ｒ Ｍ，可 以 运行时的冷却需求 ， 从而无法实现对发动机水温 取得较好的燃油经济性和排放性能日 此外， 。 在较 节约 １％的风扇耗功。Ｎ ， Ａ ９ ￣Ｓ Ｐ等人甚至提 ｍｎ 在全运行工况 内的合理控制。然而 ， 采用电子驱 低的冷却液设定温度工况下， 可在燃油消耗率和 出取消冷却风扇在车厢加热器处加装风机的方 动及控制技术 ， 可以通过传感器和计算机芯片根 Ｎ ｘ Ｏ 排放 间获得更好 的折 中关系最 大可使 Ｎ ｘ 案 ， Ｏ 能降低 成本达 ３ ％， 量减 轻达 ３ ％， 不 ０ 质 ０ 对 据实际的发动机温度控制运行， 从而提供最佳的 排放降低 ３％， ０ 燃油消耗率及 Ｃ Ｏ和 Ｈ 排放也 带空调的车辆 ， Ｃ 尤其是小型车辆应用前景更好 。 冷却介质流量。 降低能耗， 提高效率 。例 如 ， ｏｎ 略有改善。 Ｈ ｏ ５ － ３冷却液 流动研究状况及趋势 ｃ０ ｈ 等人用 电控冷却水泵取代 传统 机械水泵， 利 总之’ 无论是提高温度设定点还是降低温度 国内对冷却液流动的研究 手段 主要 为试验 用试验和模 拟对 比分析发现， 通过控制水泵转速 设定点都可能改善发动机的冷却性能， 但是必须 研究和计算机数值模拟研究。 并 提 高电控 水泵 效率 ， 功率 消耗 降 低量 超过 结合实际需要而合理应用。 在实验研究方而 ，主要以朱义伦等人先代 ８纸若将水泵转速提高至最大值时， ７ 可降低散热 ４ 冷却机理的优化创新 表的采用 激光多普勒测速 仪（Ｄ ） 发动机气 Ｌ Ｖ对 器尺寸超过 ２ ％ 对提升发动机性能和燃料经济 ７， 发动机冷却系统零部 件的低 能耗和 高效率 缸盖冷却 水流动进行测 量， 到冷却水在平行 得 性 潜 力很 大 ０ ｌ 。 同样是设计 目 标之一， 零部件冷却 效率 的提高主 于气缸盖与气缸体接合 面的二维流场 。 以及 ， 以 可见 ， 电控冷却 系统一方面可以通过精确、 要从几个方面来实现：新材料 的应用 部件结 王 书义日 ａ ． ． 屈盛官等人 为代 表的利用流动 显形法 自动地调节冷却液的温度， 把发动机 的工作温度 构 的新设计 部件 的智能驱动方式； 发 动机常 得 到冷却水流动 的二维 流场。 ｄ ． 通过研 究二维流 控制在最佳范围， 延长发动机 的使用寿命， 提高发 规冷却机理 中的强化冷却措施 如活塞 的“ 内油 场 以改进水腔设计。 动机 的工作效率， 降低发动机的故障率 ； 一方 冷” 排气门的“ 另 、 钠冷 ” 以及喷油嘴的“ 内油冷” 等 在计算机数值模拟研究方面 ， 袱广 泛应 用 面， 还可根据汽车的行驶 速度 、 动机的冷却水 内冷技术。 发 的有 Ｃ Ｄ分 析技术和有限元（Ｅ ） Ｆ Ｆ Ａ耦合分析技 温来综合控制冷却系统， 从而达到降低油耗 和提 笔者认为 ，随着材料科学和加工工艺水平 术 。目前其常用的技术载体 ， 如大型 Ｃ Ｄ商业 Ｆ 高发动机可靠性的效果。 的不断进步，发动机的冷却机理有 向强 化内冷 软件有 Ｆ Ｕ２ Ｎ ， Ａ ）Ｄ。Ｉ Ｌ Ｅ ＴＳ Ｒ Ｃ ＦＲＥ等 。计算机 软 Ｔ ３ 温度设定点的合理调节 却、 减弱甚至取消外冷却的方 向发展 的趋势 ， 这 硬件水平飞速提高， 使得采用计算机数 值模拟 冷却系统设定的冷却 温度是 以满负荷时最 对 于提高发动机的热效率等将产生巨大的推动 研究复杂结构水腔 内流动特性成越来越 重要 的 大散热率为基础 ， ， 以通过改变冷却液温 作用 。 因此 可 研究手段 。 度设定点来改善发 动机和冷却系统在部分负荷 ５介质流动的合 理组织 ６结论 时处于不太理想状态时的性能。 升高或降低温度 发动机的冷却介 质主要包括水腔 内冷却液 在新材料 、 新技术 、 新理念 的引领下 ， 充分 点在不同情况下各有优长。 和空气侧冷却空气。 利用发动机现代设计技术 寻求对冷却系统的冷 ３ 提高温度设定点 ． １ ５１ ． 水腔内冷却水 流动 的研究状况及趋势 却机理 、控制和研究开发手段 的改进是冷却系 提高温度的优点是 ：于提高 了发动机的运 改进发动机冷却水套结构是研发高强化发 统发展的必然趋势。从设计的有效性和实用性 行温度和机油温度。 减少了发动机 的散热量和摩 动机关键环节。ｔ ９ ２ Ｃｏ曲Ｍ Ｊ 出了“ ￣ ９年 ｌ ｑ ｕ ．提 ． 精 方 面来看， 冷却介质 的流动优化是 改善 冷却系 擦损失 ， 提高冷却液 和金属温度会改善发动机和 确冷却” 的概念 （ 即利用最少 的冷却 以达到最佳 统 的关键。使用电控冷却部件实现精确冷却和 散热器热传递效果， 降低冷却液流速， 减少水泵的 的温度分配 ） ， 其应用的潜在优势在 于降低摩擦 分流式冷却 的合理整合， 能最大程度满 足逐渐

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散热器设计要点：
在整车空间布置允许的条件下，尽量增大散热器的迎风面积，减薄芯子厚度。这样可充分利用风扇 和车的迎面风，提高散热器的散热效率。一般轿车芯厚不超过二排水管。
轿车多采用散热器横流水结构，因为轿车车身较低，空间尺寸紧张。横流水结构散热器能充分地利 用轿车的有限空间最大限度地增加散热器的迎风面积。
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散热器芯有多种结构形式。有管片式，管带式，板式散热器芯等。 管片式及管带式散热器芯有单列，双列及三列散热管之分。实践证明，双列散热器管散热器能在有限空间 内获得最好的散热效果。 传统的散热器芯由黄铜制造，但近年来更多的是用铝制造，进出水室由复合塑料制造，使散热器重量大为 减轻。
散热器的散热量：Q=ksΔt
Q—散热器的散热量
K—散热器的散热系数，S—散热器的散热面积m2 Δt—液气温差。
K是代表散热效率的重要指标，与下列因素有关：a）冷却管内冷却液流速：这主要取决于发动机水泵循环流 量和冷却管断面与其数量之积。据试验结果，冷却液流速由0.2m/s提高到0.8m/s，散热器效率有较大提高， 但超过0.8m/s后，效果不大。b）散热器材料和管片厚度 。c）制造质量：冷却管和散热带之间的贴合性和 焊接质量。其优劣会影响散热效率20%~40%。d）通过散热器芯部的空气流量或风速：评价散热器的散热 性能时，必须在同等风量的前提下进行。通过散热器的风速在额定工况下应不小于8~10m/s，以充分发挥散 热器的散热能力。
入与发动机水泵连接
的金属冷却水管总成
进气节流阀
膨胀箱出水管， 此管连接膨胀箱 下端的出水口和 金属冷却水管总 成的一个分支管
风扇
散热器
除气管，此管连接散 热器上水室的除气管 口和膨胀箱上端的一 个除气管口

V技术公报l现代汽车lB U L L ET l N S 冷却系统控制原理概述(二)@北京／李强另外一个重要方面是：被冷却件的温度尽可能不随工况和周围环境的变化。

这方面的一个实例是：节温器控制的用冷却液冷却的变速器润滑油可保持温度不变。

发动机暖机时变速器润滑油变热，这时要利用强功率冷却，防止变速器润滑油过热，从而减小变速器摩擦损失，提高变速器寿命和延长变速器润滑油换油周期。

最后，一体化的冷却系统和空调可实现“热量的集成”，即一个系统中的热流可以被另外的系统利用或带走，而不需要为此多消耗辅助能量。

如利用废气冷却的余热供车内采暖。

在发动机冷却方面的热管理措施为：变速器润滑油恒温化特性线(M A P图)的节温器电控V I SCO离合器电控冷却液泵冷却空气控制，如百叶窗的控制废气冷却用冷却液冷却增压空气采用所有措施后轿车可节省燃油5％。

另外还有上面提到的为达到优化目的而实现的一系列优点。

为挖掘潜力，通过发动机管理实现冷却系统的闭环控制具有重大意义。

发动机冷却系统慨述冷却系统的主要功用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证车辆机件在最适宜的温度状态下工作。

发动机在燃烧过程中放出大量的热，汽缸内气体温度可高达1700～270()℃。

而燃烧放出的热量只有一少部分转变成了有用功，其余的热量一部分随废气排出，另一部分传给了发动机的零件，零件吸收了这些直体及热寿变不能正常工作。

另外，高温还会使机油变质甚至炭化，造成润滑不良，磨损加剧。

因此，必须对发动机受热零件进行冷却，使发动机保持正常的工作温度。

如果发动机冷却过度，又会造成一些不良后果。

若冷却过度，势必使发动机的热量损失增大，造成有效功率下降。

同时，发动机的温度低不利于可燃混合气的形成和燃烧，机油黏度变大，阻力增大，摩擦损失增加，同样会使发动机的功率下降。

实践证明，发动机温度过高或过低对发动机的工作都是不利的。

因此，冷却系统的任务就是使工作中的发动机得到适度的冷却，从而保持在最适宜的温度范围内工作。

式， 并经 滤波 校 正后 送入 模 数 （ Ａ／ Ｄ） 转 换 器 。Ａ／ Ｄ
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ；ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｆ ａ ｎ；ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ；ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ；ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｃ ｈ ｉ ｐ
汽 车 电动风 扇是 汽车 发 动 机 的 重要 组 成 部 分 ，
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｎ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｕ ｎｉ ｔ ｏ ｆ ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｆ ａ ｎ
ＦＵ Ｆａ ｎ ｇ — ｘｉ ｏ ｎ ｇ
（ Ｚｈ ｏ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ｎ Ｃｉ ｔ ｙ Ｐ ｕ ｂ ｌ ｉ ｃ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｇｒ ｏ ｕ ｐ Ｉ ｔ ｄ ．，Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ｓ ｈ ａ ｎ ５ ２ ８ ４ ３ ６，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
设 有冷 却液 温度 报警装 置 。
电动 冷却风 扇 总 体 控 制策 略 ， 如 图 １所 示 。温
电动风扇 是 目前 冷却 设 计 中最 为 常用 的方 案 之 一 ，
一
般 风扇 冷 却 系统 通 常 由 发 动 机 通 过 皮 带 轮 直 接
度传 感器 将 发 动 机水 温 变 化 以 电压 模 拟 信 号 的 形
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车 发 动 机 电动 冷 却 风 扇 的冷 却 能 力 ， 该 系 统 不 仅 可 以使 发 动 机 在 最 佳 工 作 温 度 下 运 转 ， 同 时还 可 以减 少 噪 声 和 功 率 损失 ， 减 少冷却风扇的电能消耗 ７ ～１ Ｏ 。介 绍 汽 车 电 动风 扇 的 控 制 需 求 和 控 制 策 略 ， 汽 车 电动 Ｊ ｘ 【 扇 电控 单 元 硬 件的设计方法 ， 并 给 出 汽 车 电动 风扇 电控 单元 软件 的 编 译 流 程 。 关键词 ： 发动机 ； 电动风扇 ； 冷却能力 ； 电子控制 ； 单 片 机 中图分类号 ： Ｕ４ ６ １ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ８ ５ ６ ９ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ ０ １ ０ １ — ０ ３

三、冷却系统的分类
{
水冷 风冷
水冷系却效 果好，易控制
缺点
结构复杂，成 本高
风冷系
结构简单，成本低， 冷却效果差， 不存在“冻水箱”， 不易控制，噪 音大 “开锅”问题
四、水冷系统的组成
水冷却系统是以水作为冷却介质，把 发动机受热零件吸收的热量散发到大气中 去。目前汽车发动机上采用的水冷系大都 是强制循环式水冷系统，利用水泵强制水 在冷却系中进行循环流动。
乙醚折叠筒式节温器
主阀门开，侧阀门关
主阀门关，侧阀门开
冷却系统的大、小循环实质
通常利用节温器来控制通过散热器冷却水的流量。节 温器装在冷却水循环的通路中（一般装在气缸盖的出水口）， 根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的循环流动路线， 以达到调节冷却系的冷却强度。 当发动机在正常热状态下工作时，即水温高于90℃， 节温器阀门打开了通往散热器的通道，同时关闭了通往水泵的 旁通管，冷却水全部流经散热器，形成大循环；当冷却水温低 于80℃时，节温器阀门关闭了通往散热器的通道，同时打开了 通往水泵的旁通管，水套内的水只能由旁通孔流出经旁通管进 入水泵，又被水泵压入发动机水套，此时冷却水并不流经散热 器，只在水套与水泵之间进行小循环，从而防止发动机过冷； 当发动机的冷却水温在80～90℃范围内，通往散热器的通道和 通往水泵的旁通管均处于半开闭状态，此时一部分水进行大循 环，而另一部分水进行小循环。
四、冷却强度调节装置
1、节温器 功用：根据发动机负荷大小和水温的高低自动改变水的
循环流动路线，从而控制通过散热器冷却水的流量。
节温器装在冷却水 循环的通路中，根据 发动机负荷大小和水 温的高低自动改变水 的循环流动路线，以 达到调节冷却系的冷 却强度。节温器有蜡 式和乙醚折叠筒式两 种，目前多数发动机 采用蜡式节温器。

有三部分组成：信号输入装置——各种传感器，采集控制系统的信号，转换成电信号输送给ECU。

电子控制单元——ECU，给各传感器提供参考电压，接受—电位计滑臂2—可变电阻3—接进气管—测量叶片5—旁通空气道 6—接空气滤清器叶片式空气流量计电路2）热式空气流量计）工作原理：热线式空气流量计工作原理步进电动机型怠速控制阀工作情况检查a）接蓄电池正极 b）接蓄电池负极3．控制阀控制的内容（1）起动初始位置的设定关闭点火开关使发动机熄火后，ECU的M—REL端子向主继电器线圈供电延续约2～3s。

在这段时间内，蓄电池继续给ECU 和步进电动机供电，ECU使怠速控制阀回到起动初始位置。

（2）起动控制在起动期间，ECU根据冷却液温度的高低控制步进电动机，调节控制阀的开度，使之到起动后暖机控制的最佳位置，此位置随冷却液温度的升高而减小。

（3）暖机控制号来判别怠速状态，关闭巡航，点亮EPC，在故障存储器存储故障码。

3 节气门角度传感器G187,.G188（滑动变阻器式）向系统反馈节气门位置信号。

装两个传感器是为了精确和备用。

当一个传感器坏。

系统使用另一个传感器信号，对加速踏板响应不变，巡航关闭。

EPC灯亮存储故障码。

当2 个信号中断，发动机在1500转左右运行，踩油门踏板无反应。

EPC灯亮，有故障存储。

4离合器踏板开关F36：开关信号，反馈离合器踏板位置，踏板踩下，负载变化功能关闭。

系统不对其进行监控，故无故障码存储，也无替代值。

5制动踏板开关5制动踏板开关F47和制动灯开关F（开关信号）反馈制动踏板信号位置信号，控制单元收到踏板信号后，关闭巡航。

如加速踏板传感器坏，代为替代怠速信号。

6 节气门驱动装置J186：定位电机。

接受系统命令，控制节气门开度。

出现故障后，进入紧急运行模式，由弹簧将节气门打开到一定角度，系统运行高与怠速，踩油门没反应。

EPC灯亮，存储故障码。

7故障灯EPC故障灯K132 ：提示信号。

系统正常时打开点火开关3秒自检后熄灭，有故障则常亮。

（2）机械风扇控制装置 机械风扇控制的型式很多，目前采用的主要有硅油风扇 离合器和电磁风扇离合器两种风扇控制装置。
课题二 冷却系主要零部件的构造与维修
1）硅油风扇离合器 硅油风扇离合器是一种以硅油为介质，利用通过散热器芯 吹向风扇的气流的温度高低改变风扇转速的风扇控制装置。硅 油风扇离合器安装在风扇与水泵之间。结构如图所示，
课题二 冷却系主要零部件的构造与维修
散热器芯管损坏可用接管法。修理步骤是： ①用尖嘴钳拆去破损芯管两边的散热片，剪下芯管的 破损部分，切口剪成约15°～30°斜口。 ②选一段比待接部分长约5～10mm的接管，两端的 斜口角与分上同。并将两端口稍加扩张，使之恰能套住待 接的芯口。别在各接合口上镀锡。 ③从散热器芯子端部插入通条，穿过镶接部分的上下 口，将各接口整理平直，使之衔接部位互相贴合套位。 ④接口处涂上焊剂，用铬铁焊接。 ⑤芯管镶接后，用0.3～0.6mm铜板制成W形状的卡 条，卡于接管两侧，恢复散热效能。
积垢，然后再用压缩空气或清水洗净内部。
⒋散热器盖密封性检验 散热器盖可用手动气泵检查：使用手动气泵给散热器盖加 压，使压力上升到120～150kpa时，压力表读数突然下降，说 明蒸汽阀打开；压力低于10～20kpa时，空气阀应打开。如不 符以上要求，应更换散热器盖。如EQ6100发动机蒸汽阀开启 压力为125～137kpa。
图6-2 强制循环式水冷系示意图
1-百叶窗；2-散热器；3-散热器盖；4-风扇；5-小循环水管；6-水泵；7-节温器；8-出水管；9水温表；10-水温传感器；11-水套；12-分水管；13-皮带；14-下水管；15-散热器放水开关
课题1 冷却系概述
利用节温器来控制通过散热器冷却水的流量。节温器 装在冷却水循环的通路中，一般装在气缸盖出水口处。 通常冷却水在冷却系内的循环流动路线有两条，一条为 大循环，另一条为小循环。大循环是水温高时，水经过 散热器而进行的循环流动；而小循环是水温低时，水不 经过散热器而进行的循环流动，从而使水温迅速达到正 常。大小循环由节温器控制如图6-3所示。

技术聚焦
Design-Innovation
额定功率设计散热器迎风面积，如式（2）所示。散热器
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（1）
迎风!（'('') *+'(''% ,） 总!)
（2） （3）
式中：— ——散热器的目标散热量，kW；
"—— —传递给冷却系统的热量占燃料热量的百
设计目标就是在匹配水阻、风阻性能的基础上，满足整 AMESim软件建立整车发动机冷却系统模型，同时搭建
车动力总成的散热需求，同时实现成本和质量的最优 了发动机热容模型，可以准确地仿真整车稳态工况发
[2]233-237
化。对数平均温差法计算繁琐 ，还需要查找换热 动机出水平衡水温和动态工况的温升曲线。这种研究
!"! 散热器经验参数方法
性能的影响及相互作用。文献[4]对散热器自然对流状
经验参数方法以发动机额定功率为设计工况；散
况下的传热性能及内部流动展开研究，提出了散热器 热器的目标散热量的计算，如式（1）所示。依据发动机
! 基金项目：国家重点研发计划项目（(G"HIJKG"G%%GG）
- -
2第0199（期9）
散热器是乘用车发动机冷却系统的核心零部件， 消耗功率比值和内部流动及散热规律。文章基于-
[2]237-243
散热器的水阻、风阻影响散热器水侧和风侧的流动性 的对流传热学理论建立了散热器数学模型 ，通过
[1]
能，散热器的换热性能影响发动机的燃烧 。散热器的 散热器单品性能数据拟合出散热器的换热系数，应用
2
0.07m/kW；

汽车发动机电控系统检修一、汽车发动机电控系统检修基础（一）汽油机电控系统的布局1、汽油机电控系统的组成汽油机电控系统一般由传感器、电控单元（ECU）和执行器三部分组成。

利用AJR发动机台架或丰田8A发动机台架对照教材2页图1-1讲解2、汽油机电控系统各元件的安装位置利用AJR发动机台架或丰田8A发动机台架对照教材2页图1-2及表1 讲解3、AJR发动机电控系统电路图电路图见书第272-273页（二）发动机电控系统故障诊断基础知识1、发动机电控系统故障的基本诊断程序2、发动机电控系统常见故障及原因（1）传感器故障（2）执行器故障（3）电控元器件故障3、发动机电控系统故障诊断基本原则（1）先外后内（2）先简后繁（3）先熟后生（4）代码优先（5）先思后行（6）先备后用4、发动机电控系统维修安全及注意事项见书9-10页的内容AJR发动机各传感器的名称、功用及安装位置（三）发动机电控系统常用检测诊断设备发动机电控系统常用检测诊断设备有：诊断跨接线、测试灯、万用表、手持式真空泵、真空表、汽缸压力表、燃油压力表、汽车故障检测仪、汽车发动机综合性能分析仪、尾气分析仪、汽车专用示波器、听诊器等。

参考书中的内容向学生分别讲解各设备的结构、特性、作用、功能及使用方法，以我校现有的车博士诊断仪和EA3000为例，介绍其使用方法。

二、发动机检测项目（一）动态基准测试（27页）电控发动机的基本运转参数指的是：发动机的怠速转速、燃油系统油压、点火提前角等。

通过发动机动态基准测试，可以测量发动机运行过程中的基本运转参数及执行器的基本工作情况，为判断发动机工作是否正常提供依据。

1、发动机怠速转速的测试与调整（以30页AJR发动机为例）（1）怠速的检测①测试条件A、排气系统无泄漏B、发动机冷却液温度﹥80℃C、蓄电池电压不小于11.5VD、关闭空调和其他用电设备E、选挡手柄位于P或N挡（自变器车辆）F、节气门拉索位置调整正确②测试方法与步骤A、关闭点火开关，连接并打开车博士诊断仪，启动发动机，使其怠速运转，使车辆达到测试条件后，进入诊断仪的发动机系统，B、选择测量数据流，再输入组号003，显示区域1显示发动机转速，显示区域2显示蓄电池电压，显示区域3显示冷却液温度，显示区域4显示进气温度。

风罩之 间 的径 向间隙 ， 一般 取 ７ ０ — ．。 ７ ． ０９ ＝７
３３ 风扇 排风 的压差 ．
则 Ｄ＝ ．Ｘ Ａ （ ） ０８ ／ ｚ１
风 扇排 风所产 生的风 压 ，主要 决定 于气道 的阻
式中Ａ 厂
散热 器芯 部 的正 面 面积 （ 风 面积 ） 由 迎 ，
力 。可按下式 计算 ：
批注本地保存成功开通会员云端永久保存去开通
维普资讯
李 登 龙 等 ： 车 发 动机 冷 却 风扇 的 选 型 及 匹配 设 计 汽
１ ９
洛阳福赛特汽车股份有限公司 李 登 龙
一
拖（ 洛阳） 工程机械有限公司 王 晓 岚
摘要
作 用。
介 绍 了汽 车发 动 机 风 扇 的分 类 、 匹配 设 计及 安 装 。对 实 际 生产 中 匹配 选 用 汽车 发 动机 风 扇 具有 一 定 借 鉴
般来说 ， 风扇 直径 Ｄ 与散热器 的正 面面 积 Ａ
△ —— 进 、 出散 热 器 的空 气 温 差 ， 般 取 Ａｋ 一 ｔ ＝
１ ℃￣ ５ ： ０ ３℃
— —
相关联 。 风扇叶 片所扫过 的面积大致 等于 Ａ 的一半
左右。 即 （－ ２ １Ｖ） ＝
斗 二
风 扇 的容 积效 率 ，主要 决 定 于风 扇 与导
关 键词 ： 动机 发
冷却风扇
选型
设 计
１ 前 言
汽车 发 动 机水 冷 系统 一 般 为 强 制 循 环水 冷 系
扇
统， 即利用水 泵提 高冷却液 的压 力 ， 强制 冷却 液在发
动机 中循 环流动 。整个 系统 由水 泵 、 热器 、 散 冷却风