发动机后置客车冷却系的总体布置与设计.doc
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发动机后置客车冷却系的总体布置与设计为了保证发动机在各种运转情况下温度都能维持在正常的工作范围内,所布置的发动机冷却系要带走适当的热量。一般一个良好的冷却系统要满足下列要求:(1)散热能力要满足发动机在各种工况下的工作,即使当环境恶化时,仍然保证冷却系的出水温度低于许可值,保证发动机工作可靠;(2)冷却系统消耗的功率要小;(3)启动后能在较短的时间内达到正常的工作温度;(4)冷却系的使用性能可靠,寿命长;(5)冷却系的体积要小,重量要轻,成本要低,维修要方便。由于发动机后置客车结构上的特点,对冷却系的要求更加严格。1、冷却系的整体布置冷却系的布置是随发动机的布置而变化的。一般按发动机在整车上的布置可分为前置、中置、后置三种形式,而目前发动机后置客车已成为主流,因为这种方式具有以下优点:(1)发动机与车厢隔开,车厢内部振动噪声小,因而舒适性好。(2)车厢的利用面积率高,而且有利于客车的内饰设计。(3)在地板下可以形成很大的空间,作为长途客车的行李舱。(4)发动机置于后部易于发动机的维修。虽然其存在着变速操纵系统复杂的缺点,但近些年开发研制的操纵系统可以很好地满足操纵要求,而且结构简单,因此,变速操纵复杂的缺点对发动机后置客车的发展已经不再构成障碍。另一个缺点是对发动机的冷却系要求高,因为后置发动机客车冷却空气的进风口一般位于侧围后部,正压小,散热器的风冷利用率低,因此,发动机后置客车冷却系成为主要考虑问题之一。该类型车辆的冷却系一般是通过发动机前端皮带轮取力,经中间轮由带传动驱动水箱风扇,风扇、水箱、风扇罩及支架等机构安装在发动机一侧的支架上,从车身侧面正压进风口处进风,并设置进风导流舱,在车身后围设排风口排风。2、冷却系各个组成部件的设计2.1侧面进风口与导流舱发动机后置冷却系的散热能力与散热器进风、排风和导流舱有密切关系。后置客车冷却系的进风量取决于侧面进风口的大小、结构及行车速度。发动机后置相对于前置损失30%左右的进风量,因此,为了加大冷却系的冷却能力,侧面进风口面积的大小不得低于散热器正面面积的70%,最好大于散热器芯部的正面面积。导流舱的设置要保证进风量最大限度地迅速冷却散热器,因而导流舱要具有大的空间和流线形状,使空气不产生涡流,导流舱的俯视截面一般有三角形、方形和半圆形三种。同时还应该采用有效措施加强导流舱与散热器周围及发动机的隔离,降低进风温度,以提高散热效率。侧面进风口与导流舱的连结也是一个比较重要的环节。为了避免进风走弯道,减少进风涡流以提高散热率,散热器应该尽量向车身侧面靠。导流舱应尽可能具有较大的空间断面。但由于结构和外形造型的限制,侧面进风口的面积一般总是小于导流舱的进口断面。在结构设计时,假定进风口和导流舱的进风口断面均为正方形,进风口面积可以设计为导流舱断面的70%~80%,这样既能基本满足散热要求,又使进风口不致过大而影响美观。同时导流舱与散热器之间要采取密封措施,防止发动机罩内的热风流经风扇。2.2散热器的选择影响散热器选型的主要因素是空间大小、气流面积、成本以及可靠性。就空间的最佳利用率来说,一个尽可能大的迎风面积和尽可能薄的芯厚组合起来的散热器是最为理想的。因为芯厚增加,单位铜量的冷却效率要小,增加厚度虽然散热面积增大,但风阻也加大,散热效果的提高并不明显。近似正方形的散热器具有最有效的散热性能。目前散热器散热片的片距常取1.5-3.5mm,对于给定的通过芯子的空气流速而言,增加单位长度的片数,散热器的散热量增加,但气流阻力也随之增加,这样会增大风扇的功率消耗。另外散热片数增多,也容易使散热器受污物阻塞,影响散热器的散热效果。2.3风扇的选择汽车风扇常用钢板、塑料、和尼龙为材料,钢板冲压组焊结构的风扇刚性好,强度大,但重量大,成本高,因此现在汽车风扇多为质量轻、价格便宜、容易制造的塑料或尼龙材料。风扇的叶片数多为6-8片,再增加叶片数对提高风量的影响不大。要确定风扇的结构及转速,需要对风扇的性能和散热器的性能进行综合考虑,要能够满足发动机所需要的风量。风扇功率的消耗与转速的立方成正比,所以在空间许可的情况下,应尽可能使用大直径的风扇,以减少功率消耗。为了保证风扇的强度和控制风扇产生的噪声,风扇叶片的厚度及风扇叶尖的线速度都应该控制在风扇规定的范围之内。2.4风扇、散热器以及护风罩的相对位置关系对于发动机后置式客车,一般将风扇、散热器以及护风罩组成一个整体设置于发动机侧面,风扇为反向风扇。风扇距离散热器芯的距离一般为50-100mm,如果风扇扫过的面积比散热芯的正面面积小得多,最好将风扇与散热器的距离拉大,这样可以减小气流阻力,提高散热器的利用率。护风罩可以提高风扇的吸风能力,对风扇的冷却效果有很大影响。资料表明,风扇的效率与风扇和护风罩之间的径向间