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1、客户委托书 III 2-7：加热功率不足 问题1： 发动机为什么要冷却（冷却系的功能） ？ 一、导入 当一辆汽车以50kmh的速度行驶时，发动机气缸内每个活塞每分钟要 上下运动6000次，各动动部件因摩擦会产生热量，燃烧室内混合气燃烧后 会产生高温高压的燃气（约为800-2000），与高温气体接触的机件（如 缸盖、缸套、活塞、气门等）将受热而温升很高。 所以必须对气缸加以冷却，否则其中的运动件受热膨胀而破坏了正常配 合间隙，导致机械强度降低而损坏、润滑失效而卡死。 当然如果冷却过度也会造成气缸充气量减少、燃烧不正常、功率下降、 油耗增加及润滑不良等影响。在汽车上建立冷却系的目的是要使发动机保
2、持在适当的温度下工作。 2. Tip: 发动机冷却系统的发展 最初的冷却系统： 无水泵，依靠冷却水自 身受热变化形成循环。只有 在发动机运转情况下，才能 进行冷却循环。循环效率低 ，无法实现温度控制。 增加了水泵，提高了冷 却水循环的效率。但由于无 温度控制装置，造成发动机 热机周期长，发动机温度过 低。 来自发动机 接水泵 接散热器 随着发动机技术的进步，冷却 液控制、节温装置应运而生。并于 1922年左右，应用于发动机。使发 动机的热机周期缩短，迅速提高发 动机温度，保持发动机具有恒定的 工作温度，防止过度冷却。 节温器控制主要是 在发动机没有达到正常工作 温度时，使冷却水不经过散 热器，
3、而是通过旁通水道直 接流回发动机。此控制方法 一直沿用至今。 2.Tip: 发动机冷却系统的发展 当今的冷却系统为闭环 冷却系统，系统内冷却 液加压1.01.5 bar，提高 了冷却液的沸点。采用 水与冷却液添加剂的混 合液，具有防腐、抗寒 等作用。 2.Tip: 发动机冷却系统的发展 机油主油道 机油泵 滤网 膨胀箱 节温器 暖风机 水泵 机油滤 清器 机油冷却器 导向板 散热器 护罩 齿型带轮 缸盖水套 缸体水套 水泵 水套排气管 节气门热水管 膨胀箱盖 膨胀箱 膨胀箱管 风扇双速 热敏开关 进水软管 排气管 出水软管 过热蒸气 接暖风装置 Santana 2000 电动风扇 散热器 加水
4、口 水套 水泵 节温器 旁通管 进水室 出水室 散热器芯 暖风机膨胀箱 电子控制冷却系统 3.Tip : 现代发动机冷却系统发展趋势 挑战1：发动机负荷的变化，带来功率的损失 随着发动机采用更加紧凑的设计和具有更大的比功率，发动 机产生的废热密度也随之明显增大。一些关键区域，如排气门周 围散热问题需优先考虑，冷却系统即便出现小的故障也可能在这 样的区域造成灾难性的后果。发动机冷却系统的散热能力一般应 满足发动机满负荷时的散热需求，因为此时发动机产生的热量最 大。然而，在部分负荷时，冷却系统会发生功率损失，水泵所提 供的冷却液流量超过所需的流量。我们希望发动机冷启动时间尽 可能短。因为发动机怠速
5、时排放的污染物较多，油耗也大。冷却 系统的结构对发动机的冷启动时间有较大的影响。 挑战2：传统冷却系统的作用是可靠地保护发动机，而现代冷却系统还应 具有改善燃料经济性和降低排放的作用。 由于冷却系统设定的冷却温度是以满负荷时最大散热率为基础，因此，传统发动 机和冷却系统在部分负荷时处于不太理想状态，如市区行驶和低速行驶时，会产生高 油耗和排放。 措施：通过改变冷却液温度设定点可改善发动机和冷却系统在部分负荷时的性能。 研究表明，部分负荷（市区行驶和低速行驶）时，提高冷却液温度设定点，将冷却 液温度保持在90-115范围内，使发动机机油的最高温度为140，则油耗下降10%。 大负荷或全负荷时，降
6、低冷却系统的工作温度，可降低进气温度，提高发动机充 气效率，这对燃烧过程、燃烧效率及排放有利。降低温度设定点亦可以节省发动机运 行成本，提高部件使用寿命。 精确冷却系统:在精确冷却系统中，热关键区，如排气门周围，冷却液有较大 的流速，热传递效率高，冷却液的温度梯度变化小。这样的效果来自缩小这些地 方冷却液通道的横截面，提高流速，减少流量。 理想的发动机热工作状态是气缸盖温度较低而气缸体温度相对较高。 1.气缸盖温度较低可提高充气效率，增大进气量。温度低且进气量大可促进 完全燃烧，降低CO，HC 和NOx的形成，也提高输出功率。 2.较高气缸体温度会减小摩擦损失，直接改善燃油效率，间接地降低缸内
7、峰 值压力和温度。 分流式冷却系统可使缸盖和缸体温度相差100。气缸温度可高达150， 而缸盖温度可降低50，减少缸体摩擦损失，降低油耗。较高的缸体温度使油耗 降低4%-6%，在部分负荷时HC降低20%-35%。节气门全开时，缸盖和缸体温度 设定值可调到50和90，从整体上改善燃油消耗、功率输出和排放。 封面 电控冷却系统的结构原理 二、结构原理讲解 目录1 2.1 组成 2.2 主要部件 2 电控冷却系统的构造 2.3 控制原理 2.4 两种系统的比较 组成1 2.1 电控冷却系统的组成 2.1.1 机械部分的组成 组成1-1 2.1 电控冷却系统的组成（宝来APF） 2.1.1 机械部分的
8、组成 基本部件 组成1-2 2.1 电控冷却系统的组成 2.1.1 机械部分的组成 基本部件 水套、散热器、风扇、冷却液分配单元 、水泵、补偿水箱 组成1-3 2.1 电控冷却系统的组成 2.1.1 机械部分的组成 基本部件 外延部件 水套、散热器、风扇、冷却液分配单元 、水泵、补偿水箱 组成1-4 2.1 电控冷却系统的组成 2.1.1 机械部分的组成 基本部件 外延部件 水套、散热器、风扇、冷却液分配单元 、水泵、补偿水箱 机油冷却器、变速箱冷却器、热交换器 、节气门体 组成2 2.1.2 电控部分的组成 输入处理输出 2.1 电控冷却系统的组成 2.1.1 机械部分的组成 基本部件外延部
9、件 传感器 开 关 控制单元 （微机） 执行器 （风扇 ） 电位计 组成2-1 2.1.2 电控部分的组成 2.1 电控冷却系统的组成 2.1.1 机械部分的组成 基本部件外延部件 输入处理输出 传感器 开 关 控制单元 （微机） 执行器 （风扇 ） 电位计 主要部 件1 2.2 电控冷却系统的主要部件 2.2.1 冷却液分配单元体 主要部件1-0 2.2 电控冷却系统的主要部件 2.2.1 冷却液分配单元体 作用 连接系统各用水部件 是相关部件安装的基础件 主要部件1-1 安装位置 2.2 电控冷却系统的主要部件 2.2.1 冷却液分配单元体 作用 连接系统各用水部件 是相关部件安装的基础件
10、 主要部件1 -2 发动机的后侧安装位置 2.2 电控冷却系统的主要部件 2.2.1 冷却液分配单元体 作用 连接系统各用水部件 是相关部件安装的基础件 主要部件1- 3 结构 发动机的后侧安装位置 2.2 电控冷却系统的主要部件 2.2.1 冷却液分配单元体 作用 连接系统各用水部件 是相关部件安装的基础件 主要部件2 2.2.2 冷却液控制单元 2.2 电控冷却系统的主要部件 2.2.1 冷却液分配单元体 主要部件2-0 2.2.2 冷却液控制单元 2.2 电控冷却系统的主要部件 2.2.1 冷却液分配单元体 作用 依据控制单元的指令改变冷 却液的循环路线 控制散热器中冷却液的流量 调节冷
11、却强度 主要部件2-1 安装位置 2.2.2 冷却液控制单元 2.2 电控冷却系统的主要部件 2.2.1 冷却液分配单元体 作用 依据控制单元的指令改变冷 却液的循环路线 控制散热器中冷却液的流量 调节冷却强度 主要部件2- 2 安装位置 2.2.2 冷却液控制单元 2.2 电控冷却系统的主要部件 2.2.1 冷却液分配单元体 冷却液分配单元体中 的散热器回水管内 作用 依据控制单元的指令改变冷 却液的循环路线 控制散热器中冷却液的流量 调节冷却强度 主要部件2-3 结构与工作原理 2.2.2 冷却液控制单元 2.2 电控冷却系统的主要部件 2.2.1 冷却液分配单元体 安装位置 冷却液分配单
12、元体中 的散热器回水管内 作用 依据控制单元的指令改变冷 却液的循环路线 控制散热器中冷却液的流量 调节冷却强度 主要部件3 2.2.3 冷却液温度传感器 检测冷却液的温度作用 2.2.2 冷却液控制单元 2.2 电控冷却系统的主要部件 2.2.1 冷却液分配单元体 主要部件3-1 安装位置 2.2.3 冷却液温度传感器 检测冷却液的温度作用 2.2.2 冷却液控制单元 2.2 电控冷却系统的主要部件 2.2.1 冷却液分配单元体 主要部件3-2 缸体水套出口处 散热器出口处 安装位置 2.2.3 冷却液温度传感器 检测冷却液的温度作用 2.2.2 冷却液控制单元 2.2 电控冷却系统的主要部
13、件 2.2.1 冷却液分配单元体 主要部件3- 3 结构与工作原理 缸体水套出口处 散热器出口处 安装位置 2.2.3 冷却液温度传感器 检测冷却液的温度作用 2.2.2 冷却液控制单元 2.2 电控冷却系统的主要部件 2.2.1 冷却液分配单元体 控制原理0 2.3 控制原理 2.3.1 特性图 控制原理0-12.3 控制原理 2.3.1 特性图 决定冷却液温度特性图的因素 ： 发动机负荷 发动机转速 温度特征值 控制原理0-2+2.3 控制原理 2.3.1 特性图 2.3.2 实际调整值的确定 控制原理0-2 2.3 控制原理 2.3.1 特性图 2.3.2 实际调整值的确定 特征值实际值
14、 理论调整值 理论调整值 实际值 理论调整值 + 修正值实际调整值 控制原理0-3 2.3 控制原理 2.3.1 特性图 2.3.2 实际调整值的确定 温度值1 温度值2 特征值温度值1 控制原理0-42.3 控制原理 2.3.1 特性图 2.3.2 实际调整值的确定 温度调节单元 温度值1温度值2风扇 特征值温度值1 控制原理0 -5 2.3 控制原理 2.3.1 特性图 2.3.2 实际调整值的确定 2.3.2 控制电路 冷却液温度传感器的 控制电路 控制原理0-6 风扇的控制电路 2.3 控制原理 2.3.1 特性图 2.3.2 实际调整值的确定 2.3.2 控制电路 冷却液温度传感器的
15、 控制电路 控制原理0-7 2.3 控制原理 2.3.1 特性图 2.3.2 实际调整值的确定 2.3.2 控制电路 风扇的控制电路 温度调节单元的控制电路 冷却液温度传感器的 控制电路 控制原理0-82.3 控制原理 2.3.1 特性图 2.3.2 实际调整值的确定 2.3.2 控制电路 风扇的控制电路 温度调节单元的控制电路 冷却液温度传感器的 控制电路 比较1-0 2.4 两种系统的比较 2.4.1 两个系统的区别 比较1-1 2.4 两种系统的比较 结构上的区别 2.4.1 两个系统的区别 比较1-2 2.4 两种系统的比较 结构上的区别 2.4.1 两个系统的区别 布置方式上的区别 比较1-3 2.4 两种系统的比较 结构上的区别 2.4.1 两个系统的区别 布置方式上的区别 控制方式上的区别 控制效果上的区别 比较2-1 2.4 两种系统的比较 2.4.1 两个系统的区别 2.4.2 电控冷却系的特点 改变了传统冷却系的循环 根据
