通用发动机强制风冷系统的设计及温度控制

论文摘要

在五年的从事通用发动机技术开发工作中发现,可靠性是保证发动机产品市场占有率的最重要的一个方面。统计多年的实验数据和客户质量反馈信息,因温度引起的问题约占所有问题的23%。温度是影响发动机寿命和可靠性的关键因素,温度偏高会严重破坏各种润滑环节,降低各零部件的机械强度,增大了排放污染物的量。虽然现在很多产品是通过模仿国外产品或者做一些小修改得来的,但由于使用的材料和产品细节处理上的问题,现阶段国内通用发动机整体温度偏高,火花塞(背风面)最高温度可达到250℃~280℃,甚至测试中还出现超过300℃的情况,机油最高温度也在130℃~150℃范围内。与国外同行(HONDA、Kawasaki、B&S、KOHLER等等)相比较,我们通用发动机的温度控制与他们还有一段差距。现阶段,国内外通用发动机冷却系统基本采用离心式强制风冷结构。本研究通过对离心式强制风冷结构的散热片参数、冷却风系统以及其附属机构调整前后的实验数据对比,总结出通用发动机冷却系统的设计方式和方法。研究主要有两部分,第一部分以一平板式散热片模块来探讨导风板与散热片距离C和散热片根部倒圆R对散热效果的影响;第二部分以一台排量为452CC的垂直轴发动机为基础机型来探讨导流罩的布置和不同叶轮、导风系统对散热效果的影响。通过实验数据的对比,导风板与散热片距离C主要会影响散热片的散热系数α的变化;散热片根部倒圆R会影响散热片根部热流的分布和导热量值;发动机导流罩布置方式的不同会影响到气缸沿圆周的温度分布和均匀度;而不同叶轮、导风系统会直接影响到发动机的整体温度,包括机油温度、缸头温度等。通过本次研究的数据分析,合理的导风板与散热片距离C、偏大的散热片根部倒圆R、合理的发动机导流罩的布置和合适的不同叶轮、导风系统能有效的降低发动机温度,减少气缸沿圆周的温度差。对提高通用发动机可靠性具有重要的作用。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外通用发动机市场及技术现状
• 1.2 通用发动机强制风冷系统设计及温度控制研究现状
• 1.3 本论文研究的意义
• 1.4 本文的研究思路及方案
• 第二章 通用发动机冷却系统的研究方法
• 2.1 通用发动机的散热和散热片的研究方法
• 2.1.1 发动机的散热和散热片
• 2.1.2 散热片传热的计算
• 2.2 通用发动机冷却风扇的相关研究
• 2.2.1 发动机风冷系
• 2.2.2 发动机冷却风扇
• 2.3 本章小结
• 第三章 通用发动机冷却系统的试验研究
• 3.1 实验设备、实验载体
• 3.1.1 实验设备
• 3.1.2 实验载体
• 3.2 冷却系统相关部件设计方案及试验方法
• 3.2.1 导风板与散热片距离C 设计方案及试验方法
• 3.2.2 散热片根部倒圆R 设计方案及试验方法
• 3.2.3 导流罩的布置设计方案及试验方法
• 3.2.4 不同叶轮、导风系统设计方案及试验方法
• 3.3 本章小结
• 第四章 试验结果及分析
• 4.1 导风板与散热片距离C 对散热效果的影响
• 4.2 散热片根部倒圆R 对散热效果的影响
• 4.3 导流罩的布置对散热效果的影响
• 4.4 不同叶轮、导风系统与对散热效果的影响
• 第五章 结论及展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢