液冷式發(fā)動機應(yīng)用

相對于氣冷式發(fā)動機，液冷式發(fā)動機的設(shè)計比較復(fù)雜，生產(chǎn)上的精密度要求也比較高。對飛機的使用來說，液冷式發(fā)動機雖然有冷卻水箱以及管線的體積，但是在正面的截面積上還是比氣冷式發(fā)動機要小，飛行時產(chǎn)生的阻力也較低?？墒窃谧鲬?zhàn)中管線發(fā)生損壞的時候，液冷式發(fā)動機很快就會因為缺乏有效的冷卻而無法繼續(xù)運作，相對于氣冷式發(fā)動機而言，對抗作戰(zhàn)損壞的能力較差。

液冷汽車發(fā)動機的冷卻風扇是冷卻系重要部件之一，如果設(shè)計優(yōu)良，匹配合理，則鳳扇在工作時其功率消耗僅為發(fā)動機額定功率的3~5%。為了保證發(fā)動機正常工作，對風扇提出了各種要求：如提供足夠的風量;有一定的扇風壓頭值以便克服系統(tǒng)阻力;消耗功率要小;容積效率要高且等效率區(qū)域?qū)掗?，盡可能在高效率區(qū)域工作;要求噪聲低;結(jié)構(gòu)重量輕和成本低。因此，風扇的設(shè)計和使用正確與否對發(fā)動機有效的工作起著重要作用。

液冷式發(fā)動機風扇的結(jié)構(gòu)型式及其特點

車用冷卻風扇從結(jié)構(gòu)型式可分為軸流式和離心式兩種。在液冷發(fā)動機上應(yīng)用比較廣泛的是軸流式風扇。軸流式風扇從葉片的結(jié)構(gòu)型式又可分為剛性和撓性兩種。

1.剛性葉片風扇

剛性葉片是指風扇葉片在工作時沒有可見的彈性變形。葉片的斷面型式又可分為機翼型、薄板型及導(dǎo)流型。

（1）機翼型葉片

這種葉型的風扇其葉片斷面結(jié)構(gòu)比較合理，葉片的空氣動力性能好，效率高，適應(yīng)于高速運轉(zhuǎn)。但由于它的斷面形狀要求嚴格，制造成本高，所以它漸漸為薄板型葉片所代替。

（2）薄板型葉片

由于此種葉片便于沖壓成型，結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)效率高，所以廣泛地應(yīng)用在車用發(fā)動機上。其葉型可分為三種：直葉風扇由于結(jié)構(gòu)簡單，故便于組織生產(chǎn)。前彎葉片風扇由于葉片前端有一部分向前彎曲，所以運轉(zhuǎn)時它所排除的空氣不完全為軸流，而有一部分氣流和軸近似成45。方向向側(cè)面排出，這樣就能減少排風時的背壓，提高了使用效率。另外，前彎葉片風扇在運轉(zhuǎn)中能減少噪聲強度。它的缺點是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，安裝時軸向尺寸稍大。鏟型葉片風扇葉片形似小鏟，一般是前端寬后端窄。采用這種葉形是想充分利用風扇葉片在周向安裝時前端有較大的空間的特點，并且利用了葉片前端效率高的特點，適當增加扇風面積而設(shè)計的。

（3）導(dǎo)流型

導(dǎo)流型風扇是最近發(fā)展起來的，其特點是在葉片的工作面上有導(dǎo)流葉片，它的作用是使風扇運轉(zhuǎn)時給氣流導(dǎo)向，在結(jié)構(gòu)尺寸相同的條件下，導(dǎo)流風扇比一般鳳扇能提高扇風量及靜壓，使整個特性得到改善。但這種葉片工藝性差，實際使用較少。

2.撓性葉片風扇

撓性葉片鳳扇在運轉(zhuǎn)過程中葉片的投影寬度隨轉(zhuǎn)速的提高而變化。所以葉片在空氣中的作用面積也就變化，風扇的扇風量隨之改變。風扇的驅(qū)動功率得到明顯改善。葉片在工作時能變形是由于材質(zhì)很薄而形成。另外風扇葉片和托板的聯(lián)接方式也促使風扇在運轉(zhuǎn)時葉片的質(zhì)量中心對托板的支點產(chǎn)生一個力矩，使葉片的投影寬度改變。撓性風扇由于葉片的材質(zhì)很薄，為防止工作過程圖1撓：性風`扇中葉面的腐蝕損壞必須進行防腐處理。這種風扇雖然性能很好，但由于它本身的特殊要求而沒有廣泛使用，只在一些極個別的要求高的車輛中使用。

液冷式發(fā)動機影響風扇工作性能的因素

冷卻風扇自身性能好壞在很大程度上是由它的結(jié)構(gòu)因素決定的。結(jié)構(gòu)因素一般指：風扇直徑、葉片數(shù)目、葉片安裝角、葉片寬度、葉片弦寬與其拱高和葉片弦寬與葉片圓弧半徑的比值等因素。

（1）風扇直徑對風扇工作性能的影響

風扇的直徑和性能關(guān)系極為密切，一般在總布置允許的情況下盡量加大風扇直徑而降低使用轉(zhuǎn)速，這樣在達到同樣風量、風壓的情況下，能夠減少驅(qū)動風扇的功率消耗，提高發(fā)動機的有效功率，改善經(jīng)濟性，減少噪聲強度，改善使用舒適性。所以說，風扇的外徑尺寸一般是由總布置和散熱器的正面積尺寸所決定 。

（2）葉片數(shù)目對風扇工作性能的影響

葉片的數(shù)目決定了風扇扇風面積的大小。一般風扇葉片數(shù)越多則扇風面積越大，相應(yīng)提供的風量也大，靜壓高，功率消耗加大。

（3）葉片寬度對風扇工作性能的影響

葉片寬度的大小反映了鳳扇的扇風面積的變化。增加風扇葉片的寬度能使風扇提供的風量、靜壓、功率消耗有不同程度的增加。如果各參數(shù)選擇得合理，空氣動力性能利用得好，其效率也會有一定的提高。但鳳量超過一定值時效率反而下降。葉片寬度的選擇必須和其它參數(shù)相配合才能達到預(yù)期的效果，否則適得其反。例如某風扇直徑為φ570mm，由于安裝風扇離合器輪毅直徑太大，則使葉片很短，為了得到足夠量的空氣流量而加大了葉片的寬度，葉片數(shù)增加到8葉，使用37度的安裝角。由于其參數(shù)選擇得極不合理，造成空氣動力性能的惡化，雖然風量、靜壓有所提高，低其效率僅為22%，實際使用效率更低 。

（4）葉片表面裝導(dǎo)流片對風扇工作性能的影響

在風扇葉片表面加裝導(dǎo)流片的目的是為了改變其空氣動力性能，減少氣流的干擾，防止回流，提高風扇的性能。

大部分的冷卻液是以水和其他添加物（如乙二醇）混合之后使用，因此也有人將此種發(fā)動機稱為水冷式發(fā)動機。液冷式發(fā)動機或是引擎常見于螺旋槳活塞發(fā)動機或者是汽車的引擎使用上。早期的設(shè)計還分為加壓與不加壓兩種型態(tài)。不加壓的意思是指冷卻管線當中的壓力與外界大氣壓力相同，加壓則以密閉的方式維持一個較高的壓力。

加壓的液冷式發(fā)動機的散熱效果較好，發(fā)動機可以較高的轉(zhuǎn)速持續(xù)運作，使用在飛機的發(fā)動機上面時，比較不會受到高度的影響而大幅減弱散熱的效果。

發(fā)動機冷卻水泵的效率比普通離心泵低 10% ～20%，而國內(nèi)發(fā)動機冷卻水泵的效率與國外 相比也存在明顯差距，效率低7% ～15%． 為了提 高發(fā)動機冷卻水泵的效率，許多學(xué)者在性能預(yù)測和 內(nèi)部流動等方面開展了大量研究工作，并在此基礎(chǔ) 上對發(fā)動機冷卻水泵的水力性能進行了優(yōu)化設(shè)計 與結(jié)構(gòu)改進． 性能預(yù)測是能量特性研究的重要組成部分， CFD 數(shù)值模擬方法可預(yù)測揚程及效率，大大減輕了 設(shè)計人員的工作量，顯著提高了設(shè)計效率和準確程 度． 應(yīng)用數(shù)值模擬方法預(yù)測了發(fā)動機冷 卻水泵的性能，預(yù)測值比實驗值稍高但總體趨勢一 致．對3 個典型的發(fā)動機冷卻水泵模 型進行了數(shù)值計算，求出各個部件的水力損失，對 損失系數(shù)進行回歸分析，得到了各個部件的水力損 失和泵中結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系( 損失系數(shù)與雷諾 數(shù)、比轉(zhuǎn)數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系) ，建立了各部件水力損 失模型和性能預(yù)測模型。

大部分的冷卻液是以水和其他添加物（如乙二醇）混合之后使用，因此也有人將此種發(fā)動機稱為水冷式發(fā)動機。液冷式發(fā)動機或是引擎常見于螺旋槳活塞發(fā)動機或者是汽車的引擎使用上。早期的設(shè)計還分為加壓與不加壓兩種型態(tài)。不加壓的意思是指冷卻管線當中的壓力與外界大氣壓力相同，加壓則以密閉的方式維持一個較高的壓力。

加壓的液冷式發(fā)動機的散熱效果較好，發(fā)動機可以較高的轉(zhuǎn)速持續(xù)運作，使用在飛機的發(fā)動機上面時，比較不會受到高度的影響而大幅減弱散熱的效果 。

相對于氣冷式發(fā)動機，液冷式發(fā)動機的設(shè)計比較復(fù)雜，生產(chǎn)上的精密度要求也比較高。對飛機的使用來說，液冷式發(fā)動機雖然有冷卻水箱以及管線的體積，但是在正面的截面積上還是比氣冷式發(fā)動機要小，飛行時產(chǎn)生的阻力也較低。可是在作戰(zhàn)中管線發(fā)生損壞的時候，液冷式發(fā)動機很快就會因為缺乏有效的冷卻而無法繼續(xù)運作，相對于氣冷式發(fā)動機而言，對抗作戰(zhàn)損壞的能力較差。

相對于氣冷式發(fā)動機，液冷式發(fā)動機的設(shè)計比較復(fù)雜，生產(chǎn)上的精密度要求也比較高。對飛機的使用來說，液冷式發(fā)動機雖然有冷卻水箱以及管線的體積，但是在正面的截面積上還是比氣冷式發(fā)動機要小，飛行時產(chǎn)生的阻力也較低。可是在作戰(zhàn)中管線發(fā)生損壞的時候，液冷式發(fā)動機很快就會因為缺乏有效的冷卻而無法繼續(xù)運作，相對于氣冷式發(fā)動機而言，對抗作戰(zhàn)損壞的能力較差。

大部分的冷卻液是以水和其他添加物（如乙二醇）混合之后使用，因此也有人將此種發(fā)動機稱為水冷式發(fā)動機。液冷式發(fā)動機或是引擎常見于螺旋槳活塞發(fā)動機或者是汽車的引擎使用上。早期的設(shè)計還分為加壓與不加壓兩種型態(tài)。不加壓的意思是指冷卻管線當中的壓力與外界大氣壓力相同，加壓則以密閉的方式維持一個較高的壓力。

加壓的液冷式發(fā)動機的散熱效果較好，發(fā)動機可以較高的轉(zhuǎn)速持續(xù)運作，使用在飛機的發(fā)動機上面時，比較不會受到高度的影響而大幅減弱散熱的效果。