韓瑞鑫

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

出口熱帶地區(qū)某重型越野汽車?yán)鋮s系計算

韓瑞鑫

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

為校核車輛在熱帶地區(qū)適應(yīng)性而進(jìn)行發(fā)動機(jī)冷卻系散熱性能計算分析是新產(chǎn)品適應(yīng)性開發(fā)中必須進(jìn)行的項目。本文通過對某重型越野汽車?yán)鋮s系計算，并對風(fēng)扇及散熱器等部件能力進(jìn)行校核，為同類車型設(shè)計提供了參考依據(jù)。

冷卻系；水泵；風(fēng)扇；散熱器

CLC NO.:U464.138Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)02-54-03

前言

柴油機(jī)工作時，氣缸內(nèi)氣體燃燒溫度可達(dá)1800～2000℃，瞬時溫度可達(dá)3000℃，與高溫燃?xì)饨佑|的零件如不加以適當(dāng)冷卻，發(fā)動機(jī)會過熱，導(dǎo)致充氣系數(shù)下降，使得燃燒不正常，易發(fā)生早燃和爆燃現(xiàn)象；發(fā)動機(jī)過熱也會導(dǎo)致材料機(jī)械性能降低和產(chǎn)生嚴(yán)重的熱應(yīng)力，使零件產(chǎn)生變形和裂紋；另外。溫度過高會使機(jī)油變質(zhì)，進(jìn)而破壞潤滑油膜，導(dǎo)致零件的摩擦和磨損加劇，從而使發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性惡化。

本文通過對出口熱帶地區(qū)某重型越野汽車?yán)鋮s系統(tǒng)冷卻能力的校核計算，以逆向計算的方法檢驗了風(fēng)扇、散熱器、水泵等零部件的選擇。

1、冷卻系原理及相關(guān)參數(shù)

1.1 柴油機(jī)冷卻路線圖

1.2 發(fā)動機(jī)相關(guān)參數(shù)

項目 數(shù)值額定功率（kW） 206額定工況燃油消耗率（kg/kW·h） ≤0.225額定轉(zhuǎn)速（r/min） 2200

2、冷卻系計算

式中：

式中 Δtw——冷卻水在內(nèi)燃機(jī)中循環(huán)時的容許溫升，Δtw=6～12℃；

本次計算取Δtw=8～9℃

γw——水的比重，可近似取γw=1000kg/m3；

Cw——水的比熱，可近似取Cw=4.187kJ/kg·℃=216.3～243.3L/min。

發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋水套的阻力一般為1.25～1.5mH2O，散熱器的流通阻力一般為2～2.5mH2O，水管阻力一般為0.75～1.25mH2O，節(jié)溫器節(jié)流損失取2mH2O。

相應(yīng)水泵標(biāo)定轉(zhuǎn)速2585r/min時的水泵流量滿足計算值要求。

式中：

Va——冷卻空氣理論需要量，m3/s；

Δta——空氣進(jìn)入散熱器以前與通過散熱器以后的溫度差，°C，取Δta＝28°C；

γa——空氣的重度，γa=1.01kg/ m3；

CP——空氣定壓比熱，Cp=1.005kJ/kg·°C。

=3.98 m3/s=14328 m3/h

根據(jù)風(fēng)扇在額定工況下氣流量：15751m3/h，滿足風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)量要求。

2.4 風(fēng)扇掠過散熱器面積百分比

風(fēng)扇掠過散熱器面積百分比經(jīng)驗值為46%～60 %，對比計算結(jié)果。

面積百分比符合經(jīng)驗值。

風(fēng)扇外徑處的圓周速度為：

=83m/s（最高轉(zhuǎn)速時）/57m/s（扭矩最大時）

根據(jù)經(jīng)驗值一般控制在不大于70m/s的范圍內(nèi)，所以普通工況下噪音滿足要求，極限工況下噪音較大。

2.5 散熱器能力校核

車輛使用地區(qū)環(huán)境溫度（排除極端高溫天氣）?。?6℃（GJB1763地面氣溫極值），本散熱系統(tǒng)滿足最高發(fā)動機(jī)出水溫度：

發(fā)動機(jī)允許最高工作溫度：110℃，冷卻能力滿足使用要求。

3、結(jié)論

本文依據(jù)汽車?yán)碚搶鋮s系統(tǒng)中散熱器、風(fēng)扇及水泵的匹配進(jìn)行了逆向計算，根據(jù)熱帶地區(qū)工況差異相關(guān)數(shù)據(jù)作相應(yīng)調(diào)整，并結(jié)合實際生產(chǎn)情況并確定了合理的產(chǎn)品，除極端工況下風(fēng)扇噪音值偏高外，其余基本滿足車輛對冷卻系統(tǒng)能力的要求。同時為同類型車型冷卻系的設(shè)計提供了參考。

[1] 周保龍.內(nèi)燃機(jī)學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2] 余志生.汽車?yán)碚?北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

Cooling system calculation ofa heavy-duty off-road vehicle exportedto tropical areas

Han Ruixin

(Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200)

In order to collate and check the adaptability of the vehicle in the tropical areas, it’s indispensable to calculate and analyze the performance of engine cooling system in the development of new products. By calculating the cooling system of a heavy duty off-road vehicle and checking the performance of fan, radiator and some other parts, the paper provides some reference for designing the same type vehicle.

cooling system; water pump; fan; radiator

U464.138

A

1671-7988(2014)02-54-03

韓瑞鑫，就職于陜西重型汽車有限公司。