曹坤，張玉

（安徽江淮納威司達柴油發(fā)動機有限公司，安徽 合肥 230601）

淺談加注試驗在整車冷卻系統(tǒng)開發(fā)過程中的作用

曹坤，張玉

（安徽江淮納威司達柴油發(fā)動機有限公司，安徽 合肥 230601）

通過對整車冷卻系統(tǒng)加注試驗的結(jié)果進行研究，分析影響冷卻系統(tǒng)能否正常工作的多方面因素，如膨脹容積、系統(tǒng)加注量等。試驗結(jié)果表明，加注試驗可有效的分析出冷卻系統(tǒng)在開發(fā)前期存在的統(tǒng)設(shè)計缺陷，具有低成本、高效率和結(jié)果直觀的作用。通過對試驗中的不合格項進行優(yōu)化，有效的降低了冷卻系統(tǒng)開發(fā)失敗的風(fēng)險。

加注速率；膨脹容積；系統(tǒng)總?cè)莘e；試驗

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.01.003

CLC NO.:U467.1 Document Code:B Article ID:1671-7988(2016)01-06-02

前言

近年來，隨著汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展和環(huán)境污染及自然資源的枯萎，人們對車輛的動力性、經(jīng)濟性及環(huán)保等加大了關(guān)注，這樣就對汽車冷卻系統(tǒng)提出了更高的要求。眾所周知，內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)時 ，與高溫燃氣相接觸的零件受熱強烈，如果不進行適當(dāng)?shù)睦鋮s，就會使內(nèi)燃機過熱，充氣系數(shù)下降，燃燒不正常（爆燃、早燃等），機油變質(zhì)和燒損，零件的摩擦和磨損加劇，引起內(nèi)燃機的動力性、經(jīng)濟性、可靠性和耐久性全面惡化。但是，如果冷卻過強，柴油機混合氣形成不良，機油被燃燒稀釋，柴油機工作粗爆，散熱損失和摩擦損失增加，零件的磨損加劇，也會使內(nèi)燃機工作變壞。因此，冷卻系統(tǒng)的主要任務(wù)是保證內(nèi)燃機在最適宜的溫度狀態(tài)下工作，一個良好冷卻系統(tǒng)應(yīng)具備如下兩個條件：1) 系統(tǒng)有一定的膨脹空間，一般卡車膨脹容積應(yīng)大于系統(tǒng)容積6%; 2)具有承受較高加注速率的能力，初次加注量能達到系統(tǒng)容積的90%以上，通過加注試驗可實現(xiàn)對系統(tǒng)的評估并對系統(tǒng)優(yōu)化有良好的作用[1]。

1、試驗概況

1.1 測試準備

表1 測量參數(shù)Tab.1 List of testing parameter

所需準備的零部件如下：

量筒、量杯、流量儀、水管、秒表、廢液盒等。所需測量參數(shù)如表1。

1.2 試驗方法

(1)首先將冷卻液加注到膨脹水箱“full”標(biāo)記處，然后使用量筒或量杯繼續(xù)加注冷卻液至膨脹水箱瓶頸泄氣口處，計算出系統(tǒng)的膨脹容積[1]。

(2)將車輛冷卻液充分放出，測出冷卻系統(tǒng)容積[1]。

(3)按照SAE J1436標(biāo)準，進行首次加注，以一定速率向車輛冷卻系統(tǒng)中加入冷卻液，同時使用秒表記錄時間，待冷卻液加滿后暫停，記下時間[1]。

2、試驗結(jié)果分析

2.1 試驗結(jié)果

實際加注容積為：

表2

通過上表不難發(fā)現(xiàn)，工程師在進行冷卻系統(tǒng)設(shè)計師考慮到了系統(tǒng)膨脹容積的需求，實測的3.55L遠遠大于系統(tǒng)的6%，在車上布置空間允許的情況下，設(shè)計狀態(tài)良。

良好的冷卻系統(tǒng)應(yīng)具備承受較高加注速率的要求，并且能保證初次加注容積可以達到系統(tǒng)總?cè)莘e的90%以上，在此次試驗中，在確保加注速率符合SAE1436標(biāo)準情況下，初次加注容積僅為系統(tǒng)容積的27.4%，測試出來的結(jié)果較差，為了防止單次試驗對結(jié)果誤差較大，我們又進行了兩次試驗，結(jié)果接近，這說明系統(tǒng)在設(shè)計上存在重大缺陷，對車輛使用存在較大風(fēng)險。

2.2 排除加注速率因素

針對此系統(tǒng)我們又進行了三次驗證，我們分別將加注速率變?yōu)樵瓉淼臉?biāo)準速率的1/2、1/5和1/10。得到的試驗結(jié)果如下：

通過降低加注速率進行試驗，試驗結(jié)果與使用標(biāo)準加注速率相當(dāng)，基本可以排除加注速率的導(dǎo)致初次加注容積不符合要求的因素。

3、系統(tǒng)優(yōu)化

通過對車輛冷卻系統(tǒng)的分析，發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致系統(tǒng)加注試驗不合格的兩個問題：

1）加注管路和除氣管路呈現(xiàn)出上下起伏的走向。

2）膨脹水箱部分位置的布置高度低于發(fā)動機除氣口高度。

針對上述兩個問題，我們對冷卻系統(tǒng)進行優(yōu)化并進行驗證試驗。

（1）管路優(yōu)化

將加注管路和除氣管路較長部分切除，確保管路走向順暢和由低到高的走向，試驗結(jié)果如下：

表4

在標(biāo)準的加注速率情況下，試驗結(jié)果反應(yīng)系統(tǒng)首次加注容積可以達到了總?cè)莘e的76.3%，相比原系統(tǒng)有較大改善，但仍不能滿足系統(tǒng)設(shè)計要求。

（2）膨脹水箱位置的優(yōu)化（管路已優(yōu)化）

將膨脹水箱布置位置抬高，使其最低點高于發(fā)動機除氣口80mm，試驗結(jié)果如下：

表5

系統(tǒng)優(yōu)化了管路和膨脹水箱的布置位置，因受限于駕駛室地板的高度，膨脹水箱最低點僅高于發(fā)動機除氣口80mm，根據(jù)經(jīng)驗，此高度為100-150mm最佳，在標(biāo)準的加注速率情況下，系統(tǒng)首次加注容積仍達到了總?cè)莘e的88.6%，基本滿足了系統(tǒng)的設(shè)計要求。

4、結(jié)論

本文對加注試驗的結(jié)果數(shù)據(jù)進行分析，得出以下結(jié)論：

（1）加注試驗不合格，不同速率下的加注試驗數(shù)據(jù)結(jié)果相近，由此可判斷導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)加注不合格的原因主要為系統(tǒng)設(shè)計缺陷。

（2）通過對冷卻系統(tǒng)加注管路、膨脹水箱及除氣管路的優(yōu)化，使加注試驗合格，說明加注試驗可有效地判定系統(tǒng)的優(yōu)良及優(yōu)化的準確性。

（3）僅用半天時間即完成所有的加注工作，從而發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計不足，充分體現(xiàn)了加注試驗高效率，低成本和效果直觀的特點，在系統(tǒng)開發(fā)前期有效降低了開發(fā)失敗的風(fēng)險。

[1] SAE J1436. Requirements for Engine Cooling System Filling, Deaeration, and Drawdown Tests,2004-07.

Brief Analysis on Impact of Filling Test to Vehicle Cooling System Development

Cao Kun, Zhang Yu
( An Hui Jihuai Navistar diesel engine Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

By doing study on filling test to vehicle cooling system, we analyze the factors which affect cooling system, such as expansion volume, system filling volume etc. The experiment finds out that filling test can analyze design defect in cooling system effectively. It is low-cost, high-efficient and visually. The risk of failure to develop cooling system can be reduced by optimizing unqualified items in test.

Filling; Shear Strength; Short Column; Experiment

U467.1

B

1671-7988(2016)01-06-02

曹坤，工程師，就職于安徽江淮納威司達柴油發(fā)動機有限公司。主要從事發(fā)動機輔配件開發(fā)及整機匹配與應(yīng)用工作。張玉，工程師，就職于安徽江淮納威司達柴油發(fā)動機有限公司。主要從事發(fā)動機輔配件開發(fā)及整機匹配與應(yīng)用工作。