李正勝

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某輕型載貨汽車冷卻系統(tǒng)匹配設(shè)計及驗證分析

李正勝

（安徽江淮汽車集團股份有限公司輕型商用車研究院，安徽 合肥 230601）

文章介紹了一種輕型載貨汽車冷卻系統(tǒng)匹配設(shè)計方法，通過實例分析，詳細介紹具體步驟，可滿足大多數(shù)國Ⅴ及以上排放輕型載貨汽車在項目開發(fā)前期冷卻系統(tǒng)估算，節(jié)約項目開發(fā)周期，提供經(jīng)濟地選擇冷卻部件及相關(guān)參數(shù)。

輕型載貨汽車；熱平衡；許用環(huán)境溫度；風(fēng)阻

1 概述

從提高發(fā)動機循環(huán)效率的觀點出發(fā)，希望通過冷卻系帶走的熱量盡可能少，但這會導(dǎo)致汽缸、活塞的壽命下降，缸蓋發(fā)生熱疲勞裂紋，潤滑油變質(zhì)等。實踐證明，多數(shù)發(fā)動機冷卻水溫保持在75～100 ℃為最佳。而要使各零部件保持在上述范圍，就需控制發(fā)動機冷卻水溫，本文以某款輕型載貨汽車冷卻系統(tǒng)匹配設(shè)計說明冷卻系統(tǒng)開發(fā)流程，避免冷卻能力不足或者冷卻能力過剩，節(jié)約開發(fā)成本和開發(fā)周期。

2 匹配計算與校核

2.1 匹配設(shè)計計算

冷卻系統(tǒng)匹配設(shè)計計算主要根據(jù)風(fēng)扇性能曲線、水泵性能曲線、散熱器臺架性能數(shù)據(jù)及發(fā)動機相關(guān)性能參數(shù)來計算許用環(huán)境溫度是否滿足設(shè)計要求。某款輕型載貨汽車冷卻系統(tǒng)結(jié)設(shè)計需求如下。

表1 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計要求

2.2 詳細校核

2.2.1確定發(fā)動機散熱量：扭矩點：36kW，功率點：55kW

2.2.2通風(fēng)量確定

風(fēng)扇與曲軸的轉(zhuǎn)速比為1.1，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速為2860rpm時即發(fā)動機最大功率轉(zhuǎn)速2600rpm時通過散熱器的風(fēng)量為1.72m3/s，即風(fēng)速為5.4m/s；風(fēng)扇轉(zhuǎn)速為1705rpm時即發(fā)動機最大扭矩轉(zhuǎn)速1550rpm時的通過散熱器的風(fēng)量為0.78m3/s，即風(fēng)速為2.45m/s。

2.2.3 水流量確定

水泵與曲軸的轉(zhuǎn)速比為2，根據(jù)“水泵水流量-轉(zhuǎn)速”數(shù)據(jù)與“散熱器水阻-水流量”可求得“系統(tǒng)水流量-轉(zhuǎn)速”數(shù)據(jù)。

當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速為3100rpm時即發(fā)動機最大扭矩轉(zhuǎn)速1550 rpm時，通過散熱器的水流量為65L/min；

當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速為5200rpm時即發(fā)動機最大功率轉(zhuǎn)速2600 rpm時，通過散熱器的水流量為170L/min。

2.2.4根據(jù)“散熱器的散熱量參數(shù)”以及以上確定的“風(fēng)量”、“水流量”數(shù)據(jù)可確定

發(fā)動機最大扭矩1550rpm時，通過散熱器的水流量為65L/min，則散熱器在發(fā)動機最大扭矩時的散熱量為46KW＞36kw，

發(fā)動機最大功率2600rpm時，通過散熱器的水流量為170L/min，則散熱器在發(fā)動機最大扭矩時的散熱量為76KW＞55kw。

根據(jù)結(jié)論：散熱器在整個冷卻系統(tǒng)匹配滿足要求。

3 架驗證結(jié)果

扭矩點轉(zhuǎn)速、功率點轉(zhuǎn)速爬坡工況：分別計算車輛最大扭矩點和額定功率點對應(yīng)轉(zhuǎn)速下，車輛在100%超載時能夠爬上8.7%的長坡的最高檔位。根據(jù)實驗結(jié)論：扭矩點的許用環(huán)境溫度為35.8℃，功率點的許用環(huán)境溫度44℃，都滿足≥33℃，滿足設(shè)計要求。

4 總結(jié)

隨著排放升級，整車冷卻系統(tǒng)需要帶走的散熱量越來越大，這對冷卻系統(tǒng)的精確匹配設(shè)計提出更高要求，參數(shù)化的計算推定過程，確保經(jīng)濟的選擇散熱器和發(fā)動機風(fēng)扇，使相關(guān)參數(shù)選擇最佳，保證冷卻系統(tǒng)能滿足整車散熱要求，使發(fā)動機處在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。

[1] 武田信之著,方泳龍譯.載貨汽車設(shè)計[D].北京:人民交通初版社, 1997.

[2] 朱成輝,王桂群,張欣.新型輕型柴油汽車冷去系統(tǒng)的匹配開發(fā)[J].河南省汽車工程學(xué)會.

Matching design and verification analysis of cooling system for a light truck

Li Zhengsheng

（Light commercial vehicle academy, AnHui JiangHuai Automobile Co., Ltd. Anhui Hefei 230601）

This paper introduces a matching design method for the cooling system of light truck. Through an example analysis, detailed steps are introduced in detail to meet the cooling system estimation in the early development of project. The method can save the time and provide economic selection of the cooling components and related parameters.

Light truck; Heat balance; Permissible ambient temperature; Wind resistance

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1671-7988(2018)16-157-02

U462.1

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1671-7988(2018)16-157-02

CLC NO.: U462.1

李正勝，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司輕型商用車研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.055