英国Forge&EA888&高性能前置中冷器
英国Forge原装& 高性能前置中冷器&
能够在保留原车中冷器的基础上& 增加了一个直接撞风的中冷器&
散热效果优异& 附带的硅胶管路可直接替换原车管路&
将两个中冷器并联起来& 管路能够承受更高的进气压力&
官方实测可降低进气温度15度以上&
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高转高速时表现的尤为显著& 建议刷过ECU和更换涡轮的车辆使用
GTI& CC& 速腾&
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本试题来自：简答题：增压中冷器的作用是什么？正确答案： 因现在的柴油机大都采用增压技术，增压后的空气热负荷较大，所以采用增压中冷技术，以降低进气温度，降低……
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考试中心热门试卷19重型载重车发动机冷却系统设计改进及试验研究
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19重型载重车发动机冷却系统设计改进及试验研究
柴油机设计与制造；Ｄｅｓｉｇｎ＆ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆＤｉｅｓ；重型载重车发动机冷却系统设计改进及试验研究；赵军；（上海日野发动机有限公司，上海２０１４０１）；摘要简单介绍了国内外车辆冷却系统的研究概况；Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈａｃｈｉｅｖｅ；关键词：冷却系统改进试验研究；Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｅｈｉｃｌｅｃｏｏｌｉｎｇｓ；１前言；发动机冷却系统
柴油机设计与制造Ｄｅｓｉｇｎ＆ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆＤｉｅｓｅｌＥｎｇｉｎｅ２００８年第３期第１５卷（总第１２４期）重型载重车发动机冷却系统设计改进及试验研究赵军（上海日野发动机有限公司，上海２０１４０１）摘要简单介绍了国内外车辆冷却系统的研究概况。对某车型出现水温高的原因进行分析，对车辆的冷却系统进行了设计改进，并对改进后的车辆进行了试验验证，取得了满意的结果。Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓｉｎｖｅｈｉｃｌｅｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄａｒｅｐｒｅ－ｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅａｓｏｎｏｆｈｉｇｈｗａｔｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｃｃｕｒｒｉｎｇｉｎａｖｅｈｉｃｌｅｅｎｇｉｎｅｃｏｏｌｉｎｇｉｓａｎａ－ｌｙｚｅｄ．Ａｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇｄｅｓｉｇｎｉｓｄｏｎｅｏｎｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍａｎｄａｖｅｒｉｆｙｉｎｇｔｅｓｔｉｓｃａｒ－ｒｉｅｄｏｕｔａｆｔｅｒｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｉｓｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ．关键词：冷却系统改进试验研究Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｅｈｉｃｌｅｃｏｏｌｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙ１前言发动机冷却系统对维持汽车正常工作起着至关重要的作用。现代汽车的冷却系统冷却方式基本上采用水冷，即利用水泵提高冷却液的压力，强制冷却液在发动机中循环流动，冷却风扇产生的高速空气流带走热量，维持发动机冷却液温度在所有工况下均在适当的范围内。本文针对部分水温高的载重汽车进行相关试验，对采集的关键数据进行分析研究并制定设计改进措施，提高系统散热性能，获得良好效果。欠佳，散热能力不能很好适应使用工况和气候条件，经常出现水温高甚至“开锅”现象。因此系统元件还必须与整车合理匹配，尤其是风扇、散热器等，散热元件风阻要小，高速空气流量要充足，换热效率要高。３冷却系统研究现状国内车辆散热系统设计，主要是依靠经验设计和对比选择试验。随着材料和工艺的发展，管带式散热器已得到了普遍应用，部分车辆开始使用硅油离合器风扇［２］。车辆“开锅”的现象已经不太多了，但是发动机水温高，在满载且工作环境恶劣的车辆上仍常见。最近两年，随着计算机技术的发展和应用，出现了一些对冷却系统建立数学模型和开展仿真研究。虚拟发动机技术就是其中之一，它是在已知发动机结构参数的前提下，用数学模型把发动机的整个状态（如缸内气体的流动、燃烧、零部件间的传热及温度场等）描述出来。由于整机热平衡研究存在着不确定参数多和建模复杂等诸多难点，目前的仿真是将发动机各个部分孤立出来单独计算［３］。国外车辆冷却系统设计将发动机冷却系统、散热器、加热器、传动装置和乘员舱空调系统以及油冷２发动机冷却系统功能及其匹配要求发动机运转时由于与高温燃气相接触的零件强烈受热，如果不加以适当冷却，将会使发动机过热，反之冷却过渡又会造成过冷。过热会导致机油变质、烧损油膜、破坏零件的摩擦和磨损加剧、充气系数下降，导致动力性、经济性、可靠性等综合性能全面恶化；而过冷会使燃烧不良，热损失和摩擦损失增加，工作粗暴［１］。因此冷却系统的性能直接影响发动机及其整车的工作可靠性和寿命。载重汽车用发动机冷却系统除维持发动机自身的需要还要适应整车的配套要求，由于结构布置限制，冷却元件的设计与安装往往达不到理想状态，匹配性能来稿日期：２００８－０５－１２作者简介：赵军（１９７４－），男，本科，主要研究方向为车辆冷却系统设计。－２８－（３６４）器等各个子系统相互耦合后进行计算机数值模拟。国外的研究方法，首先根据车辆匹配试验（经验模型）或热流体流动的数学公式建立不同条件下的流体流场模型（例如：传热模型、燃烧模型、散热模型等）。然后利用ＣＦＤ软件（Ｆｌｕｅｎｔ，Ｓｔａｒ－ＣＤ，Ｆｌｏｗｍａｓｔｅｒ）模拟分析车辆的散热系统和零部件。最后在车辆上进行试验，验证计算模型。在国外，使用计算机模拟车辆散热系统开始于７０年代。１９８２年美国密执安工业大学开发了重型柴油货车散热系统模拟程序（ＶＥＣＳＳ）；澳大利亚海事学院开发了柴油机循环和散热系统模拟程序（ＤＥＣＳＩＭ），ＤＥＣＳＩＭ程序可以用来建立散热系统模型，优化散热器和冷却水泵的设计。Ｄｅｌｐｈｉ公司建立了车辆气候数字平台－由虚拟热舒适性工程和瞬态汽车气候模拟系统组成的开发汽车气候控制的控制算法，散热系统只是作为车辆和人组成的大系统的一部分。国外目前已经不仅仅研究车辆发动机的热传导和对流传热，还研究了随时间变化的辐射传热效果。国内外所进行的冷却系统仿真及相关研究主要目的是建立一套最接近于实际情况的发动机、整车或零部件散热模型，并在此模型上开发新的冷却系统或对已有冷却系统进行优化改进，在计算机上模拟冷却系统运行，并获得相关参数。这项工作可以为冷却系统的研究提供指导性意见，并可大大提高开发效率，模拟计算已经成为开发研究必不可少的手段。但无论计算的结果多么精确，最终的结果都必须进行试验验证。试验研究在冷却系统开发中是不可缺少的重要一环。本文就是采用试验方法针对某一高水温的车型进行试验研究。图２改进前散热器前各点温度图１改进前发动机水温度出试验时在中冷器前部布置了４个温度传感器，监控中冷器表面空气温度。从图２可以看出，４处的温度均不相同，２号、４号位置温度最高。这说明在散热器的该侧有发动机舱的热空气回流至散热器前部。这种热风回流会严重影响散热器散热，造成水温高。由图３可以看出，增压器进气温度比环境温度增加了１０℃以上，这会造成发动机进气温度过高，充气系数下降，对发动机的燃油经济性和动力造成不利影响，同时排气温度也会升高，影响排气系统零部件的可靠性。４水温高载重车冷却系统试验及原因分析针对某车型出现水温高的情况，在某试验场环形道路上，按照ＧＢ／Ｔ１２５４２－９０《汽车发动机冷却系冷却能力道路试验方法》中规定的拖车方法，进行了车辆冷却系统试验，采集了满载条件下发动机出水温度、进气温度、中冷器前部４点空气温度、中冷器进出气温度、环境温度、排气温度以及车速等相关数据［４］。从试验结果来看，发动机冷却水出口温度比规定值高了６．１℃，水温偏高，见图１。这将严重影响发动机的可靠性，必须对冷却系统进行改进。发动机设计时已经对发动机冷却系统相关的零部件进行了优化，能够满足散热要求，因此造成水温偏高的主要原因可能是发动机和车辆匹配设计不足［５］。图３改进前增压器前温度（３６５）－２９－５冷却系统设计改进措施根据试验结果和对车辆的分析，造成水温高主要有以下几个原因：效率。３）调整导风罩安装位置，见图４。原来的导风罩中心位置偏上，不能有效地将风扇风量用于散热器散热，风扇吸入的空气流在散热器上部被挡住，流过散热器芯子的空气量减少，降低了风扇的效率。改进方法是将导风罩下移尽量与散热器芯部中心对齐，使风扇扫过散热器芯部的面积最大，保证风扇吸入的空气都能顺畅地通过散热器。１）散热器散热量不够，主要原因是通过散热器芯部空气流量不够，流速偏低。２）风扇冷却系统中，风扇和导风罩匹配不好。３）中冷器前有发动机舱的热空气回流现象。４）发动机进气温度高。针对所发现的问题，车辆冷却系统提出了几项改进方法，具体措施如下：４）调整导风罩的宽度和形状，见图５所示。导风罩的宽度由原来的５０ｍｍ增加到６０ｍｍ，重新设计导风罩下部的形状，使之更利于空气流动，减少风阻。１）增加驾驶室隔栅面积，提高进风面积，以增加单位时间内进入发动机舱内的空气量。２）调整风扇叶片进入导风罩的宽度，使导风罩覆盖风扇叶片宽度的２／３，试验证明以上这种设计风扇的效率最高；重新制作导风罩，使风扇边缘和导风罩之间的径向间隙为５ｍｍ，提高风扇吸风图５调整导风罩的宽度和形状５）散热器结合面增加密封，见图６所示。散热器与驾驶室之间的缝隙用薄橡胶板密封，防止发动机舱的热风回流至散热器前部，热风回流的情况会使散热器局部温度升高，降低散热器的冷却效图４调整导风罩安装位置率；散热器和中冷器中间的缝隙，上部和两侧面用图６散热器结合面增加密封－３０－（３６６）密封条密封［６］。６）涡轮、排气接管与压气机进气管之间增加隔热罩，减少排气对进气管的辐射散热，降低了增压器进气温度，如图７所示。图１０改进后增压器前温度试验结果显示，经过以上措施的改进后，车辆取得了很好的冷却效果，热风回流情况已经得到了解决，发动机进气温度得到了控制，达到了冷却系图７隔热罩统设计要求，参见表１。表１评价项目平均车速／ｋｍ?ｈ－１冷却常数／℃发动机出水温度／℃排气温度／℃中冷器进口温度／℃中冷器出口温度／℃增压器前温度／℃６冷却系统改进后验证在相同的试验地点和相同的试验条件下再次进行了相关试验。图８、图９、图１０是改进后的试验曲线。改进前后试验结果规定值改进前改进后≈４０５５＊－６００＊≤１６５＊≤６０＊≤１０６１．１９３．１５９９．３１６６．６７４．１４．５￣１１．９５３．７７１．３５８２．７１６２．０５８．４２．１￣６．４＊环境温度４０℃时注：１）冷却常数＝发动机出水温度－环境温度图８改进后发动机出水温度２）增压器前温度：空气经过空滤器后进入增压器前的温度升高值７结论车辆冷却系统中影响比较大的零部件是风扇、中冷器和散热器以及水泵。但由于车辆车架宽度及驾驶室发动机舱的限制，风扇、中冷器和散热器的尺寸不能无限制做大，同时考虑到风扇噪声与风扇转速有关，在布置许可的情况下可以尽量选用尺寸较大的风扇。驾驶室的进风隔栅以及必要的密封等等因素对冷却系统也会有比较大的影响。出现车辆冷却系统过热时可以先对以上的影响因素进行分析图９改进后散热器前各点温度改进。（下转第３５页）（３６７）－３１－由图５可以看出在散热器的散热量为８０ｋＷ时，风扇转速为１１００ｒ／ｍｉｎ，风扇的驱动功率约为１．８ｋＷ。当冷却液温度达到９３℃时，电磁离合器风扇开启。风扇转速为１９００ｒ／ｍｉｎ，可使散热器输出的热量为１３０ｋＷ，风扇驱动功率为５．６据，利用仿真软件模拟可以考虑全工况整车的热状态。同时利用仿真模型可对多种冷却系统的多种配置方案对比分析，分析散热器、水泵、节温器等零部件工作特性，建立零部件间温度、传热量间的相互对应关系及其随工况的变化规律，从而优化匹配冷却系统零部件。模型与台架试验相对应，使得试验能够与仿真相结合，为发动机冷却系统集成优化设计研究提供平台支持，从而减少大量的试验，节省大量的人力、物力，缩短开发过程，减少试验成本。参考文献ｋＷ，此时仿真计算中设定发动机的热量输入８０ｋＷ，因此冷却液温度降低，当冷却液温度低于９０℃时，风扇关闭。由此可以得出在使用电磁离合器风扇时可以节省功率３．８ｋＷ。１王黎明，张杨军等．柴油机冷却系统匹配的热管理技术．中国内燃机学会、中国汽车工程学会２００４年ＡＰＣ联合学术年会．２王贤梅，杜传进，王文端．汽车热管理研究现状及新进展，拖拉机与农用运输车，２００５（５）．３ＭａｈｍｏｕｄＫＧ，ＬｏｉｂｎｅｒＥ，ＷｉｅａｌｅｒＢ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ－ＢａｓｅｄＶｅｈｉｃｌｅＴｈｅｒｍａｌ图５散热器散热量与风扇转速４结论基于一维流动传热的计算方法建立的发动机冷却循环的模型，可以有效地计算发动机向冷却液释放热量及冷却系零部件散热情况，为发动机冷却循环的热流动提供理论分析基础。传统的冷却系统设计以最恶劣的工况为设计依ＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ－ＣｏｎｃｅｐｔａｎｄＭｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ．ＳＡＥＰａｐｅｒ２００３－０１－０２７６．４ＢｕｒｋｅＪ，ＨａｗｓＪ．ＶｅｈｉｃｌｅＴｈｅｒｍａｌＳｙｓｔｅｍｓＭｏｄｅｌｉｎｇＵｓｉｎｇＦＬＯＷＭＡＳＴＥＲ２．ＶｅｈｉｃｌｅＴｈｅｒｍａｌＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２００１．５ＭＡＧＮＡ公司．ＫＵＬＩ７．０指南．２００６．（上接第３１页）除以上方法外，如果条件允许，也可以增大风扇直径，增加空气流量；增大水箱和中冷器芯部尺寸，提高散热量；增加水泵流量，增大冷却液流速；改变发动机布置，使空气流道更加顺畅，提高冷却效率。参考文献１刘毅．内燃机工作温度对使用寿命的影响．汽车技术，２０００（４）：３４－３６．２张金柱．现代发动机冷却系统的发展趋势．山东内燃机，２００５（３）：６－８．３俞小莉．发动机热平衡仿真研究现状与发展趋势．车用发动机，２００５（５）：１－５４刘永照．汽车发动机冷却系性能试验研究．汽车研究与开发，１９９８（４）：３６－３８．５杨小松．汽车冷却系统匹配性探讨．汽车研究与开发，１９９９（２）：２４－２６６李杰．Ｄ３１０汽车发动机舱散热特性研究：［硕士学位论文］．西北工业大学，２００４．（３７１）－３５－包含各类专业文献、中学教育、生活休闲娱乐、幼儿教育、小学教育、外语学习资料、应用写作文书、专业论文、文学作品欣赏、19重型载重车发动机冷却系统设计改进及试验研究等内容。
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