出口熱帶地區某重型越野汽車冷卻系計算

韓瑞鑫

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

出口熱帶地區某重型越野汽車冷卻系計算

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適應性而進行發動機冷卻系散熱性能計算分析是新產品適應性開發中必須進行的項目。本文通過對某重型越野汽車冷卻系計算，并對風扇及散熱器等部件能力進行校核，為同類車型設計提供了參考依據。

冷卻系；水泵；風扇；散熱器

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

前言

柴油機工作時，氣缸內氣體燃燒溫度可達1800～2000℃，瞬時溫度可達3000℃，與高溫燃氣接觸的零件如不加以適當冷卻，發動機會過熱，導致充氣系數下降，使得燃燒不正常，易發生早燃和爆燃現象；發動機過熱也會導致材料機械性能降低和產生嚴重的熱應力，使零件產生變形和裂紋；另外。溫度過高會使機油變質，進而破壞潤滑油膜，導致零件的摩擦和磨損加劇，從而使發動機的動力性、經濟性、可靠性惡化。

本文通過對出口熱帶地區某重型越野汽車冷卻系統冷卻能力的校核計算，以逆向計算的方法檢驗了風扇、散熱器、水泵等零部件的選擇。

1、冷卻系原理及相關參數

1.1 柴油機冷卻路線圖

1.2 發動機相關參數

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

2、冷卻系計算

式中：

式中 Δtw——冷卻水在內燃機中循環時的容許溫升，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。

發動機缸體、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，節溫器節流損失取2mH2O。

相應水泵標定轉速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

根據風扇在額定工況下氣流量：15751m3/h，滿足風扇進風量要求。

2.4 風扇掠過散熱器面積百分比

風扇掠過散熱器面積百分比經驗值為46%～60 %，對比計算結果。

面積百分比符合經驗值。

風扇外徑處的圓周速度為：

=83m/s（最高轉速時）/57m/s（扭矩最大時）

根據經驗值一般控制在不大于70m/s的范圍內，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

車輛使用地區環境溫度（排除極端高溫天氣）取：46℃（GJB1763地面氣溫極值），本散熱系統滿足最高發動機出水溫度：

發動機允許最高工作溫度：110℃，冷卻能力滿足使用要求。

3、結論

本文依據汽車理論對冷卻系統中散熱器、風扇及水泵的匹配進行了逆向計算，根據熱帶地區工況差異相關數據作相應調整，并結合實際生產情況并確定了合理的產品，除極端工況下風扇噪音值偏高外，其余基本滿足車輛對冷卻系統能力的要求。同時為同類型車型冷卻系的設計提供了參考。

[1] 周保龍.內燃機學.北京：機械工業出版社，2000.

[2] 余志生.汽車理論.北京：機械工業出版社，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。