淺談加注試驗在整車冷卻系統開發過程中的作用

曹坤，張玉

（安徽江淮納威司達柴油發動機有限公司，安徽 合肥 230601）

淺談加注試驗在整車冷卻系統開發過程中的作用

曹坤，張玉

（安徽江淮納威司達柴油發動機有限公司，安徽 合肥 230601）

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

加注速率；膨脹容積；系統總容積；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，隨著汽車行業的蓬勃發展和環境污染及自然資源的枯萎，人們對車輛的動力性、經濟性及環保等加大了關注，這樣就對汽車冷卻系統提出了更高的要求。眾所周知，內燃機運轉時 ，與高溫燃氣相接觸的零件受熱強烈，如果不進行適當的冷卻，就會使內燃機過熱，充氣系數下降，燃燒不正常（爆燃、早燃等），機油變質和燒損，零件的摩擦和磨損加劇，引起內燃機的動力性、經濟性、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，也會使內燃機工作變壞。因此，冷卻系統的主要任務是保證內燃機在最適宜的溫度狀態下工作，一個良好冷卻系統應具備如下兩個條件：1) 系統有一定的膨脹空間，一般卡車膨脹容積應大于系統容積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容積的90%以上，通過加注試驗可實現對系統的評估并對系統優化有良好的作用[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”標記處，然后使用量筒或量杯繼續加注冷卻液至膨脹水箱瓶頸泄氣口處，計算出系統的膨脹容積[1]。

(2)將車輛冷卻液充分放出，測出冷卻系統容積[1]。

(3)按照SAE J1436標準，進行首次加注，以一定速率向車輛冷卻系統中加入冷卻液，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、試驗結果分析

2.1 試驗結果

實際加注容積為：

表2

通過上表不難發現，工程師在進行冷卻系統設計師考慮到了系統膨脹容積的需求，實測的3.55L遠遠大于系統的6%，在車上布置空間允許的情況下，設計狀態良。

良好的冷卻系統應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總容積的90%以上，在此次試驗中，在確保加注速率符合SAE1436標準情況下，初次加注容積僅為系統容積的27.4%，測試出來的結果較差，為了防止單次試驗對結果誤差較大，我們又進行了兩次試驗，結果接近，這說明系統在設計上存在重大缺陷，對車輛使用存在較大風險。

2.2 排除加注速率因素

針對此系統我們又進行了三次驗證，我們分別將加注速率變為原來的標準速率的1/2、1/5和1/10。得到的試驗結果如下：

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

3、系統優化

通過對車輛冷卻系統的分析，發現可能導致系統加注試驗不合格的兩個問題：

1）加注管路和除氣管路呈現出上下起伏的走向。

2）膨脹水箱部分位置的布置高度低于發動機除氣口高度。

針對上述兩個問題，我們對冷卻系統進行優化并進行驗證試驗。

（1）管路優化

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，試驗結果如下：

表4

在標準的加注速率情況下，試驗結果反應系統首次加注容積可以達到了總容積的76.3%，相比原系統有較大改善，但仍不能滿足系統設計要求。

（2）膨脹水箱位置的優化（管路已優化）

將膨脹水箱布置位置抬高，使其最低點高于發動機除氣口80mm，試驗結果如下：

表5

系統優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動機除氣口80mm，根據經驗，此高度為100-150mm最佳，在標準的加注速率情況下，系統首次加注容積仍達到了總容積的88.6%，基本滿足了系統的設計要求。

4、結論

本文對加注試驗的結果數據進行分析，得出以下結論：

（1）加注試驗不合格，不同速率下的加注試驗數據結果相近，由此可判斷導致冷卻系統加注不合格的原因主要為系統設計缺陷。

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

（3）僅用半天時間即完成所有的加注工作，從而發現系統的設計不足，充分體現了加注試驗高效率，低成本和效果直觀的特點，在系統開發前期有效降低了開發失敗的風險。

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