某輕型載貨汽車冷卻系統匹配設計及驗證分析

李正勝

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某輕型載貨汽車冷卻系統匹配設計及驗證分析

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匹配設計方法，通過實例分析，詳細介紹具體步驟，可滿足大多數國Ⅴ及以上排放輕型載貨汽車在項目開發前期冷卻系統估算，節約項目開發周期，提供經濟地選擇冷卻部件及相關參數。

輕型載貨汽車；熱平衡；許用環境溫度；風阻

1 概述

從提高發動機循環效率的觀點出發，希望通過冷卻系帶走的熱量盡可能少，但這會導致汽缸、活塞的壽命下降，缸蓋發生熱疲勞裂紋，潤滑油變質等。實踐證明，多數發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，就需控制發動機冷卻水溫，本文以某款輕型載貨汽車冷卻系統匹配設計說明冷卻系統開發流程，避免冷卻能力不足或者冷卻能力過剩，節約開發成本和開發周期。

2 匹配計算與校核

2.1 匹配設計計算

冷卻系統匹配設計計算主要根據風扇性能曲線、水泵性能曲線、散熱器臺架性能數據及發動機相關性能參數來計算許用環境溫度是否滿足設計要求。某款輕型載貨汽車冷卻系統結設計需求如下。

表1 冷卻系統的設計要求

2.2 詳細校核

2.2.1確定發動機散熱量：扭矩點：36kW，功率點：55kW

2.2.2通風量確定

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

2.2.3 水流量確定

水泵與曲軸的轉速比為2，根據“水泵水流量-轉速”數據與“散熱器水阻-水流量”可求得“系統水流量-轉速”數據。

當水泵轉速為3100rpm時即發動機最大扭矩轉速1550 rpm時，通過散熱器的水流量為65L/min；

當水泵轉速為5200rpm時即發動機最大功率轉速2600 rpm時，通過散熱器的水流量為170L/min。

2.2.4根據“散熱器的散熱量參數”以及以上確定的“風量”、“水流量”數據可確定

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

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

根據結論：散熱器在整個冷卻系統匹配滿足要求。

3 架驗證結果

扭矩點轉速、功率點轉速爬坡工況：分別計算車輛最大扭矩點和額定功率點對應轉速下，車輛在100%超載時能夠爬上8.7%的長坡的最高檔位。根據實驗結論：扭矩點的許用環境溫度為35.8℃，功率點的許用環境溫度44℃，都滿足≥33℃，滿足設計要求。

4 總結

隨著排放升級，整車冷卻系統需要帶走的散熱量越來越大，這對冷卻系統的精確匹配設計提出更高要求，參數化的計算推定過程，確保經濟的選擇散熱器和發動機風扇，使相關參數選擇最佳，保證冷卻系統能滿足整車散熱要求，使發動機處在最適宜的溫度狀態下工作。

[1] 武田信之著,方泳龍譯.載貨汽車設計[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的匹配開發[J].河南省汽車工程學會.

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

A

1671-7988(2018)16-157-02

U462.1

A

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