某重型载货车中冷器散热性能改进设计

张 辉，钱时俊

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥230601）

某重型载货车中冷器散热性能改进设计

张 辉，钱时俊

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥230601）

本文针对某重型载货车中冷器散热能力不足的问题，提出了改进方案，改进散热片结构、改变紊流片尺寸及增加中冷器与水箱之间密封，并通过多种验证方式进行验证，从验证结果看，改进效果较明显，为以后中冷器散热能力的改进提出了参考。

中冷器；散热带；紊流片；密封

CLC NO.: U469.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)06-39-03

引言

中冷器是发动机附件系统重要零部件之一，中冷器不仅对发动机排放中NOx排放量、烟度等排放物有较大的影响，对发动机功率的发挥及降低发动机热负荷有极其重要的决定作用。针对增压中冷系统，中冷后发动机进气温度每下降10℃，发动机功率约提高3%～5%，最高燃烧温度和排气温度可降低2℃～3℃，发动机厂家对中冷后发动机进气温度与环境温度温差都有较严格的要求，通常称为进气温升，见表1。中冷后进气温升的大小是评价中冷器散热能力的重要参数，在产品开发过程中，需要通过整车转毂试验及发动机应用试验等验证手段对其进行严格的控制。

1、中冷器现状

某重型载货车中冷器采用空对空形式，中冷器与水箱通过并联的方式安装在一起，中冷器气室采用左右气室式，散热管内设有紊流片，此产品中冷器开发初期整车输入见表2，中冷器设计参数见表3。

整车对中冷后进气温度要求，不但从进气温升上进行了要求，也从最高出气温度上进行了严格的要求。

2、存在问题

为了验证中冷器散热能力的大小，测试中冷后出气温度是否满足输入要求，除了在中冷器厂家进行风洞台架测试外，我们又通过另外两种更接近整车运行环境的验证手段来进行验证，一种是整车转毂试验，另一种是发动机应用试验。

整车转毂试验台架可以真实的模拟车辆在道路上所受到的各种阻力，再现道路上车辆行驶情况，具有受环境影响较小、效率高、重复性高、准确性高等优点，整车转毂模拟的是整车运行过程中最恶劣工况，整车转毂主要由转毂、旁置固定式交流电机、水冷平板测功机、风扇等主要部件构成。此车型中冷器在转毂试验台测试结果如下表：

发动机应用试验是整车试制完成后，发动机厂家对整车发动机相关的项目进行的一种应用测试，测试工况分为高速、公路及山区三种工况，其测试结果基本可以模拟整车实际运行过程中的所有工况。此车型中冷器在发动机应用试验测试结果如表5。

根据表4、表5两种验证手段结果看，中冷后温度大于70℃，中冷后温升大于30℃，中冷器散热能力不能满足整车及发动机输入表2中的要求，需要进行改进。

3、原因分析及整改措施

中冷器散热能力影响因素较多，既与中冷器散热面积、芯体厚度及风扇等因素有关，又与散热带的结构尺寸、散热管及散热管紊流片内部尺寸有很大的关系，所以通过理论计算无法准确模拟出精确的散热能力的结果。

根据中冷器散热片尺寸结构、温流片尺寸结构及中冷器的安装等方面进行分析后，初步确认原因是散热片、紊流片的结构及中冷器与水箱之间的密封影响了中冷器散热能力的发挥，导致中冷后出气温度不合格。

为了保持中冷器的外形不做变动，防止变动过大而导致成本增加过多，故我们所做的改进措施对中冷器外形尺寸没有变动，只对散热带、紊流片及安装密封进行了改进，主要改进措施如下：

改进点一：改变散热带结构，将散热带改为百叶窗式结构，即在散热带上冲出等距离的百叶窗式的格栅，其主要作用是破坏边界传热层，增加空气的紊流作用，当冷空气流过散热带时，散热带上的开窗会增大空气的阻力，增加热交换时间，从而使冷空气带走更多的热量，从而提升中冷器散热能力。

改进点二：改变散热管内紊流片尺寸，将紊流片尺寸由8.9mm（波高）×5mm（波距）改为9.2mm（波高）×5mm（波距），增加紊流片波高可增加散热管内散热面积，增加热侧空气与紊流片的传热效率，从而提高中冷器散热能力。

改进点三：改进中冷器与水箱之间的连接方式，改进前中冷器与水箱之间间隙较大，部分空气通过中冷器与水箱之间缝隙直接进入水箱散热带，并没有经过中冷器散热带，没有带走中冷器的热量，影响了散热能力。所以在中冷器与水箱连接缝隙处的上部与侧面各增加密封条，增加中冷器与水箱之间的密封，使空气大部分从中冷器迎风面通过，最大限度地对中冷器进行冷却，提高中冷器散热能力。增加密封前增加密封后

通过改进后的中冷器样件首先在零部件台架进行了台架试验验证，结果见表6。

从台架试验结果看，在风速比较小时中冷器散热能力也能满足输入要求。但最终散热效果还需安装到整车上后进行整车相关试验验证。

4、试验验证结果

整改样件安装完毕后，在整车转毂试验台进行了验证，数据如下表：

从表7可以看出，中冷后温升满足整车输入要求，并且中冷压力降在要求范围内。

改进后重新对整车进行发动机应用试验，针对中冷后温度进行了测试，见下图：

从发动机应用试验结果看，中冷后温度小于70℃，中冷后温升小于30℃，中冷器散热能力能满足整车及发动机输入表2中的要求，改进效果较明显。

5、总结

中冷器散热能力的改进对于整车来说是个较复杂的问题，牵涉的因素较多，在不影响中冷器外形尺寸的基础上来改善整车中冷器散热能力更加困难，此载货车通过改进中冷器散热片结构、散热管内紊流片尺寸及中冷器与水箱连接方式等改进措施对中冷器进行了改进，并通过多种验证手段进行了试验验证，试验结果准确有效，取得了良好的效果。

[1] 申晋宪，王铁.载货汽车总体设计分析.北京：中国标准出版社，2013：75-76.

[2] 肖宝兰.翅片参数对车用中冷器流动传热性的影响.浙江大学学报.2010 p2164-2178.

[3] 吕锋.陆国栋等.密封对柴油机冷却模块性能影响的试验研究.内燃机工程.2012，（3）：45-48.

Theimproved design of the heat dissipation performance of interclooler in a heavy truck

Zhang Hui, QIan Shijun
(Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601)

This paper aimed at the problem of cooling capacity of a heavy duty truck in the problem,the paper put forward the improvement scheme, Improvement of radiating fin structure, change the turbulent flow slice size and increase the sealing between the intercooler and the water tank, and is validated through a variety of ways, from the verification results, the improved effect is obvious, provides reference for improving cooling in the late.

intercooler; heat radiation belt; turbulent flow slice; seal up

U469.2

A

1671-7988(2015)06-39-03

张辉，就职于安徽江淮汽车有限公司技术中心。