某轻型载货汽车冷却系统匹配设计及验证分析

李正胜



某轻型载货汽车冷却系统匹配设计及验证分析

李正胜

（安徽江淮汽车集团股份有限公司轻型商用车研究院，安徽 合肥 230601）

文章介绍了一种轻型载货汽车冷却系统匹配设计方法，通过实例分析，详细介绍具体步骤，可满足大多数国Ⅴ及以上排放轻型载货汽车在项目开发前期冷却系统估算，节约项目开发周期，提供经济地选择冷却部件及相关参数。

轻型载货汽车；热平衡；许用环境温度；风阻

1 概述

从提高发动机循环效率的观点出发，希望通过冷却系带走的热量尽可能少，但这会导致汽缸、活塞的寿命下降，缸盖发生热疲劳裂纹，润滑油变质等。实践证明，多数发动机冷却水温保持在75～100 ℃为最佳。而要使各零部件保持在上述范围，就需控制发动机冷却水温，本文以某款轻型载货汽车冷却系统匹配设计说明冷却系统开发流程，避免冷却能力不足或者冷却能力过剩，节约开发成本和开发周期。

2 匹配计算与校核

2.1 匹配设计计算

冷却系统匹配设计计算主要根据风扇性能曲线、水泵性能曲线、散热器台架性能数据及发动机相关性能参数来计算许用环境温度是否满足设计要求。某款轻型载货汽车冷却系统结设计需求如下。

表1 冷却系统的设计要求

2.2 详细校核

2.2.1确定发动机散热量：扭矩点：36kW，功率点：55kW

2.2.2通风量确定

风扇与曲轴的转速比为1.1，风扇转速为2860rpm时即发动机最大功率转速2600rpm时通过散热器的风量为1.72m3/s，即风速为5.4m/s；风扇转速为1705rpm时即发动机最大扭矩转速1550rpm时的通过散热器的风量为0.78m3/s，即风速为2.45m/s。

2.2.3 水流量确定

水泵与曲轴的转速比为2，根据“水泵水流量-转速”数据与“散热器水阻-水流量”可求得“系统水流量-转速”数据。

当水泵转速为3100rpm时即发动机最大扭矩转速1550 rpm时，通过散热器的水流量为65L/min；

当水泵转速为5200rpm时即发动机最大功率转速2600 rpm时，通过散热器的水流量为170L/min。

2.2.4根据“散热器的散热量参数”以及以上确定的“风量”、“水流量”数据可确定

发动机最大扭矩1550rpm时，通过散热器的水流量为65L/min，则散热器在发动机最大扭矩时的散热量为46KW＞36kw，

发动机最大功率2600rpm时，通过散热器的水流量为170L/min，则散热器在发动机最大扭矩时的散热量为76KW＞55kw。

根据结论：散热器在整个冷却系统匹配满足要求。

3 架验证结果

扭矩点转速、功率点转速爬坡工况：分别计算车辆最大扭矩点和额定功率点对应转速下，车辆在100%超载时能够爬上8.7%的长坡的最高档位。根据实验结论：扭矩点的许用环境温度为35.8℃，功率点的许用环境温度44℃，都满足≥33℃，满足设计要求。

4 总结

随着排放升级，整车冷却系统需要带走的散热量越来越大，这对冷却系统的精确匹配设计提出更高要求，参数化的计算推定过程，确保经济的选择散热器和发动机风扇，使相关参数选择最佳，保证冷却系统能满足整车散热要求，使发动机处在最适宜的温度状态下工作。

[1] 武田信之著,方泳龙译.载货汽车设计[D].北京:人民交通初版社, 1997.

[2] 朱成辉,王桂群,张欣.新型轻型柴油汽车冷去系统的匹配开发[J].河南省汽车工程学会.

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

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1671-7988(2018)16-157-02

CLC NO.: U462.1

李正胜，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司轻型商用车研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.055