發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻和中冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

1、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻和 xx 系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范1.適用范圍本設(shè)計(jì)規(guī)范適用于重型汽車(chē)?yán)鋮s、中冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定了冷卻、中冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的通用原則，和一般的設(shè)計(jì)方法。2.設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)良好的冷卻、中冷系統(tǒng)應(yīng)該充分考慮以下幾方面原則：2.1 首先應(yīng)優(yōu)先考慮冷卻、中冷系統(tǒng)的冷卻能力問(wèn)題。其中所要求的冷卻常 數(shù)、中冷系統(tǒng)冷卻效率及發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度等皆應(yīng)一一滿(mǎn)足。2.2 冷卻、中冷系統(tǒng)的安裝方式及在整車(chē)中的合理位置也應(yīng)充分考慮，不應(yīng) 有因?yàn)榘惭b點(diǎn)位置及結(jié)構(gòu)引起系統(tǒng)損壞或造成潛在易損壞因素。系統(tǒng)在整車(chē)中 的位置將影響其性能，應(yīng)謹(jǐn)慎考慮。2.3 冷卻、中冷系統(tǒng)的管路應(yīng)合理并力求簡(jiǎn)潔清晰。防止因管路走向不合理 而引起

2、的系統(tǒng)內(nèi)阻的增加和性能的下降。2.4 冷卻、中冷系統(tǒng)應(yīng)有良好的保護(hù)裝置，防止系統(tǒng)異常損壞和性能下降。2.5 冷卻、中冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到裝車(chē)工藝性要求和維修的接近性要求。3.設(shè)計(jì)方法3.1 中冷器和散熱器的設(shè)計(jì)、選擇及安裝：如果有足夠的空間，冷卻系統(tǒng)可以選用迎風(fēng)面積大、芯子薄、散熱效率高 的熱交換器。在有風(fēng)扇離合器控制風(fēng)扇運(yùn)作的情況下，應(yīng)充分利用空間加大熱 交換器的尺寸，這樣可以降低風(fēng)扇的功耗和降低風(fēng)扇工作噪聲。在無(wú)中冷器的 情況下且無(wú)風(fēng)扇離合器情況下，按經(jīng)驗(yàn)推薦，發(fā)動(dòng)機(jī)功率每100 千瓦的散熱器迎風(fēng)面積應(yīng)為0."30."375m2 之間。由于排放法規(guī)要求，現(xiàn)代重型車(chē)上一般

3、具有空空中冷系 統(tǒng)。所以在推薦迎風(fēng)面積上稍作增加。散熱器散熱面積（冷側(cè)）的推薦值大概 為：0."10."16 m2/kW（ 發(fā)動(dòng)機(jī)功率 ）。一般中冷器迎風(fēng) 在安裝時(shí)應(yīng)給 應(yīng)盡量保證風(fēng) 風(fēng)扇前端面與在中冷系統(tǒng)布置空間足夠時(shí)，一般推薦采用一字流向的中冷器，反之則為 U 型流向的中冷器。因?yàn)?U 型的中冷器的內(nèi)阻大于一字流的中冷器。另外中冷 器氣室應(yīng)盡量避免遮蔽散熱器芯子太多面積。中冷器和散熱器的芯子可參考以 往系統(tǒng)配置，因?yàn)橹髌＞邇r(jià)格較貴，如無(wú)必要，盡量采用同樣的管型和散熱 帶波高。由于中冷器處于冷卻空氣上游，必須將它設(shè)計(jì)成能適應(yīng)多塵的環(huán)境， 推薦每英寸的散熱片為810片，散

4、熱帶可不開(kāi)窗以便清洗。 正面積比散熱器迎風(fēng)正面積略小由于中冷器的熱脹冷縮量較大， 予考慮，防止由于熱脹冷縮帶來(lái)的不必要系統(tǒng)元件損壞。另外， 扇中心與散熱器中心重合，盡量使風(fēng)扇未掃過(guò)的四角死區(qū)最小。 散熱器芯子的距離大于 50 1 0 0mm ，特別是風(fēng)扇未掃過(guò)的四角死區(qū)很大時(shí)，應(yīng) 盡量擴(kuò)大兩者之間的距離。中冷器、散熱器與車(chē)架之間應(yīng)為柔性連接?？筛鶕?jù) 系統(tǒng)重量及車(chē)架震動(dòng)頻率來(lái)確定系統(tǒng)懸置軟墊的剛度和結(jié)構(gòu)。3.2 風(fēng)扇及風(fēng)扇離合器的選擇和安裝：重型車(chē)上所用風(fēng)扇大多為塑料的吸風(fēng)式風(fēng)扇。它可分為兩種：直葉風(fēng)扇和葉端前彎風(fēng)扇（馬刀形風(fēng)扇）。馬刀形風(fēng)扇在高速大風(fēng)量時(shí)優(yōu) 勢(shì)較為明顯，并且空氣下游一部分空氣向

5、四周排出，這對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)前端與風(fēng)扇葉 片后端較近的布置比較適應(yīng)。特別對(duì)使用離合器的風(fēng)扇較為適合。但在同一轉(zhuǎn) 速和相同的靜壓下，在小流量范圍內(nèi)，直葉風(fēng)扇提供的風(fēng)量比彎葉的大。另 外，由于噪聲的要求，根據(jù)推薦，風(fēng)扇葉尖線(xiàn)速度不應(yīng)超過(guò)87m/s?，F(xiàn)代重型車(chē)功率越來(lái)越大，其選用的風(fēng)扇的功耗就比較大，所以，應(yīng)該采用風(fēng)扇離合 器。在選擇時(shí)應(yīng)考慮離合器能承受的扭矩和轉(zhuǎn)速。理論上來(lái)講，希望風(fēng)扇后端 離發(fā)動(dòng)機(jī)前端越遠(yuǎn)越好。但可能風(fēng)扇安裝懸臂過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起風(fēng)扇異常振動(dòng)而引起 損壞。實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)前端面、散熱器芯子的位置關(guān)系確 定風(fēng)扇安裝懸臂的長(zhǎng)度。風(fēng)扇葉尖與護(hù)風(fēng)圈的距離關(guān)系著風(fēng)扇容積效率，一般 要求兩者

6、之間的距離不得大于風(fēng)扇直徑的2."5。為冷卻系統(tǒng)能力方面考慮，希望兩者間距離越小越好，在此考慮下 可采用柔性風(fēng)罩方案。另外對(duì)吸風(fēng)式風(fēng)扇來(lái)講，風(fēng)扇伸入護(hù)風(fēng)圈的深度為風(fēng)扇 投影寬度的 （環(huán)式或箱式護(hù)風(fēng)圈 ）和（文杜里式護(hù)風(fēng)圈）兩種情況。3.3 膨脹箱、除氣管路：膨脹箱的容積應(yīng)為 16的系統(tǒng)總?cè)莘e +35*A（A 為膨脹箱底平面面積 ）。其安 裝位置應(yīng)保障在水泵入口處的壓力大于大氣壓。由于不易確認(rèn)高度是否合適， 那么必須保證膨脹箱下底面高于冷卻系統(tǒng)其它最高點(diǎn)。壓力蓋必須保證冷卻系 統(tǒng)壓力達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)要求壓力。真空閥開(kāi)啟壓力約為10k Pa。除氣管路的走向應(yīng)向上到膨脹箱，中途應(yīng)避免有彎曲或向下

7、的趨勢(shì)。除氣管最好采用雙管（發(fā)動(dòng)機(jī) 及散熱器除氣管）的內(nèi)徑大約應(yīng)在 79mm 左右，并且盡量短且直。根據(jù)康明 斯要求推薦除氣回路循環(huán)量不應(yīng)大于 2 升/分。3."3 系統(tǒng)其它管路：對(duì)于冷卻系統(tǒng)而言，管路應(yīng)沿水流方向適當(dāng)上翹，盡量避免水平布置和呈 凸形的管路，管路的彎角處或直徑變化處必須圓滑過(guò)渡。管路布置中應(yīng)考慮系 統(tǒng)各元件之間的相互運(yùn)動(dòng)。長(zhǎng)度在 150mm 以下的膠管在沒(méi)有柔性并且難以安 裝，而長(zhǎng)度超過(guò) 450mm 的膠管應(yīng)考慮支撐問(wèn)題。關(guān)于管路內(nèi)徑，如果發(fā)動(dòng)機(jī)離散熱器較遠(yuǎn)的話(huà)，理論上講從發(fā)動(dòng)機(jī)端到散 熱器端內(nèi)徑應(yīng)逐漸加大，但實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)考慮到制造工藝及大總成的通用性這點(diǎn) 一般不予考慮，應(yīng)按實(shí)際出發(fā)。對(duì)于中冷系統(tǒng)而言，管路越直越好，盡量減少 彎頭的處數(shù)。其內(nèi)徑也有要求，根據(jù)康明斯推薦，對(duì)于小于 9 升排量的發(fā)動(dòng)機(jī) 內(nèi)徑應(yīng)在2."54英寸，15升以上為45英寸。軟管部分盡量不要安裝于氣流拐彎 處以免脫落，彎折處應(yīng)用硬管。在高溫側(cè)不應(yīng)該用成型的硅膠管來(lái)替代硬彎