十堰賽達(dá)散熱系統(tǒng)有限公司關(guān)于重汽王牌中冷器優(yōu)化方案12.31

十堰賽達(dá)汽車散熱系統(tǒng)有限公司重汽王牌中冷器優(yōu)化方案目錄中冷器作用中冷器的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)影響中冷器性能的的因素重汽王牌中冷器歷史故障分析重汽王牌中冷器優(yōu)化方案中冷器發(fā)展趨勢及規(guī)劃熱系統(tǒng)研討會一.中冷器作用1.提高發(fā)動機(jī)功率

冷卻增壓后被提高的進(jìn)氣溫度，增高單位體積的氧氣含量，提高空燃比，使燃料燃燒更充分，從而達(dá)到提高發(fā)動機(jī)功率的目的。據(jù)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，在給定的壓力下，增壓空氣溫度每下降10℃，發(fā)動機(jī)功率提高3%~5%，或者在相同的功率下，燃料消耗減少1.5%，課時(shí)最高燃燒溫度和整個(gè)循環(huán)的平均溫度降低3℃。2.提高發(fā)動機(jī)使用壽命

空氣每降低1℃，最高燃燒溫度和排氣溫度可降低2~3℃；在相同的平均有效壓力下，中冷器降低了進(jìn)氣溫度55~105℃，可有效緩解發(fā)動機(jī)的熱負(fù)荷，降低了發(fā)動機(jī)進(jìn)氣壓力，進(jìn)而緩解了機(jī)械負(fù)荷。3.有效的降低對環(huán)境破壞

采用增壓中冷技術(shù)提高排放標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)證明，進(jìn)氣溫度從60℃降低達(dá)到30℃，標(biāo)定工況油耗下降1%，氮氧化物排放減少24%，最大扭矩工況下，燃油耗下降3%，氮氧化物排放減少6%。二.中冷器的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)我司的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來自于長期以來與東風(fēng)商用車的合作而得，而東風(fēng)商用車與重汽集團(tuán)的冷卻系統(tǒng)都由貝洱集團(tuán)供應(yīng)，我司長期與貝洱有著密切的技術(shù)溝通，具備得天獨(dú)厚的優(yōu)勢,因此我司在設(shè)計(jì)時(shí)主要依據(jù)貝洱的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。

1.氣室在設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免采用小角度轉(zhuǎn)角改變氣體流向，以減少內(nèi)阻。

建議采用角度大于90°東風(fēng)天錦氣室形狀王牌232氣室形狀不推薦角度小于或等于90°2.芯體設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)①芯體厚度為38mm系列。此系列來源于東風(fēng)原國二排放車型。散熱管采用38x6.5管型，波高8.9，內(nèi)置紊流片，散熱帶為38mm寬波浪帶。②芯體厚度為50mm系列。此系列來源于貝餌國三、國四車型配置。散熱管采用50x8管型，波高12，內(nèi)置紊流片，散熱帶為50mm寬波浪帶。

38x6.5芯體圖片50x8芯體圖片

38x6.5散熱管，內(nèi)置紊流片，熱交換充分，散熱效果好50x8散熱管，內(nèi)置紊流片，熱交換充分，散熱效果好3.芯體結(jié)構(gòu)避免采用U型結(jié)構(gòu)，多采用平流結(jié)構(gòu)氣流呈“U”型流向，缺點(diǎn)氣流流通面小，流程長，內(nèi)阻大；優(yōu)勢熱交換更充分。氣流呈“一”字型流向，優(yōu)點(diǎn)氣流流通面積大，流程短，內(nèi)阻??；不足可能存熱交換完全。三.影響中冷器性能的的因素1.車前開窗。車前臉的開孔率，理想的開孔率為70~80%，轎車與輕卡可適當(dāng)降低為60%。如果把開孔率降低30%，冷卻能力相差20%，沸騰空氣溫差相差10℃。2.風(fēng)扇與護(hù)風(fēng)罩間隙設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致風(fēng)扇吸風(fēng)效果較差。但實(shí)際應(yīng)用中間隙過小，若護(hù)風(fēng)罩變形會導(dǎo)致扇葉與護(hù)風(fēng)罩刮擦或干涉，因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般間隙小于15-20mm之間。見附圖13.風(fēng)扇與散熱器太近或太遠(yuǎn)，風(fēng)扇會同時(shí)產(chǎn)生軸向與徑向氣流，兩個(gè)方向的氣流發(fā)生干擾而是風(fēng)量減少。如不使用護(hù)風(fēng)罩，風(fēng)扇與散熱器的距離越小越好，如使用護(hù)風(fēng)罩，風(fēng)扇與散熱器的距離較遠(yuǎn)時(shí)，可獲得均勻的風(fēng)量，該距離一般為120~230mm。見附圖2、3

東風(fēng)天龍車東風(fēng)天錦車

東風(fēng)天錦的護(hù)風(fēng)圈與扇葉間的距離10mm，能有效的利用風(fēng)扇提供的全部風(fēng)力附圖1

4.發(fā)動機(jī)擋風(fēng)附件按照盡量避開風(fēng)向通道，避免通過冷卻系組的氣流回流及分布不均。

5.發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管彎曲太多，流道過長，進(jìn)出氣管徑過小，等因素會導(dǎo)致中冷器熱側(cè)阻力增大，從而降低發(fā)動機(jī)功率。

6.制造工藝對散熱性能的影響，我公司通過以下方法保障性能。①保證管、帶焊合率。定期做解剖試驗(yàn)分析，保障焊合效果。如下圖

解剖后多處無焊接或焊點(diǎn)不清晰，不合格，解剖后焊點(diǎn)清晰明顯，合格②散熱帶開窗，增加冷空氣散熱帶接觸，從而加快熱交換。③采用內(nèi)置紊流片中冷管，不采用口琴管，并紊流片開窗。散熱帶不開窗散熱帶開窗，加快熱交換采用內(nèi)置紊流片中冷管，增加內(nèi)部散熱面積，提高熱交換效果④保證散熱帶開窗角度在23-25度之間，這樣風(fēng)阻適中，散熱效果最佳⑤通過風(fēng)洞試驗(yàn)定期對散熱功率進(jìn)行檢驗(yàn)以保證每批產(chǎn)品都滿足設(shè)計(jì)之初的設(shè)定功率,確保質(zhì)量的穩(wěn)定性

7.我司在多年前通過了TS16949認(rèn)證，對人、機(jī)、料、法、環(huán)等因素的改變有著嚴(yán)格變更程序，第一時(shí)間報(bào)客戶批準(zhǔn)，后再加之相應(yīng)的試驗(yàn)驗(yàn)證以確保變更對產(chǎn)品性能不產(chǎn)生影響。護(hù)風(fēng)罩厚度對氣流分布的影響把散熱器分成上下兩個(gè)部分，下部分占總面積的1/4Averageairspeedinlowerareatoaveragespeedinupperarea從下到上空氣的平均速度

morehomogeneousairflow氣流更加的均勻如果風(fēng)扇轉(zhuǎn)速比造成風(fēng)扇偏心那么厚的護(hù)風(fēng)罩需要更大的冷卻性能發(fā)動機(jī)冷卻模塊必須非常的緊湊附圖2D=48mmD=73mmD=123mmD=護(hù)風(fēng)罩的厚度試驗(yàn)描述護(hù)風(fēng)罩的厚度因風(fēng)扇位置的不同而不同

護(hù)風(fēng)罩厚度對氣流分布的影響

附圖3四.目前重汽王牌中冷器歷史故障分析中冷器的故障模式一般有以下幾種：

1.性能不足，表現(xiàn)為整車在重載情況下爬坡無力，排出濃煙等，這是由于目前發(fā)動機(jī)進(jìn)油量與進(jìn)氣量受發(fā)動機(jī)ECU控制成定比，當(dāng)中冷性能不足，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)無法達(dá)到最大扭矩點(diǎn)。原因如下：①可能是初期設(shè)計(jì)時(shí)性能不滿足整車匹配要求，②或是后期制造的問題，很多競爭對手為了保證利潤，提高工藝節(jié)拍，零件偷工減料，這些都會使中冷器性能下降。比如：由于受到成本壓力，多數(shù)廠家以劣充優(yōu)、以假亂真，以劣質(zhì)散熱管和散熱帶制作芯體，造成性能不達(dá)標(biāo)。如下圖：

劣質(zhì)散熱管2.再就是可靠性方面的故障，最常見故障時(shí)散熱管或焊接部位開裂，導(dǎo)致漏氣，致使性能不足。此種原因大部分是由于提高工藝節(jié)拍，采用劣質(zhì)散熱管，釬焊不合格，焊接強(qiáng)度未達(dá)要求。我司為了保證可靠性，采用了以下方法：解剖后多處無焊接或焊點(diǎn)不清晰，不合格，解剖后焊點(diǎn)清晰明顯，合格定期對焊接后芯子進(jìn)行解剖，對焊接效果進(jìn)行確認(rèn)，對焊接效果不達(dá)標(biāo)產(chǎn)品進(jìn)行返修。3.中冷器芯體過厚，例如芯厚58mm，65mm等，增大了冷卻模塊的風(fēng)阻，致使中冷器性能不足。

中冷器的芯厚不是越厚越好，而是我們需要的是散熱功率，目前東風(fēng)商用車和東風(fēng)貝餌在130馬力以下采用芯厚38mm，在130馬力以上采用50mm芯厚的中冷器，例如在東風(fēng)天錦、天龍、大力神系列車型都按此標(biāo)準(zhǔn)匹配。五.重汽王牌中冷器優(yōu)化方案通過下表可以看出，型號比較凌亂，建議作優(yōu)化散熱器中冷器配置參數(shù)序號發(fā)動機(jī)散熱器中冷器優(yōu)化方案1錫柴4DW93-849(E3)、云內(nèi)27PE131705116719目前中冷器和散熱器連接較林亂，可以把氣室設(shè)計(jì)為一樣2錫柴4DX23-1101318281161953玉柴-YC4D130-201318291161954云內(nèi)4100QBZL/4102QBZL1319301167195YC4D130-33/4BJ115-33131715116804目前中冷器和散熱器連接較林亂，可以把芯高和氣室設(shè)計(jì)為一樣6玉柴-YC4E150-201315981164757玉柴-YC4D130-201318261162811.王牌116195&116719等小馬力中冷器優(yōu)化方案

116719116195目前貴司所采用的代表中冷器為116719及116195兩款中冷器，芯寬、芯高及芯厚均有差異，零件通用性差，不利于大批量制造?，F(xiàn)狀優(yōu)化后鑒于該兩款中冷器結(jié)構(gòu)相似，進(jìn)出氣管口徑相同，芯寬差別不大，管口水平差距20mm，故此我司在優(yōu)化前考慮零件的通用型，可采用統(tǒng)一的左右氣室，而芯高差異也為20mm，只要調(diào)整在散熱器上的安裝位置，就能實(shí)現(xiàn)中冷器進(jìn)出氣管口相對于散熱器中心的坐標(biāo)不變，經(jīng)過優(yōu)化后，取消了散熱器與中冷器間鏈接的焊接支架，節(jié)約了成本，減少了冷卻模塊的重量，安裝更便易。而且氣管拐角處增加了倒角，降低了中冷器的內(nèi)阻，對提高性能有益無害。2.王牌116475&116804等中馬力中冷器優(yōu)化方案

現(xiàn)狀目前貴司所采用的代表中冷器為116475及116804兩款中冷器，芯寬、芯高及芯厚均相同，氣室結(jié)構(gòu)相似，僅中冷器進(jìn)出氣管管徑不同，中冷器與散熱器鏈接方式存在差異。目前116475中冷器狀況芯寬：452芯高：550芯厚：58匹配發(fā)動機(jī)：YC4E150-21東風(fēng)天錦芯寬：417芯高：520芯厚：38匹配發(fā)動機(jī)：isbe15030從芯體大小上應(yīng)該能滿足貴司發(fā)動機(jī)的功率要求，建議采用東風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)3.王牌116475中冷器和東風(fēng)同馬力段中冷器狀況對比優(yōu)化后

建議對該兩款中冷器進(jìn)行統(tǒng)一，調(diào)整散熱器上的安裝孔位，以保證中冷器進(jìn)出氣管相對于散熱器中心的坐標(biāo)，并更改任意款中冷器的進(jìn)出氣管的管徑，修改一款鏈接管路。而對貴司而言減少了一種中冷器，對于零件便易管理，對我司而言跟適合大規(guī)模的生產(chǎn)制造。目前116281中冷器狀況芯寬：452芯高：540芯厚：58匹配發(fā)動機(jī)：YC4D130-20東風(fēng)輕卡芯寬：409芯高：518芯厚：38匹配發(fā)動機(jī)：4BTAA140芯厚較大，對整個(gè)冷卻系風(fēng)阻較大，從發(fā)動機(jī)功率來判斷，芯厚過大，必然帶來成本高，并增加整車重量，導(dǎo)致油耗上升，建議采用東風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)。4.王牌116281中冷器和東風(fēng)同馬力段中冷器狀況對比5.王牌116475中冷器原設(shè)計(jì)方案和現(xiàn)在氣室設(shè)計(jì)方案對比116475中冷器原狀態(tài)116475修改后狀態(tài)進(jìn)出氣口采用垂直連接，風(fēng)阻大，并且外形看到不美觀進(jìn)出氣口采用圓弧過渡光滑連接，風(fēng)阻小，并且外形看到美觀116281中冷器原狀態(tài)116281中冷器現(xiàn)狀態(tài)進(jìn)出氣口采用垂直連接，風(fēng)阻大，并且外形看到不美觀進(jìn)出氣口采用圓弧過渡光滑連接，風(fēng)阻小，并且外形看到美觀6.王牌116281中冷器原設(shè)計(jì)方案和現(xiàn)在氣室設(shè)計(jì)方案對比

6.王牌131598冷卻包原設(shè)計(jì)方案和現(xiàn)設(shè)計(jì)方案對比

原狀態(tài)現(xiàn)狀態(tài)7.王牌130007中冷包裝配圖原此處為垂直連接，現(xiàn)改為圓弧光滑連接，減小了風(fēng)阻，外形光滑美觀，并且116475和116804氣室可以通用，131826中冷包裝配圖131598中冷包裝配圖1168041164751162811162818.王牌116829中冷包及中冷器原狀態(tài)和現(xiàn)狀態(tài)對比原此處為垂直連接，現(xiàn)改為圓弧光滑連接，減小了風(fēng)阻，外形光滑美觀，并且116195和116179氣室可以通用。中冷包116195原狀態(tài)116195現(xiàn)狀態(tài)9.王牌131705冷卻模塊及中冷器原狀態(tài)和現(xiàn)狀態(tài)對比冷卻模塊116719現(xiàn)狀態(tài)116719原狀態(tài)原此處為垂直連接，現(xiàn)改為圓弧光滑連接，減小了風(fēng)阻，外形光滑美觀，并且116195和116719氣室可以通用。整車需求技術(shù)應(yīng)對產(chǎn)品應(yīng)對20132015201620142017燃油經(jīng)濟(jì)性、輕量化、低排放、高壓、高溫排放法規(guī)升級（國三、國四、國五、國六），壓力逐步到3.0bar，溫度提升至230°C有限元分析與應(yīng)用（熱分析、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、CFD、疲勞壽命分析）間接中冷器兩級間冷中冷器HTradiatorHTcoolantcircuitexhaustgaschargeairLTcoolantcircuitcoolingairLTradiatotEGRCCACCACDPFCoolingmoduleEGRcoolerlowpressureiCAChighpressureiCAC高效直接中冷器S-flux3焊接技術(shù)熱循環(huán)沖擊+散熱性能驗(yàn)證技術(shù)2018新型鋁合金材料技術(shù)六.中冷器發(fā)展趨勢及規(guī)劃七.場景模擬：熱系統(tǒng)問題研討會議OEM：今天召集大家來解決散熱器性能不足的問題，請大家發(fā)表意見。Rad：我的散熱器性能都滿足貴公司的要求，我沒有問題！CAC：我的性能要求也是滿足要求的！Fan：我的風(fēng)扇也是滿足要求的，請看我們的報(bào)告。OEM：。。。。。。那問題出在哪里？結(jié)論：熱系統(tǒng)解決方案是未來汽車熱系統(tǒng)開發(fā)最佳途徑,建議以后以模塊化開發(fā)OEMRadCACFan？？？發(fā)動機(jī)冷卻模塊ModuleContent模塊組成Radiator 散熱器CAC 中冷器Condenser 冷凝器Expansiontank膨脹箱Oilcooler 油