汽车冷却系统的设计及匹配试验

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（ ） 动 机 出 水 口温 度 与 环境 温 度 的温 差 限 值 １发
问题 ：
收稿 日期 ：０ ２ ０ ． ９ ２ １－ ５－ － ０ 作者简 介 ： 焕萍 （９ ３ ） 女 ， 赖 １６一 ， 高级 工程 师 ， 学士学位 ， 主要研 究方向为汽车动力总成系统的匹配设计 ； 格 （９ （ ） 男 ， 严 １７卜 ， 广东三水人 ， 工程师 ， 学士学位 ， 主要研 究方 向为整车规划和法 规认证 。
下 面 是 笔 者 在五 菱 某 车 型冷 却 系统 的匹 配设 计 及 试 验 中 的一 点 体会 。在样 车试 制 的初 期 ， 出现 了发 动 机 出水 口温 度 与环 境 温 度 的 温 差 限 值 Ｔ Ｄ 的 能 ｒ 力 ， 能满足 设计 环境 的应 用要 求 。 才
２ 样车冷却 系统试验 问题分 析
１ 冷却 系统的性能要 求
却系统的试验验证 ，但验证的结果发现并不能满足 设 计要 求 ， 出现 了水 温 高 的 问题 ， 对 这个 问题 我们 针 车辆冷却系统的性能要求 ，是基于车辆运行 的 展开了日下分析及验证试验 ：
最高环境 温度 和在最恶劣冷却条件下的行驶车速而 ２１ 满载试 验 时 出现的 问题 ＿ 规定的 ， 主要 有 如 下几 点 ： 对 两 台试 验样 车 进 行 了满 载 路试 ，出现 了如 下
中圈分类号 ： ４ ４１ ８ Ｕ ６ ．： ３
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ：６ ２ ５ ５ ２ １ ０ — １ ６ ０ １ ７ — ４ Ｘ（ ０ ２）８ ０ ９ — ４
汽车动力系统可靠性的好坏 ，与发动机冷却 系 ｍ ， 这是设计来防止发动机冷却液出口温度超过其 统的好坏有着直接的关系，好的冷却系统可以把发 动机和传动装置受热件所传导 出来 的热及时散发到 周 围环 境 中去 ，使 发 动 机 和传 动装 置 获 得可 靠 和有 效 工 作 的 热状 态 ， 既不 过 热 ， 不 过 冷 ， 也 既有 良好 的 最高冷却液温度限值——当车辆在最恶劣冷却条件 下运行时， 可能遇到的发动机水温。对大多数公路车 辆 来说 ， 冷却 系 统所 遇 到 的最 恶 劣 的状 态 ， 发生 在 车 辆 满 载爬 长坡 时 ， 时 发动 机 的 热负 荷 最 大 ， 车 辆 此 且
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《 装备制造技术）ｏ ２ ） １ 年第 ８ ２ 期
（） １ 在城市工况时 ， 如果踩刹车多 ， 停车起步多 ，
则会 水 温 高 ；
（ ） 速超 过 ７ ｍ ｈ时 ， 温高 ； ２ 车 ０ｋ ／ 水 （ ） 山时 水 温高 ； ３ 爬
面积 的 ９９％ ； ．
（ ） 车布 置时 ，水 箱上 部约 有 １０ｍｍ宽 的地 ３整 ０
动力性 和经济性 ， 又有 良好的工作可靠性。 的行 驶 速度相 对较 慢 。 汽车冷却 系统的热传递部件 ， 主要有水泵 、 散热 （） ２ 最小 爬坡 车 速 ， 主要 基 于车辆 的总 质量 和发 其 最 器 、 扇 和导 风 罩 ， 风 调节 零 件 是节 温 器 。 当车辆 在 温 动机 功 率水 平 ， 将影 响 冷却 试 验 的空 气 流 量 ， 小 和 和较冷 的环境下运行时 ，冷却系统 的调节零件把 爬 坡 车速一 般 为（ ８～ｌ ）ｍ／ Ｏ ｋ ｈ。 冷 却 介 质 的温 度 控制 在 希 望 的范 围内 ； 当车辆 在 酷 （ ） 制环 境 温度 （ Ａ ）就 是 在 发 动机 冷 却 液 ３限 ＬＴ ， 热的环境下运行时 ，热传递部件及调节零件又使冷 温度达到车辆能运行的最高环境温度。一般车辆设 定为 ４ ５℃， 最高环境温度限值 ＝ Ａ ＋ ｒ Ｌ Ｔ Ｔ Ｄ。 却介质维持在规定 的水平 以下。 因此 ， 在冷却 系统试验 中， 冷却系统 应能达到发 汽 车冷 却 系统 设计 的主要 步骤 为 ： （） １ 确定冷却系统的性能要求 ； （） ２ 确定发动机散热量和冷却液流量； （ ） 择散 热 器 、 ３选 风扇 等冷 却 系统部 件 ； （ 冷 却 系统 试验 ４）
车速 水 箱 最 大 出 水 箱 最 大 出 水 箱 最 大 出 （ｍｈ 风 口的 温度 水 温 风 口的 温度 水 温 口的 温度 水 温 ｋ ／） 风 怠 速
１ ３ ０ ０ ４０ ５ ０ ８ ０
— 一
７ ６
７６ ７６ ６６
９ ３
ｌ３ ｏ １３ ０ １４ ｏ
３ 对不合 理结构 的分析及 改进试验
３１对 导风 罩 与 散热 器不 匹 配的 改进 ． 针 对 ２２节 中（ ） （ ） （ ） ． １ 、２ 、 ３ 导风 罩 与散 热器 不 匹
试 验水 温有 明显 的改善 ， 试验 结果 见表 ２ 。
表 ２ 发 动 机 仓 排 风 口 改进 试 验 结 果 表 （ 位 ： ） 单 ℃
摘 要： 通过 五菱某车型冷却 系统的设计及 匹配试验 的案例 ， 总结分析 了整 车冷却 系统 匹配设计 需要注 意的事项及设
计、 计算原则 ， 井对整个开发设计流程进行 了梳理 ， 总结 了整车开发过程 中的一些设计原则。
关 键 词 ： 车 ； 却 系统 ； 计 ； 验 总结 汽 冷 设 试
３ ０ ＋ ４ ０ ＝７ ０ ｍｍ １ ４ ９６ ５ ００ ９ ９６ ＜ ８１ ０ ０ ｍｍ ８ ０ 前隔板全部为直角 ，而且发动机后部离前隔板距 离 散 。 太近， 最小处距 离仅为 ４ ｍ， ０ ｍ 这严 重地影 响了冷却 （ 热器 正 面面积 ） 所 以造 成热 风 出不 去 ，必 然会 出现 水 温 高 的现 风 经 过发 动 机 后 流 往外 部 ，影 响 了各 种工 况 的 通 风 散热 。 象 ； 将侧 板缺 口开大 ， 出风 口面积 为 后 使 ３ ０＋ １ ０ １ ０＝ ２ ５ ０ ０ ｍｍ ４ ９６ ７ ０ ０ ６
方 没有 进 风 口， 面积 为 ４ ５ ｍ ， ５４ ０ｍ 占水 箱 的正 面 散 热芯 子 的面积 的 ２ ５％ ；
（ ） 动 机 仓 过 热 ， 量 散 发 不 出去 ， ４ 发 热 特别 是 发 综 合起来 ， 约有 ８ 的散热器 没 有发 挥作 用 ， Ｏ％ 发 动 机仓 盖 板 ， 得都 变 形 了 。 热 挥作用的散热器的散热量的值仅 占总散热量的 ２ ％， ０ 问题 的出现让我们深思 ，水箱 的选择是 足够大 当整 车在 ７ ｍｈ行驶时 ，散热 器 的散热 量 只发挥 了 ０ｋ ／
车 况 开 空调 、 变 装 速器 侧 边 板 开 空 调 、 变 拆 速 器 侧边 板 开空 调 装 变 速 开空 凋装 变建 器 器侧 半 边 板 侧 边 板 ． 左 前 但 档 泥板 前 仆缺 ［ ＝ ｊ 水 温
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配 的 问题 ， 行 了如 下计 算 ： 进 （） １ 水箱 的正 面散 热芯 子的 面积 为 １ １ ０ ｚ ８ ０ ８ ｍｍ ， 原 配 电子 扇 的导风 罩的面 积为 ７ ６ ｍ ，被 遮挡住 ５４８ｍ ：
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汽 车冷 却 系统 的设计 及 匹 配试 验
赖焕萍 ， 格 严
（ 州 五菱 汽 车工业 有 限公 司 ， 柳 广西 柳 州 ５ ５０ ） ４ ０７
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的部分为 １６ ３ ｍ ， 水箱的正面散热芯子的面积 ０ ２ ：占 ３ ｍ 的 ５ ．％； ８ ５ （ ） 车布置 时 ， ２整 水箱 与冷 凝器重 叠 了 ６ ｍ ０ｍ × ０ ｍ＝１ ０ ｍ ，占水箱的正面散热芯子 的 ３０ｍ ８ ０ｍ ２ ０
要验证 整车冷却 系统是 否 能平衡 发动 机 的热
动机水温不能满足设计要求 的情况 ，本文针对此 问 量 ， 即使通过 了严密的计算， 也还须对整车 的冷却系 题 从 设计 计 算 到整 车试 验 ， 开 了相 关论证 。 展 统进行试验 ，才能最后确定冷却系统的各零部件 匹 配 的合 理 性 。为 此 我们 进行 了 匹配 设计 后 样 车 的冷
了的 ， 散热量 比最初设计 的增加 了 ２ ％， ３ 散热面积 比 ６ ０×２ ０％ ＝ １ ２ｋＷ 。 最初 设 计 的增加 了 ７ ． ，迎 风 面积 比最初 设 计 的 ２８％ 这样看来 ， 整车在 ６ ／ 行驶时 ， ０ ｍｈ ｋ 就达到了热平 增加 了 ５ ０％， 居然还会 出现水温高的问题。 衡 ；当车速达 到 ７ ｍｈ时 ，一定 会 出现水 温高 的 问 ０ｋ ／ ２２ 对 问题 的分 析 ． 题。因为满载时，发动机散发到冷却系统的散热量为 针对 以上 问题 ， 我们从冷却风道上思考 ， 细观 １ 大于冷却系统的吸热量 １ 热平衡不好 ， 仔 ７ Ｗ， ｋ ２ ｗ， ｋ 难 察整车发动机仓 的内部结构布置 ， 发现如下问题 ： 怪会出现高速 ７ ｒ ０ ｒｈ以上车速水温高的问题。 ｋｄ （） １ 导风罩与散热器不匹配。 最初选择的电子扇 为了证实导风罩及重叠影响散热效果 ，我们将 的 最 大外 径 太 小 ，水 箱 大部 分 散 热 面积 被 导风 罩 盖 不 合理 的导风 罩 拆 下 ，只装 了适 合 于 ３ ５风 扇 直径 ０ 住， 在整车高速行驶时 ， 由于导风罩挡住 了出风 口， 的 小 导 风罩 ， 箱 及 其他 部 位 无 阻 挡 物 ， 外 ， 整 水 另 调 对 自然 空气流动有严重的影响 ，这严重影响了高速 了散热 器 与冷 凝 器 的重 叠 部位 及水 箱 上 部 的 ０距 离 的空 气 流 动 ， 形 中减 少 了水 箱 的 散热 面 积 ， 以导 的横梁， 了如下试验 ， 无 所 做 如表 ｌ 所列。 致 了高速行驶时出现水温高的现象 ； 表 １ 导风罩与散热器改进试验数据表 （） ２ 水箱布置中与冷凝器重叠过多 ， 两者之间 且 各 车速工 况 散热器配原 电子扇及不 合理 去掉导风罩多余 的 （ｍ ｋ ｍ） 的导风罩和多重叠（ ） ℃ 部 分． 无重叠（ ｃ ｏ） 的间 隙 小 ， 小 处 仅 为 ２—４ｍ 这 也 严 重 地影 响 了 最 ｍ， 城 市工况 正常 正常 水箱 的散热面积的正常发挥 ， 影响了冷却效果 ； ７ ０ ９ ７ 正 常 （） ３ 水箱 上安 装梁 与水箱 距 离小 ， 仅为 ０ ５ｍｍ， ８ ０ ９ ８ 正常 这也减少了水箱的散热面积； ９ ０ ９ ９ 正常 ｌｏ ｏ ｌ０ ｏ 正常 （） ４ 发动机仓的排风 口小 ， 排风 口面积小于水箱 ｌ０ ｌ ｌ５以 上 ｏ １３ ０ 的进风 口面积 ， 排气背压大， 热风难 以排 出去 ； ｌＯ ２ 不敢开 ｌＯ ｌ （） ５ 水箱的进风面积小 ， 前保险杠上的进风 口离 ． 水 箱 的 正 面距 离太 近 ，有 的地 方 几乎 与 散 热器 的进 ３２ 对发 动机 仓排 风 口小 的改进 针对 ２２中 问题 （ ）经计 算 ， 设计 发 动机 仓 水 ． ４， 原 风 口处 为 ０距 离 ， 严重 地 影响 了冷 却效 果 ； 这 （） ６ 发动机仓 内的冷却通风无导流 ， 发动机后的 箱 侧 的通 风 口的面积 约为