商用车冷却系统设计探讨

黄云羽

摘要：本文立足于商用车的冷却系统，对系统内部的结构布置和零部件的选取问题进行分析探讨，矢志为商用车冷却系统的装置选择和使用提出有效的理论依据。

关键词：商用车；冷却系统；设计；分析

0引言

当前，根据各类研究成果，均可发现，发动机是造成汽车故障的重要原因之一，在各项导致汽车出现故障的情况下，发动机故障占50%，在发动机故障的原因中，有一半左右都来源于发动机的冷却系统。所以，可以看出，冷却系统的好坏与汽车最终性能之间有着密不可分的关系。冷却系统可以有效保障发动机在高负荷或负荷过低的条件下，都可以使用，从而给汽车使用提供正常可靠的可能。当前情况下，随着发动机的马力不断增加，发动机的性能也随之产生较大提高，对机械负荷的载重能力也不断提高。所以，冷却系统将面临更高的技术要求。

1冷却系统的总体设计理念

①整车冷却系统主要分成两方面进行设计，一方面是空气流通系统装置的设计，第二方面是冷却液循环装置系统的设计。这二者的设计要点主要在于，既要提高空气流通系统的质量和效率，又要对冷却系统的除气能力进行保护。

②将发动机所需要的冷却系统参数作为计划内输入数值，根据所匹配的数值对发动机的散热器总成进行匹配，从而保障发动机和散热器的位置是一定的。降低发动机在工作过程中出现过冷或过热的现象。

③和当地的发动機厂进行沟通，确定热平衡测试及评价。

④发动机的设计必须符合相关参数及标准。

2冷却系统设计方式

2.1不断提高进风系数

当前，前置发动机的驾驶室和冷却系统部分的空气流动情况都如下图所示：

首先是阻挡，在发动机的进风口或排风口，如果流通的截面太小，将导致系统面临较大阻力。

其次是回流，发动机的风扇在工作时会产生变压差，风扇转动带动气流从高压处回流到低压部分，从而在风扇内部就形成一个回流区。

还有一点，即风扇和散热器的位置匹配关系。所以，为了提升进风系数，需要从下面列举的角度进行分析研究：

①首先，需要对散热器的芯部正面面积进行加大加宽，加大横截面，从而有效迎接风速，提升进风量。。

②需要不断加强散热器和驾驶室结合部位的密闭装置系统，减少护风圈装置透风的隐患，降低热风回流的风险。

③根据风扇的位置和散热器芯部中心的位置，确定散热器芯部被风扇叶片扫过的面积，保证面积始终处于最大值。

④从轴向空间看，在风扇的前端面需要装置散热器，散热器和前端距离不能超过120米，后端面和前端面的距离最小不低于100毫米。

2.2保障冷却液循环具备除气功能

除气功能主要由两方面构成，首先是加注过程，这考验发动机排除内部残留空气的能力。其次是在运行过程中，发动机需要把水路中的气体一并排出，澳门，而保障实际除气的能力。所以，为了进一步提升除气能力，需要注意以下几个方面：

①布置膨胀水箱，水箱回水口的高度必须高于发动机的除气口；

②除气管路设置需要始终保持向上的状态，杜绝u型管道结构的出现；

③在设计开发过程中，需要对设计理念和设计方法进行介绍，确保设计效果可以最终达成。

3选择合适的散热器

3.1散热器的选择

在散热器选择过程中，既需要考虑散热器的结构是否符合发动机的需求，又要对散热器的性能进行管理。当前，管片式和管带式使用较多。这两种结构各有不同。散热系数和散热器的空气阻力是检验散热器性能的两个重要标准。

3.2散热器匹配

①散热器的主要作用是强制性冷却发动机的冷却液，也就是说，使发动机始终处于适宜的温度状态中，从而提高发动机的动力和可靠性

②散热器的总散热面积、芯部正面积都可以依照发动机的扭矩点的散热量进行确定，并根据台架热平衡试验将最后的散热系数和散热质量公布出来。

③如果条件许可，散热器在制造过程中，需要尽量提升散热器的芯部正面面积，加大芯部横截面积，提升散热性能。

④如果使用散热器的地区灰尘多，散热器在选择过程中，应当尽量挑选波距长的散热器，避免出现散热器的内芯堵塞，缩短散热器使用寿命。

4风扇的选择

风扇在发动机中的主要作用，在于：风扇旋转带动空气运动，吸进空气，将空气传送至散热器，从而增强散热能力，对冷却液的冷却产生加速作用。

4.1风扇的选择要求

①风扇需要满足冷却系统对风量和风压的要求，在工作过程中消耗功率较小，整体效率优良，产生较小的噪声。

②风扇的扇叶直径和转速确定后，根据需要尽可能使用大直径风扇，风扇的直径和散热器芯子的宽度需要维持在基本的平衡范围内，扇叶叶尖做圆周运动，速度最大不超过91.4m/s，以降低噪音。

③根据整体阻力不同，散热器的压差最大不超过工作压力的百分之七十。设计风扇的设计和最终成型需要经过冷却系统的考验和热平衡实验的检查。

4.2风扇装配对风扇性能的作用

风扇装配工作是否到位，直接影响风扇实际过程中的使用性能。

①风扇的径向间隙对风扇性能的影响。径向间隙S与风扇直径D的增减对风扇径流量产生直接影响。比值每增加1%，风扇流量将出现2.5%到4%的下降、风扇的工作效率也将出现2%到3%的下降。

②轴向间隙也会影响风扇性能的改变。扇叶的投影宽度有30%到50%处于护风圈内，风扇将呈现较好的工作状态。

③工作过程中，为了尽可能避免噪音出现，在选择风扇时，需要尽量选择直径大且转速始终维持在较低水平的风扇。

④散热器和驾驶室隔热垫充分配合，保证热风被完全排出，降低排风背压的情况的出现，增强风扇的排风效率。

5膨胀箱的结构设计

5.1膨胀水箱的设计需求

①膨胀箱主要用于为冷却系统提供膨胀空间，从而将冷却液中的残留空气和发动机工作状态下产生的高温水蒸汽一并除去。

②膨胀箱的设计主要分成三个结构：膨胀容积，这一容积占据冷却系统的百分之六；储备容积，占据系统总量的十分之一；必留容积，为了避免在冷却循环中，空气被卷进冷却装置，冷却液的最低液面和底面之间需要保持35毫米的距离。

③膨胀箱内需要对最高液面与最低液面进行设置，其中，最高液面的容积需要大于或等于膨胀容积，冷却液的加注液位需要时刻保持在最低液面和最高液面之间，而且其中，最低液面的容积需要大于或等于预先设定的储备容积量。

④膨胀箱内设有液位报警器如果冷却液的高度达不到膨胀箱设置的液位标准，报警器将会发出警报，提醒驾驶员检查冷却液使用情况。

5.2膨胀箱容积计算

膨胀箱的容积确定有标准的公式，这一公式将正确推导出发动机膨胀箱的容积需求总量：

V9≥6%V+10%V+V8=16%（V1+V2+V3+V4+V5+V9）其中，V代表冷却系统总容积，L，V=V1+V2+V3+V4+V5+V9；

V1为发动机水箱的实际容积，

V2代表散热器的实际容积大小

V3代表空调暖风管路的实际容积值

L；V4代表空调暖风机的水套容积

L；V5代表管路在冷却过程中需要的容积大小

L；V6代表在实际过程中，膨胀容积的最大值

其中，V6不能小于V的百分之六。

V7为膨胀箱储备容积，L，

其中，V7必須时刻保持大于或等于V的十分之一。

最后，将实际工作中的各项数据代入使用过程中，就可以求出膨胀箱容积的最小值。

6结语

总而言之，在商用车冷却系统设计过程中，想要切实提高设计水平，实现冷却系统的最优化效果，必须要严格的按照冷却系统设计的原则，对冷却系统各个环节内容进行合理设计，在上文叙述中，针对性的对各个设计环节提出了相关的见解，目的在于提高商用车冷却系统设计水平。

参考文献：

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