发动机冷却和中冷系统设计规范.docx

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1、发动机冷却和中冷系统设计规范1. 适用范围本设计规范适用于重型汽车冷却、中冷系统设计。本设计规范规定了冷却、中冷系统设计中应遵循的通用原则，和一般的设计 方法。2. 设计原则 设计良好的冷却、中冷系统应该充分考虑以下几方面原则：2.1 首先应优先考虑冷却、中冷系统的冷却能力问题。其中所要求的冷却常数、中冷系统冷却效率及发动机进气温度等皆应一一满足。2.2 冷却、中冷系统的安装方式及在整车中的合理位置也应充分考虑，不 应有因为安装点位置及结构引起系统损坏或造成潜在易损坏因素。系 统在整车中的位置将影响其性能，应谨慎考虑。2.3 冷却、中冷系统的管路应合理并力求简洁清晰。防止因管路走向不 合理而引

2、起的系统内阻的增加和性能的下降。2.4 冷却、中冷系统应有良好的保护装置，防止系统异常损坏和性能下降。2. 5 冷却、中冷系统的设计应考虑到装车工艺性要求和维修的接近性要 求。3. 设计方法3.1 中冷器和散热器的设计、选择及安装：如果有足够的空间，冷却系统可以选用迎风面积大、芯子薄、散热效率高的热交换器。在有风 扇离合器控制风扇运作的情况下，应充分利用空间加大热交换器的尺 寸，这样可以降低风扇的功耗和降低风扇工作噪声。在无中冷器的情 况下且无风扇离合器情况下，按经验推荐，发动机功率每100千瓦的 散热器迎风面积应为0.30.375m2之间。由于排放法规要求，现代重 型车上一般具有空空中冷系统

3、。所以在推荐迎风面积上稍作增加。散 热器散热面积（冷侧）的推荐值大概为：0.1-0.16 m2/kW（发动机功 率）。在中冷系统布置空间足够时，一般推荐采用一字流向的中冷器， 反之则为U型流向的中冷器。因为U型的中冷器的内阻大于一字流的 中冷器。另外中冷器气室应尽量避免遮蔽散热器芯子太多面积。中冷 器和散热器的芯子可参考以往系统配置，因为主片模具价格较贵，如 无必要，尽量采用同样的管型和散热带波高。由于中冷器处于冷却空 气上游，必须将它设计成能适应多尘的环境，推荐每英寸的散热片为 810片，散热带可不开窗以便清洗。一般中冷器迎风正面积比散热 器迎风正面积略小由于中冷器的热胀冷缩量较大，在安装时

4、应给予考 虑，防止由于热胀冷缩带来的不必要系统元件损坏。另外，应尽量保 证风扇中心与散热器中心重合，尽量使风扇未扫过的四角死区最小。 风扇前端面与散热器芯子的距离大于50100mm,特别是风扇未扫过 的四角死区很大时，应尽量扩大两者之间的距离。中冷器、散热器与 车架之间应为柔性连接。可根据系统重量及车架震动频率来确定系统 悬置软垫的刚度和结构。3. 2 风扇及风扇离合器的选择和安装：重型车上所用风扇大多为塑料的吸风 式风扇。它可分为两种：直叶风扇和叶端前弯风扇（马刀形风扇）。马刀形风扇在高速大风量时优势较为明显，并且空气下游一部分空气向四周排出，这对发动机前端与风扇叶片后端较近的布置比较适应。

5、特别对使用离合器的风扇较为适合。但在同一转速和相同的静压下，在小流 量范围内，直叶风扇提供的风量比弯叶的大。另外，由于噪声的要求, 根据推荐，风扇叶尖线速度不应超过87m/s。现代重型车功率越来越 大，其选用的风扇的功耗就比较大，所以，应该采用风扇离合器。在 选择时应考虑离合器能承受的扭矩和转速。理论上来讲，希望风扇后 端离发动机前端越远越好。但可能风扇安装悬臂过长会引起风扇异常 振动而引起损坏。实际设计中应综合考虑风扇、发动机前端面、散热 器芯子的位置关系确定风扇安装悬臂的长度。风扇叶尖与护风圈的距 离关系着风扇容积效率，一般要求两者之间的距离不得大于风扇直径 的2.5%。为冷却系统能力方面

6、考虑，希望两者间距离越小越好，在 此考虑下可采用柔性风罩方案。另外对吸风式风扇来讲，风扇伸入护 风圈的深度为风扇投影宽度的1/3（环式或箱式护风圈）和1/2（文杜里 式护风圈）两种情况。3.1 膨胀箱、除气管路：膨胀箱的容积应为16%的系统总容积+35*A（A 为膨胀箱底平面面积）。其安装位置应保障在水泵入口处的压力大于大 气压。由于不易确认高度是否合适，那么必须保证膨胀箱下底面高于 冷却系统其它最高点。压力盖必须保证冷却系统压力达到发动机要求 压力。真空阀开启压力约为lOkPa。除气管路的走向应向上到膨胀箱, 中途应避免有弯曲或向下的趋势。除气管最好采用双管（发动机及散 热器除气管）的内径大

7、约应在79mni左右，并且尽量短且直。根据康 明斯要求推荐除气回路循环量不应大于2升/分。3. 3系统其它管路：对于冷却系统而言，管路应沿水流方向适当上翘，尽量避免水平 布置和呈凸形的管路，管路的弯角处或直径变化处必须圆滑过渡。管 路布置中应考虑系统各元件之间的相互运动。长度在150mm以下的胶 管在没有柔性并且难以安装，而长度超过450mm的胶管应考虑支撑问 题。关于管路内径，如果发动机离散热器较远的话，理论上讲从发动 机端到散热器端内径应逐渐加大，但实际设计时考虑到制造工艺及大 总成的通用性这点一般不予考虑，应按实际出发。对于中冷系统而言, 管路越直越好，尽量减少弯头的处数。其内径也有要求，根据康明斯 推荐，对于小于9升排量的发动机内径应在2. 54英寸，15升以上 为45英寸。软管部分尽量不要安装于气流拐弯处以免脱落，弯折处 应用硬管。在高温侧不应该用成型的硅胶管来替代硬弯管的功能。3.2 其它：如果系统热回风量较大就应考虑加装挡风板。在工作状况比较恶 劣的情况下，应考虑在冷却系统单元前方加一阻挡空气中杂质的滤网以减轻对中 冷器、散热器污染C对于需要在不好路面上T作的车辆应加冷却系统的下防护板C