某重型載貨車中冷器散熱性能改進(jìn)設(shè)計

張 輝，錢時俊

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥230601）

某重型載貨車中冷器散熱性能改進(jìn)設(shè)計

張 輝，錢時俊

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥230601）

本文針對某重型載貨車中冷器散熱能力不足的問題，提出了改進(jìn)方案，改進(jìn)散熱片結(jié)構(gòu)、改變紊流片尺寸及增加中冷器與水箱之間密封，并通過多種驗證方式進(jìn)行驗證，從驗證結(jié)果看，改進(jìn)效果較明顯，為以后中冷器散熱能力的改進(jìn)提出了參考。

中冷器；散熱帶；紊流片；密封

CLC NO.: U469.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)06-39-03

引言

中冷器是發(fā)動機(jī)附件系統(tǒng)重要零部件之一，中冷器不僅對發(fā)動機(jī)排放中NOx排放量、煙度等排放物有較大的影響，對發(fā)動機(jī)功率的發(fā)揮及降低發(fā)動機(jī)熱負(fù)荷有極其重要的決定作用。針對增壓中冷系統(tǒng)，中冷后發(fā)動機(jī)進(jìn)氣溫度每下降10℃，發(fā)動機(jī)功率約提高3%～5%，最高燃燒溫度和排氣溫度可降低2℃～3℃，發(fā)動機(jī)廠家對中冷后發(fā)動機(jī)進(jìn)氣溫度與環(huán)境溫度溫差都有較嚴(yán)格的要求，通常稱為進(jìn)氣溫升，見表1。中冷后進(jìn)氣溫升的大小是評價中冷器散熱能力的重要參數(shù)，在產(chǎn)品開發(fā)過程中，需要通過整車轉(zhuǎn)轂試驗及發(fā)動機(jī)應(yīng)用試驗等驗證手段對其進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

1、中冷器現(xiàn)狀

某重型載貨車中冷器采用空對空形式，中冷器與水箱通過并聯(lián)的方式安裝在一起，中冷器氣室采用左右氣室式，散熱管內(nèi)設(shè)有紊流片，此產(chǎn)品中冷器開發(fā)初期整車輸入見表2，中冷器設(shè)計參數(shù)見表3。

整車對中冷后進(jìn)氣溫度要求，不但從進(jìn)氣溫升上進(jìn)行了要求，也從最高出氣溫度上進(jìn)行了嚴(yán)格的要求。

2、存在問題

為了驗證中冷器散熱能力的大小，測試中冷后出氣溫度是否滿足輸入要求，除了在中冷器廠家進(jìn)行風(fēng)洞臺架測試外，我們又通過另外兩種更接近整車運行環(huán)境的驗證手段來進(jìn)行驗證，一種是整車轉(zhuǎn)轂試驗，另一種是發(fā)動機(jī)應(yīng)用試驗。

整車轉(zhuǎn)轂試驗臺架可以真實的模擬車輛在道路上所受到的各種阻力，再現(xiàn)道路上車輛行駛情況，具有受環(huán)境影響較小、效率高、重復(fù)性高、準(zhǔn)確性高等優(yōu)點，整車轉(zhuǎn)轂?zāi)M的是整車運行過程中最惡劣工況，整車轉(zhuǎn)轂主要由轉(zhuǎn)轂、旁置固定式交流電機(jī)、水冷平板測功機(jī)、風(fēng)扇等主要部件構(gòu)成。此車型中冷器在轉(zhuǎn)轂試驗臺測試結(jié)果如下表：

發(fā)動機(jī)應(yīng)用試驗是整車試制完成后，發(fā)動機(jī)廠家對整車發(fā)動機(jī)相關(guān)的項目進(jìn)行的一種應(yīng)用測試，測試工況分為高速、公路及山區(qū)三種工況，其測試結(jié)果基本可以模擬整車實際運行過程中的所有工況。此車型中冷器在發(fā)動機(jī)應(yīng)用試驗測試結(jié)果如表5。

根據(jù)表4、表5兩種驗證手段結(jié)果看，中冷后溫度大于70℃，中冷后溫升大于30℃，中冷器散熱能力不能滿足整車及發(fā)動機(jī)輸入表2中的要求，需要進(jìn)行改進(jìn)。

3、原因分析及整改措施

中冷器散熱能力影響因素較多，既與中冷器散熱面積、芯體厚度及風(fēng)扇等因素有關(guān)，又與散熱帶的結(jié)構(gòu)尺寸、散熱管及散熱管紊流片內(nèi)部尺寸有很大的關(guān)系，所以通過理論計算無法準(zhǔn)確模擬出精確的散熱能力的結(jié)果。

根據(jù)中冷器散熱片尺寸結(jié)構(gòu)、溫流片尺寸結(jié)構(gòu)及中冷器的安裝等方面進(jìn)行分析后，初步確認(rèn)原因是散熱片、紊流片的結(jié)構(gòu)及中冷器與水箱之間的密封影響了中冷器散熱能力的發(fā)揮，導(dǎo)致中冷后出氣溫度不合格。

為了保持中冷器的外形不做變動，防止變動過大而導(dǎo)致成本增加過多，故我們所做的改進(jìn)措施對中冷器外形尺寸沒有變動，只對散熱帶、紊流片及安裝密封進(jìn)行了改進(jìn)，主要改進(jìn)措施如下：

改進(jìn)點一：改變散熱帶結(jié)構(gòu)，將散熱帶改為百葉窗式結(jié)構(gòu)，即在散熱帶上沖出等距離的百葉窗式的格柵，其主要作用是破壞邊界傳熱層，增加空氣的紊流作用，當(dāng)冷空氣流過散熱帶時，散熱帶上的開窗會增大空氣的阻力，增加熱交換時間，從而使冷空氣帶走更多的熱量，從而提升中冷器散熱能力。

改進(jìn)點二：改變散熱管內(nèi)紊流片尺寸，將紊流片尺寸由8.9mm（波高）×5mm（波距）改為9.2mm（波高）×5mm（波距），增加紊流片波高可增加散熱管內(nèi)散熱面積，增加熱側(cè)空氣與紊流片的傳熱效率，從而提高中冷器散熱能力。

改進(jìn)點三：改進(jìn)中冷器與水箱之間的連接方式，改進(jìn)前中冷器與水箱之間間隙較大，部分空氣通過中冷器與水箱之間縫隙直接進(jìn)入水箱散熱帶，并沒有經(jīng)過中冷器散熱帶，沒有帶走中冷器的熱量，影響了散熱能力。所以在中冷器與水箱連接縫隙處的上部與側(cè)面各增加密封條，增加中冷器與水箱之間的密封，使空氣大部分從中冷器迎風(fēng)面通過，最大限度地對中冷器進(jìn)行冷卻，提高中冷器散熱能力。增加密封前增加密封后

通過改進(jìn)后的中冷器樣件首先在零部件臺架進(jìn)行了臺架試驗驗證，結(jié)果見表6。

從臺架試驗結(jié)果看，在風(fēng)速比較小時中冷器散熱能力也能滿足輸入要求。但最終散熱效果還需安裝到整車上后進(jìn)行整車相關(guān)試驗驗證。

4、試驗驗證結(jié)果

整改樣件安裝完畢后，在整車轉(zhuǎn)轂試驗臺進(jìn)行了驗證，數(shù)據(jù)如下表：

從表7可以看出，中冷后溫升滿足整車輸入要求，并且中冷壓力降在要求范圍內(nèi)。

改進(jìn)后重新對整車進(jìn)行發(fā)動機(jī)應(yīng)用試驗，針對中冷后溫度進(jìn)行了測試，見下圖：

從發(fā)動機(jī)應(yīng)用試驗結(jié)果看，中冷后溫度小于70℃，中冷后溫升小于30℃，中冷器散熱能力能滿足整車及發(fā)動機(jī)輸入表2中的要求，改進(jìn)效果較明顯。

5、總結(jié)

中冷器散熱能力的改進(jìn)對于整車來說是個較復(fù)雜的問題，牽涉的因素較多，在不影響中冷器外形尺寸的基礎(chǔ)上來改善整車中冷器散熱能力更加困難，此載貨車通過改進(jìn)中冷器散熱片結(jié)構(gòu)、散熱管內(nèi)紊流片尺寸及中冷器與水箱連接方式等改進(jìn)措施對中冷器進(jìn)行了改進(jìn)，并通過多種驗證手段進(jìn)行了試驗驗證，試驗結(jié)果準(zhǔn)確有效，取得了良好的效果。

[1] 申晉憲，王鐵.載貨汽車總體設(shè)計分析.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013：75-76.

[2] 肖寶蘭.翅片參數(shù)對車用中冷器流動傳熱性的影響.浙江大學(xué)學(xué)報.2010 p2164-2178.

[3] 呂鋒.陸國棟等.密封對柴油機(jī)冷卻模塊性能影響的試驗研究.內(nèi)燃機(jī)工程.2012，（3）：45-48.

Theimproved design of the heat dissipation performance of interclooler in a heavy truck

Zhang Hui, QIan Shijun
(Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601)

This paper aimed at the problem of cooling capacity of a heavy duty truck in the problem,the paper put forward the improvement scheme, Improvement of radiating fin structure, change the turbulent flow slice size and increase the sealing between the intercooler and the water tank, and is validated through a variety of ways, from the verification results, the improved effect is obvious, provides reference for improving cooling in the late.

intercooler; heat radiation belt; turbulent flow slice; seal up

U469.2

A

1671-7988(2015)06-39-03

張輝，就職于安徽江淮汽車有限公司技術(shù)中心。