后置客車?yán)鋮s系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置研究

潘效龍

摘要：目前國內(nèi)大中型客車多為發(fā)動(dòng)機(jī)后置結(jié)構(gòu)，其冷卻系統(tǒng)的布置也有區(qū)別，本文通過對比發(fā)動(dòng)機(jī)后置型式的客車?yán)鋮s系統(tǒng)布置結(jié)構(gòu)，及其對發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)散熱能力的影響。總結(jié)出最有利于發(fā)動(dòng)機(jī)散熱的結(jié)構(gòu)布置，為整車?yán)鋮s系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置提供合理建議。

Abstract： At present， most large and medium-sized passenger cars in china are rear-engine structures. The layout of the cooling system is also different. This paper compares the layout structure of cooling system of passenger car with engine rear type， and its influence on the heat dissipation capacity of engine cooling system. Summed up the most conductive to the engine heat dissipation structure layout， to provide reasonable suggestions for the structure arrangement of vehicle cooling system.

關(guān)鍵詞：冷卻系統(tǒng);結(jié)構(gòu)布置;散熱

Key words： cooling system;structural arrangement;heat dissipation

0? 引言

冷卻系統(tǒng)能使發(fā)動(dòng)機(jī)在任何工況下都保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，冷卻系統(tǒng)的好壞影響著車輛的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、可靠性及耐久性[1]?？蛙?yán)鋮s系統(tǒng)一般是發(fā)動(dòng)機(jī)后置，風(fēng)扇、水箱、中冷器在發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)，大多與發(fā)動(dòng)機(jī)平行布置，近來國外機(jī)型及部分國內(nèi)機(jī)型也采用與發(fā)動(dòng)機(jī)垂直布置[2]。對后置發(fā)動(dòng)機(jī)來說，沒有迎面風(fēng)，不利于冷卻[3]，但冷卻系的空間可以與發(fā)動(dòng)機(jī)隔開，形成相對封閉的區(qū)域，避免熱空氣回流和發(fā)動(dòng)機(jī)熱輻射。在布局合理時(shí)，冷卻效果可優(yōu)于前置發(fā)動(dòng)機(jī)。本文對影響客車?yán)鋮s系統(tǒng)散熱效率的因素進(jìn)行了分析研究，并列舉不合格案例進(jìn)行證明。

1? 客車?yán)鋮s系統(tǒng)散熱效率影響因素

客車的冷卻系統(tǒng)主要包括中冷器、水箱、風(fēng)扇三類主要部件，通常采用串聯(lián)方式連接[4]，風(fēng)扇多為吸風(fēng)式。影響冷卻系統(tǒng)散熱效果的因素有冷卻系統(tǒng)布置在整車的具體方位、整車吸風(fēng)和排風(fēng)格柵開口方向和大小、高溫部件是否包裹、發(fā)動(dòng)機(jī)艙是否包裹隔熱材料。

1.1 冷卻系統(tǒng)布置方位

冷卻系統(tǒng)的布置主要是散熱器的布置及冷卻風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)形式。目前國內(nèi)外客運(yùn)車、公交車?yán)鋮s系統(tǒng)均采用側(cè)置式結(jié)構(gòu)安裝，與發(fā)動(dòng)機(jī)輪系保持平行位置。根據(jù)散熱器的布置情況，目前冷卻風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)形式有皮帶傳動(dòng)、角傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、電驅(qū)動(dòng)，其中皮帶傳動(dòng)、電驅(qū)動(dòng)較為常見[5]。

側(cè)置式冷卻系統(tǒng)的布置可以根據(jù)整車運(yùn)行的方向進(jìn)行設(shè)定，分為發(fā)動(dòng)機(jī)的左右兩側(cè)，以目前國內(nèi)道路右行為例，圖1為國內(nèi)某客車發(fā)動(dòng)機(jī)艙布置圖。

該車?yán)鋮s風(fēng)扇采用皮帶驅(qū)動(dòng)，散熱器迎風(fēng)面與整車方向垂直，冷卻系統(tǒng)布置在發(fā)動(dòng)機(jī)的左側(cè)，整車在道路上運(yùn)行時(shí)冷卻系統(tǒng)位于道路里側(cè)，遠(yuǎn)離路邊，可以避免風(fēng)扇吸入路邊雜物，保持散熱器清潔，保證散熱器散熱能力長時(shí)間運(yùn)行不受影響。當(dāng)采用電驅(qū)動(dòng)冷卻風(fēng)扇時(shí)，為增強(qiáng)風(fēng)扇吸風(fēng)能力，散熱器迎風(fēng)面與整車方向平行，減小了吸風(fēng)阻力。圖2為電驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇散熱器布置圖。

1.2 整車進(jìn)排風(fēng)格柵的方向及大小

整車的進(jìn)排風(fēng)格柵的開口方向直接影響散熱介質(zhì)—風(fēng)的流動(dòng)，進(jìn)而影響散熱系統(tǒng)的散熱能力。合理的格柵開口方向及大小有利于風(fēng)扇吸入足夠的風(fēng)進(jìn)行冷卻。

進(jìn)風(fēng)格柵的面積原則上不能小于散熱器迎風(fēng)面積的80%[6]，格柵網(wǎng)格大小會(huì)影響散熱器的清潔度，匹配時(shí)應(yīng)注意選擇大小合適的網(wǎng)格。排風(fēng)格柵面積在車外輻射噪聲允許的情況下應(yīng)盡可能大。實(shí)驗(yàn)表明排風(fēng)格柵開口方向向下時(shí)排風(fēng)效果比向上時(shí)更好，且下雨時(shí)排風(fēng)格柵開口向下發(fā)動(dòng)機(jī)艙不易進(jìn)水，可以起到保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)的作用。相關(guān)排風(fēng)格柵開口方向見圖3。

1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)艙高溫部件包裹情況

為防止發(fā)動(dòng)機(jī)艙溫度過高影響冷卻系統(tǒng)散熱，應(yīng)對機(jī)艙內(nèi)所有高溫部件用隔熱材料進(jìn)行包裹（見圖4），其中高溫部件包括排氣管、消音器、EGR管。同時(shí)為降低進(jìn)氣溫度，必要時(shí)需對增壓器前進(jìn)氣管路進(jìn)行包裹。為防止發(fā)動(dòng)機(jī)艙熱量輻射加熱散熱器進(jìn)氣溫度，應(yīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)艙與散熱器進(jìn)氣道隔板上增加隔熱層。

2? 客車?yán)鋮s系統(tǒng)布置不合理案例

針對上文中描述的整車?yán)鋮s系統(tǒng)布置的影響因素，市場上均出現(xiàn)相應(yīng)的布置不合理案例，下面將依次列舉。

2.1 冷卻系統(tǒng)布置位置不當(dāng)

以國內(nèi)客車為例，國內(nèi)交通為右行車道，風(fēng)扇和散熱器應(yīng)盡可能安裝在客車的左側(cè)，避免因車輛靠右邊行駛、停靠時(shí)路邊較臟使散熱器堵塞，散熱器過臟時(shí)散熱性能下降或局部不能及時(shí)散熱，水溫偏高釬料力學(xué)性能下降易開焊漏水。某右置散熱器運(yùn)行一段時(shí)間后散熱器將會(huì)嚴(yán)重堵塞，見圖5。

2.2 進(jìn)排風(fēng)格柵方向與大小不當(dāng)

客車進(jìn)排風(fēng)格柵的開口方向和大小決定了車輛運(yùn)行時(shí)的散熱系統(tǒng)風(fēng)量，以某客車排風(fēng)格柵為例，圖4中排風(fēng)格柵的開口方向?yàn)殚_口朝下，在測試風(fēng)速時(shí)顯示格柵附近風(fēng)速接近于0，嚴(yán)重影響熱風(fēng)排出，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)艙溫度過高。相關(guān)格柵和開口方向見圖6。

進(jìn)風(fēng)格柵網(wǎng)格的大小也是影響散熱器清潔度的重要因素，圖7中為兩不同廠家客車運(yùn)行相近時(shí)間且運(yùn)行環(huán)境相同，進(jìn)風(fēng)格柵網(wǎng)格大小不同，散熱器的表面清潔度不同的比對圖。

由圖7中可以看出進(jìn)風(fēng)格柵網(wǎng)格過大，容易使雜物透過格柵網(wǎng)格吸附到散熱器上，降低散熱器散熱能力，致使發(fā)動(dòng)機(jī)水溫高故障[7]。

2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)艙高溫部件未包裹

某客車的發(fā)動(dòng)機(jī)艙高溫部件未進(jìn)行包裹（見圖8），在整車以額定功率運(yùn)行時(shí)測試其發(fā)動(dòng)機(jī)艙溫度（見圖9），溫度傳感器布置在發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中部位正上方。

從測試結(jié)果分析得出，機(jī)艙內(nèi)溫度隨測試時(shí)間推移迅速上升至65℃左右，該溫度對散熱系統(tǒng)的散熱極為不利。

3? 結(jié)論

本文針對影響客車?yán)鋮s系統(tǒng)散熱能力的三個(gè)因素進(jìn)行闡述，并分別列舉了相關(guān)案例證明。得出在客車?yán)鋮s系統(tǒng)布置時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

①散熱器與風(fēng)扇的布置應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐缆贩ㄒ?guī)要求行駛方向，布置在整車的相反方向側(cè)，例如中國、俄羅斯等地為右行，則布置在整車的左側(cè)，馬來西亞、印度、英國等地為左行，則布置在整車的右側(cè);

②整車進(jìn)排風(fēng)格柵的開口方向應(yīng)與風(fēng)向相同，起到風(fēng)向?qū)Я鞯淖饔?，格柵面積應(yīng)在條件允許的情況下盡可能大，是散熱器的散熱能力得到充分利用;

③發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的高溫部件及相應(yīng)的進(jìn)氣管部件應(yīng)用隔熱材料包裹，盡可能降低機(jī)艙溫度。以上三點(diǎn)為當(dāng)前客車?yán)鋮s系統(tǒng)布置最為常見的注意事項(xiàng)，布置散熱器時(shí)應(yīng)盡可能參照。

參考文獻(xiàn)：

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