摘要：卡車在運(yùn)輸?shù)倪^程中所處的環(huán)境各類各樣，尤其是碰到惡劣環(huán)境卡車運(yùn)行冷卻系統(tǒng)的工作性能也會(huì)受到一定的影響。為使卡車在不同環(huán)境中能正常運(yùn)行，文章對(duì)卡車?yán)鋮s系統(tǒng)設(shè)計(jì)改善的熱平衡試驗(yàn)進(jìn)行探討，通過對(duì)其中存在的問題進(jìn)行研究，然后采取恰當(dāng)?shù)母纳拼胧┻M(jìn)一步完善我國各類卡車?yán)鋮s系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：冷卻系統(tǒng)；設(shè)計(jì)改善；熱平衡試驗(yàn)；卡車；交通運(yùn)輸 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U464 文章編號(hào)：1009-2374（2017）08-0053-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.025

1 概述

車輛的冷卻系統(tǒng)是一項(xiàng)非常重要的功能系統(tǒng)，它主要是把車輛發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置運(yùn)行所產(chǎn)生的熱及時(shí)地疏散到外面的環(huán)境中去，通過散熱的方式保持發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置工作的可靠性和熱穩(wěn)定性，保持發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置既不過熱也不過冷的狀態(tài)。近幾年，隨著我國重型卡車數(shù)量的不斷增加，卡車發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的工作性能也隨著工作環(huán)境的變化受到了一些影響，而且卡車運(yùn)行過程中如果冷卻系統(tǒng)的工作性能不足容易造成發(fā)動(dòng)機(jī)水溫偏高的問題，而發(fā)動(dòng)機(jī)水溫偏高就會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作，但是介于卡車長(zhǎng)期在路上行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)一旦出現(xiàn)問題會(huì)給卡車的運(yùn)行帶來嚴(yán)重的危害，甚至可能會(huì)造成交通事故，所以加強(qiáng)卡車?yán)鋮s系統(tǒng)的改善、提高發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的散熱效率對(duì)于提高卡車發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能和安全性有著非常重要的意義。

2 冷卻系統(tǒng)工作環(huán)境以及熱平衡試驗(yàn)研究

2.1 冷卻系統(tǒng)的工作環(huán)境分析

目前，我國的柴油機(jī)車的冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行基本環(huán)境如圖1所示。根據(jù)圖1可以知道，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量需要利用冷卻系統(tǒng)中的循環(huán)冷卻水將熱量送至熱器總成，然后再與外界的大氣進(jìn)行熱量交換，依照此原理循環(huán)往復(fù)來保持發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的熱量平衡。

2.2 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)改善的熱平衡影響因素分析

現(xiàn)在有許多卡車?yán)鋮s系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)難以滿足各類不同環(huán)境及惡劣工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，尤其是那些使用得比較久的卡車，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能更是難以滿足現(xiàn)在卡車運(yùn)行的正常運(yùn)行，所以為了更好地提高發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的工作效率，需對(duì)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)改善的熱平衡影響因素進(jìn)行分析。

2.2.1 散熱器芯子與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇距離設(shè)計(jì)的影響。散熱器芯子與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇之間的距離設(shè)計(jì)對(duì)于冷卻系統(tǒng)的散熱有很大的影響。具體設(shè)計(jì)距離對(duì)冷卻系統(tǒng)的散熱影響見圖2。由圖2可以清楚的知道，散熱器芯子與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇之間的距離在40～150mm之間時(shí)，隨著散熱器芯子與冷卻散熱風(fēng)扇之間距離的加大，散熱器芯子的風(fēng)速也就越來越大，散熱效果也明顯有所提高，所以在冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)改善的熱平衡研究中應(yīng)該注意散熱器芯子與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇距離的設(shè)計(jì)，并結(jié)合相關(guān)卡車發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行要求合理地設(shè)計(jì)它們之間的距離，保障卡車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的最優(yōu)運(yùn)行性能。

2.2.2 冷卻風(fēng)扇與護(hù)風(fēng)罩配合好壞對(duì)冷卻系統(tǒng)的影響。冷卻風(fēng)扇與護(hù)風(fēng)罩配合的好壞與冷卻系統(tǒng)的工作性能有很大的關(guān)聯(lián)。在安裝結(jié)構(gòu)上，護(hù)風(fēng)罩是固定在散熱器上面的，并且它是隨著卡車的行駛使風(fēng)扇與護(hù)風(fēng)罩之間存在相對(duì)的上下振動(dòng)來完成工作，如果它們配合不好的話，它們之間的相對(duì)振動(dòng)的效果就會(huì)受到影響，那么冷卻系統(tǒng)中的熱量交換工作也會(huì)受到影響，所以為了提高冷卻系統(tǒng)的散熱效率而對(duì)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)改善的時(shí)候應(yīng)該注意冷卻風(fēng)扇與護(hù)風(fēng)罩的配合。

2.2.3 防熱風(fēng)回流裝置的影響。防熱風(fēng)回流裝置的主要作用就是阻止發(fā)動(dòng)機(jī)倉已經(jīng)進(jìn)行過熱交換的熱風(fēng)回流到散熱器前再次參與熱交換，這樣不但降低了發(fā)動(dòng)機(jī)熱交換的效率，更是降低了發(fā)動(dòng)機(jī)熱交換的效果，還可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行溫度快速升高而損壞發(fā)動(dòng)機(jī)，這樣時(shí)間長(zhǎng)了，發(fā)動(dòng)機(jī)倉內(nèi)可能會(huì)由于溫度過高而加速發(fā)動(dòng)機(jī)倉內(nèi)零件尤其是橡膠類零件的老化，導(dǎo)致車輛出現(xiàn)故障，影響運(yùn)行，更甚者可能產(chǎn)生火災(zāi)。如果在卡車運(yùn)行中發(fā)生此類事件無論是對(duì)車輛還是對(duì)人員都是一種非常大的傷害，所以對(duì)于防熱風(fēng)回流裝置的影響一定要引起重視，并做好完善的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。

2.2.4 散熱器材料以及結(jié)構(gòu)對(duì)冷卻系統(tǒng)的影響。冷卻系統(tǒng)中一些零部件的材質(zhì)對(duì)冷卻系統(tǒng)的散熱影響也很大，比如散熱器總成的材質(zhì)之前多是銅制的，但是隨著銅材料價(jià)格的上漲，它逐漸被鋁代替，而且鋁制的散熱器出現(xiàn)裂縫，補(bǔ)修的時(shí)候不需要焊錫，它的焊接材料選擇同類的鋁制材料即可，鋁的耐熱強(qiáng)度也比較高，除此之外，鋁制散熱器的重量也要比銅制的輕很多，價(jià)格也比銅低，散熱效果也要比銅好，所以在近幾年的不斷改善過程中已經(jīng)有很多的散熱器的材料已經(jīng)換成了鋁

制的。

3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)改善熱平衡中的措施

3.1 安裝防熱風(fēng)回流擋板

雖然在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)中有防熱風(fēng)回流裝置，但是在實(shí)際的操作運(yùn)行中，還是會(huì)有一小部分已經(jīng)經(jīng)過熱交換的熱氣參加二次熱交換，為了防止此類現(xiàn)象的發(fā)生可以安裝防熱風(fēng)回流擋板，以減小散熱器與機(jī)罩之間間隙。安裝防熱風(fēng)回流擋板后經(jīng)過實(shí)踐可以明顯地看出散熱器四周熱風(fēng)回流量由原來的16.8%降到了4.9%，所以在解決熱風(fēng)回流問題時(shí)加裝防熱風(fēng)回流擋板是比較有

效的。

3.2 對(duì)散熱器組的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)

為了提升散熱器冷卻的能力，可以對(duì)散熱器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。而增加散熱器的散熱面積雖然能夠提高散熱的效率，但是增加面積就意味著改變散熱器的尺寸，進(jìn)而卡車的外形以及體積也會(huì)隨著改變，這樣就會(huì)增加卡車?yán)鋮s系統(tǒng)設(shè)計(jì)改善的成本，所以一般在對(duì)散熱器組的結(jié)構(gòu)改進(jìn)時(shí)不會(huì)選擇改變它的散熱面積，而是在散熱器尺寸不變的情況下降低冷卻系統(tǒng)風(fēng)阻，提升排風(fēng)量，所以可將冷卻系統(tǒng)中的中冷器、水散熱器采取并聯(lián)方式布置，這樣不但提高了冷卻系統(tǒng)的工作性能，還便于日后的維護(hù)和清洗。

3.3 加大風(fēng)扇與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的距離

風(fēng)扇與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的距離設(shè)計(jì)對(duì)于冷卻系統(tǒng)有很大的影響，前面已經(jīng)分析了在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，距離越大，散熱效果越好，所以可以在條件允許的情況下適當(dāng)?shù)募哟箫L(fēng)扇與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的距離，以提高散熱器組的風(fēng)量，增加散熱能力。

3.4 改進(jìn)風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)

改變風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)可以提高風(fēng)量，進(jìn)而提高冷卻系統(tǒng)熱交換的效率。改變風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)可以通過增加風(fēng)扇的葉片數(shù)量來提高風(fēng)量，還可以改變風(fēng)扇葉片的材質(zhì)，比如可以將鐵制風(fēng)扇變?yōu)樗芰系?，這樣可以降低風(fēng)扇的質(zhì)量，通過提高風(fēng)速來增加風(fēng)量，不僅如此，在輕質(zhì)的風(fēng)扇運(yùn)行的過程中也減少了功能的損耗。

3.5 加強(qiáng)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)改善試驗(yàn)研究

為了更好地完成卡車?yán)鋮s系統(tǒng)設(shè)計(jì)改善中的熱量處理工作，僅僅改變冷卻系統(tǒng)中的一些散熱裝置是完全不夠的，相關(guān)的工作人員應(yīng)該結(jié)合冷卻系統(tǒng)中相關(guān)裝置改進(jìn)研究出更好的技術(shù)，對(duì)改進(jìn)的冷卻系統(tǒng)加強(qiáng)試驗(yàn)測(cè)試，通過試驗(yàn)測(cè)試尋找更合理的改進(jìn)技術(shù)和操作方法。

4 結(jié)語

綜上所述，冷卻系統(tǒng)工作性能的好壞對(duì)于車輛使用壽命以及運(yùn)行有很大的影響，尤其是對(duì)于卡車這類重型車輛來說發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的工作性能是非常重要的，因?yàn)橛泻芏嗫ㄜ嚱?jīng)常行駛在路途中，而且多數(shù)都是長(zhǎng)途運(yùn)輸，發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)的工作性能存在問題必然會(huì)影響卡車的正常運(yùn)行。為了提高卡車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的可靠性，許多車輛技術(shù)人員都在對(duì)冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改善的熱平衡試驗(yàn)進(jìn)行研究，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的散熱效率，有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命和運(yùn)行的安全性，防止發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中由于過熱或者過冷而造成故障的

發(fā)生。

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合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，（S1）.

作者簡(jiǎn)介：方貴盛（1983-），男，廣西南寧人，供職于東風(fēng)柳州汽車有限公司，研究方向：發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)匹配開發(fā)應(yīng)用。

（責(zé)任編輯：蔣建華）