后置客车冷却系统的设计与研究

黄叶明

摘要：随着我国国六排放标准的实施，发动机整体技术也随着发生了巨大革新。其中，国六发动机对整车散热系统的要求也随之大幅度提高。就大型后置客车而言，发动机散热器、中冷器冷却均需要风扇强制冷却，而国六发动机及其后处理系统相对较大，整车发动机舱空间存在局限性，因此，要求我们针对散热器、中冷器以及风扇散热系统进行优化设计。

关键词：后置客车;智能;冷却系统

1、前沿

冷却系统对发动机性能的影响日益显著，通过对冷却系统的不断改进来提高发动机性能已成为一种有效的手段。对柴油机冷却系统的研究有两个方面：一方面是以提高冷却效率为目的的系统本身的研究，包括系统各缸水流分布、各部件结构设计、冷却散热系统合理匹配、系统控制等，称为外冷却研究;另一方面是研究冷却系统关键零部件的热负荷及其可靠性，它更注重研究固—液耦合问题，称为内冷却研究。本文重点结合冷却系统外循环进行研究。

2、后置客车散热器的设计

后置客车散热器目前正处于铜转铝时期，结构形势主要分为三种，分别是管带式、板翅式和新型管带式结构。管带式散热器是20世纪常用的结构形式，主要优点是重量轻，生产效率高，批量生产成本低。但是主要缺点是结构强度相对较低，使用寿命一般大约为2年左右。板翅式散热器是2010年左右开始实行的新式结构，该结构散热器的重量相对管带式结构较重，约重40%左右。主要优点是模具投入较小，售后维护方便，适应客车多品种小批量生产模式;而且强度好，使用寿命大约长，大约在5年左右。但由于结构因素，导致生产效率较低，不利于整车轻量化设计要求。新型管带式结构是2014年左右开始在客车领域逐步推广应用的。新型管带是结构相比管带式强度更高，相比板翅式散热器质量更轻。整体生产效率相对较为简单，效率也较高。就目前应用情况来看，使用寿命一般在4到6年左右。

管带式、板翅式以及新型管带式散热器主要区别在散热管。管带式散热器的散热管主要为铝板卷焊成形散热管，多为成型件。板翅式散热器散热管是由壁厚较厚的两块隔板、两块封条焊接而成，为提升散热器散热能力，常会在焊接前，在内部增补内翅片加强紊流，增大散热效率。新型管带式散热器的散热管是由一块封板与一块π型铝板焊接行程的。新型管带式散热器常会根据散热需求在焊接前在π型铝板内增加内翅片提高散热能力。三者就散热冷却性能来说，新型管带式散热器的散热能力与管带式散热器的散热能力较高，通常比板翅式散热器散热能力高20%左右;就重量来说，板翅式散热器的重量最重，管带式散热器最轻，新型管带式散热器接近管带式结构。但就可靠性来说，管带式散热器与新型管带式与板翅散热器相差甚远。综合可靠性、维修方便性、散热性能、产品重量以及成本来看，新型管带式与板翅式散热器目前由于可靠性较高，常用在客车、工程机械等领域。三种散热器对比详见表1。

3、后置客车中冷器的设计

客车中冷器结构与散热器结构相类似，主要分为管带式、板翅式及新型管带式三种。管带式中冷器根据散热管带的形状分为口琴管带和内翅片管带，具体如图4.6所示。板翅式中冷器与板翅式散热器结构类似，主要由隔板、加强板、大、小封条、气室等组件组成。同样具有重量较重、散热性能稍差但可靠性较好的特点。新型管带式中冷器与新型管带式散热器结构基本一致，可根据中冷器选型需要，分为有无内翅片的新型管带式中冷器。

4、材质选择设计

铝合金材质节约能耗、节约材料、起到较好的装饰效果、价位是工薪阶层可以接受的、重量轻易于搬运与安装。并且在防止空气腐蚀层面上讲，铝合金制品是靠阳极氧化的，可以形成薄膜直接避免氧化并防腐作用明显。总的说来，与其它材质进行比较，铝合金都是做散热器材料的第一个选择，其优势的明显性毋庸置疑。

散热模块主体一般生产工艺流程是酸洗、喷焊剂、冲制散热带、芯体装配、芯体钎焊、气室/水室芯體氩弧焊、保压试漏、喷漆。管带式、板翅式与新型管带式生产过程主要差异就是芯体管的焊接方式不同。管带式芯体多为成型件，一般可使用连续炉钎焊，生产效率较高。板翅式采用铝板厚度较厚，为保证可靠性及密封性，一般采用的是真空炉钎焊，真空炉加热不能借助空气传热，依赖于热辐射，加热时间较长，生产效率较低。新型管带式焊接方式与板翅式焊接方式基本一致，只因结构优化，焊接工序相对较为简化。生产效率及时间周期相对板翅式都有很大的改进。

5、结束语

由于燃油消耗率及汽车尾气排放要求的日益苛求，在乘用车市场已得到批量应用的电动风扇已逐步在客车领域批量使用。针对后置大型客车运行工况恶劣、冷却模块无迎面风，可靠性及冷却能力要求远高于乘用车等特点，采用电子风扇作为本次设计的冷却模块的散热风扇是最佳选择。与此同时，为了降低风阻系数，散热水箱与中冷器最好采用并列布置，风扇安装于电子风扇系统后部即可。

参考文献：

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[2] 董素君，王凯，高红霞. 板翅式换热器换热效能三元线性回归模型及其系数辨识[J].航空学报.2012[33].1571-1577。

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[5]汽车、拖拉机散热器风简试验方法， 中华人民共和国机械工业部标准， JBI'T2293-78。

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