谈传统客车发动机冷却系统优化设计

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摘要:针对传统客车发动机冷却系统，提出冷却水管外部导热的两种改进结构，并介绍这两种改进结构在传统客车底盘中的安装方法，可提升传统客车发动机冷却系统散热能力，特别适用于高温环境。

关键词:客车底盘;冷却系统;散热能力;优化设计

随着车用发动机设计的紧凑化，发动机比功率越来越大，导致散热不足的问题越发明显［1］。当客车的行驶环境为炎热的夏天或高温路况时，其散热效果一旦不佳，就有可能引发严重后果［2］。因此，传统客车的发动机散热效果受到各车企的极大重视，其重要性在后置式客车的研发中尤为突出［3－4］。为增强传统客车发动机的散热性能，本文设计两种新型外部导热系统。

1传统客车发动机冷却系统的普遍结构

传统客车发动机冷却系统的普遍结构中包含散热器、散热风扇、冷却水管、节温器、水泵、气缸体水套、发动机水套排气管、冷却液膨胀箱等，如图1所示。其散热原理:通过驱动散热器内冷却水循环，使冷却水流入气缸体散热水套内，并由散热风扇驱动空气流动，从而加速散热器内冷却水的热量散发［5］。然而，当客车的行驶环境处于高温时，上述方式的散热效果时常欠佳，容易将热量传递给底盘的其他零部件，影响底盘使用寿命［6－7］。

2新型冷却系统的结构设计

通过走访用户、实车道路试验，分析传统客车发动机冷却系统现状及优缺点，提出了两种散热效果更好的冷却系统，其组成架构如图2所示。图2中的A－A剖视图如图3所示;图3中的B－B剖视图如图4所示。图2中，新型冷却系统包括散热器1、散热风扇2、水泵3、冷却水管4、5及散热横梁6，发动机7为热源。其中，散热横梁6由两根对称横梁组成，中间留有放置导热管9的空隙(具体结构如图4所示)，并沿客车的宽度方向布置且焊接于车架8上，冷却水管5铺设于散热横梁6上。如图3所示，新型冷却系统的结构有拼接结构及卡槽结构两种。与传统冷却系统结构相比，主要增加了散热横梁6、导热管9和散热片10，可使冷却水在进入散热器1之前先进行一次预散热，大大提高了冷却效果。多个导热管9沿散热横梁6的长度方向依次均匀设置，且每个导热管9的蒸发端内置于冷却水管5内、冷凝端延伸至散热横梁6内，每个散热片10均一端内嵌于散热横梁6并与导热管9焊接、另一端突出于车架底部。拼接结构及卡槽结构的主要区别为导热管9的形式:前者为直圆管，后者为U形圆管。图4中的导热圆管9均包括管壳及吸液芯，吸液芯呈筒状并内置于管壳，且吸液芯外壁贴附于管壳内壁，其与现有技术中导热管的散热原理基本相同［8－9］。散热片10可采用散热效率高的金属材质，如铜、铝合金，以便于将导热管9传递的热量快速通过散热片10散发至空气中。导热管9通过周边涂抹AB胶(两液混合硬化胶)与冷却水管5及两侧散热横梁11、12相结合。图3(b)所示的卡槽结构中，导热管9用圆管弯成U形。为了便于导热管9和散热片10的安装，将散热横梁6设计成双梁结构，即由图4所示的左梁11和右梁12对称布置而成，且左梁11和右梁12相对的一侧下部分别开设左卡槽13和右卡槽14;当左梁11和右梁12连接时，左卡槽13和右卡槽14合并形成用于容置导热管9和散热片10的容置槽，且该容置槽中的导热管9和图4所示的散热片10相焊接，而且散热横梁6可采用散热效果较好的金属材质，例如铝合金。由于图3(b)卡槽结构中导热管9的散热面积明显多于图3(a)拼接结构中导热管9的散热面积，所以卡槽结构的散热效果更佳。传统客车的发动机冷却系统中，受热后的冷却水直接到达散热器中。由于温度较高，尽管经过散热器后可以散发大量的热量，但当环境温度过高时，冷却水的降温效果并不明显，而新型散热结构可明显提升发动机冷却系统的散热效果。本文设计的新型发动机冷却系统，尤其适用于散热效果不利的发动机后置客车［6］及高温地区用客车。

3结束语

该新型客车发动机冷却系统尤其适用于高温地区和发动机后置客车，不仅方便安装，还能更大限度地增强冷却系统散热面积，提升散热能力，增强客车的使用性能。目前，该装置已取得国家实用新型专利证书。

参考文献:

［1］孙守臣．一种实用的客车冷却系分析计算方法［J］．客车技术与研究，2013，35(4)，22－24．

［2］王小磊．城市公交客车后置发动机冷却系统研究与改造［J］．城市公共交通，2012(3):14－16．

［3］陈万康．论述柴油机后置式客车冷却系统的设计［J］．城市车辆，1995(4):23－24．

［4］刘达立，蔡斌．大中型客车电动风扇冷却系统［J］．客车技术与研究，2011，33(4):31－33．

［5］陈家瑞．汽车构造［M］．3版．北京:机械工业出版社，2009:212－222．

［6］袁侠义．汽车发动机舱热管理研究与改进［D］．长沙:湖南大学，2010．

［7］刘佳鑫，秦四成，徐振元，等．工程车辆散热器模块散热性能数值仿真［J］．西南交通大学学报，2012(47):624－628．

［8］刘泽砚，孔喜磊，刘辉，等．环境温度对车用散热器性能的影响［J］．内燃机与配件，2020(22):40－41．

［9］田杰安，李世伟，闫伟，等．基于CFD分析的散热器结构优化［J］．内燃机与动力装置，2012(4):40－42．

作者：张振 兰呈峰 熊伟杰 杨剑 单位：江西博能上饶客车有限公司