delica冷却系统设计方案计算文档格式.docx

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带

波距mmx波数

2.16x

3.6x100

波高mmx带数

7x60

散热带天窗

28°

，间距1mm

材料厚度

0.05mm（λ=393W/m.℃）

管

规格

13x2

管数

2x59=118

0.14mm（λ=330W/m.℃）

总散热面积=散热带+散热管（m2）

6.5=5.85+0.65

7.06=5.86+1.2

散热器正面积（m2）

0.2385

0.19368

通水断面积（m2）

0.001575

0.002961

冷却液容积（l）

1.4（实测1.8）

2.7

干燥重量（kg）

7.2

压力盖压力（kg/cm2）

0．9

两散热器的性能实验结果见附表1，实验方法：

JB2293-78《汽车、拖拉机散热器风筒实验方法》及EQC-110-1998。

Delica采用单排管、波距较小、正面积较大的散热器，可充分利用迎面风。

根据经验及两个散热器的结构参数，delica散热器的风阻不应大于两排管的EQ1030散热器，Delica散热器技术条件里规定的风阻值亦与EQ1030相近，但台架实验的结果表明，Delica散热器的风阻近乎后者的两倍。

我们对风阻的实验结果持保留态度（可能与样品局部受磕碰有关）。

Delica散热器技术条件见附表2。

3.风扇离合器带风扇总成：

1308QA-050及1308QA-010

风扇：

外径φ410，轮毂直径φ128，叶片投影宽度43，8叶均布

风扇性能实验结果见附表3，实验方法：

GB1236-85《通风机空气动力性能实验方法》

硅油风扇离合器：

性能参数：

输入转速：

5600rpm（曲轴转速5000rpm时，水泵轴转速为5600rpm）

啮合温度：

62±

3℃啮合转速：

3600±

120rpm

分离温度：

≥49℃分离转速：

600~1000rpm

对于硅油风扇离合器而言，其在台架上的啮合转速与整车上的啮合转速有一定差距，这是由于环境条件不一致引起的。

转毂实验结果表明，对于装EQ491的EQ1030轻卡，风扇的实际转速如下：

功率点：

发动机5000rpm，水泵5600rpm，风扇3750rpm，离合器滑差率33%

扭矩点：

发动机3500rpm，水泵3920rpm，风扇3000rpm，离合器滑差率23%

4．水泵：

型式：

离心叶轮式，由曲轴经V带传动；

速比：

1.12x曲轴转速

发动机转速rpm

1000

2000

3000

4000

5000

水泵流量l/min

22.2

43.8

66.0

88.2

110

功率点流量：

110l/min@5000rpm

扭矩点流量：

75l/min@3500rpm

5．节温器：

腊式

初开温度：

85~89℃

全开温度：

99~102℃

6．布置特点比较

Delica冷却系统的周边条件优于EQ1030：

由于是短长头造型，散热器进出风道都比较顺畅。

空调冷凝器同样布置在散热器的正前方，Delica冷凝器正面积大于EQ1030，与散热器正面积重叠部分也大于EQ1030，但空调冷凝器与散热器的间距大于EQ1030（推荐值：

不小于30mm）。

换EQ491后，风扇与散热器芯子间距太小（？

40mm），一般推荐为2.5~6英寸。

三、冷却系统冷却能力计算与分析

EQ1030进行过很完整的冷却系统开发实验，以此为基础，可以抛开烦琐复杂的纯理论计算，根据实验结果预测Delica换EQ491后的冷却能力。

计算过程为：

（1）根据EQ1030实验结果，确定冷却系统的安装效率及扭矩点的水套散热量；

（2）根据

（1）的结果，预测Delica的安装效率；

（3）计算Delica冷却常数。

1．EQ1030冷却系统安装效率的确定：

考虑发动机舱内气流的影响、叶尖间隙对容积效率的影响、以及风扇效率，一般车用冷却系统的安装效率在45%~70%之间。

根据EQ1030及Delica两车的特点，前者的安装效率应接近下限，后者应在50~60%之间。

（1）功率点实际匹配风速

EQ491全速全负荷时的水套散热量为：

Qw=40kW。

图1：

水流量110l/min时的标准散热量（EQ1030）

转毂实验的结果：

功率点冷却常数△T为75.6℃（见东风汽车工程研究院《EQCT-111-1998实验方法验证实验》）。

故，此时散热器的标准散热量为：

=40x60/75.6=31.75kW

对应水流量为110l/min

根据附表1，得到散热器标准散热量曲线如图1。

对应31.75kW散热量，EQ1030散热器对应风速：

Vr1=4.85m/s

*插值计算局部数据如下：

风速（m/s）

标准散热量（kW）

4.55758

30.62272

4.65455

31.13821

4.75152

31.6476

4.84848

32.15087

4.94545

32.64803

（2）理论匹配风速

根据附表1，得到散热器与风扇风阻匹配曲线如附图1。

对于EQ1030：

功率点风扇转速为3750rpm，匹配空气流量：

Qa=2.36612m3/s

扭矩点风扇转速为3000rpm，匹配空气流量：

Qa’=1.85578m3/s

散热器正面积：

Fr=0.19368m2

通过散热器的对应风速为

功率点：

扭矩点：

（3）安装效率：

根据功率点的实际匹配风速和理论匹配风速，有：

安装效率与实际使用情况相符，也接近我们的预测。

可以认为，功率点与扭矩点的安装效率是一样的。

（4）扭矩点水套散热量计算：

功率点冷却常数△T`为63.9℃（见东风汽车工程研究院《EQCT-111-1998实验方法验证实验》）。

扭矩点实际匹配风速:

Vr1’=Vr’.η=9.58x39.7%=3.80m/s

对应标准散热量为：

Qn`=24.8kW（见图2）

图2：

水流量75l/min时的标准散热量（EQ1030）

散热量（kW）

3.5918

23.8390

3.7878

24.7204

3.9837

25.5883

4.1796

26.4428

4.3755

27.2838

4.57143

28.11143

因此，扭矩点发动机水套散热量为：

Qw`=Qn`*△T/60=24.8x63.9/60=26.4kW

2、Delica冷却系统安装效率预测

根据一、6和二、1，对Delica，取η=55%。

3、Delica冷却能力计算

（1）理论匹配风速

根据附图1。

对于Delica：

Qa=2.11517m3/s。

Qa`=1.69551m3/s。

Fr=0.2385m2

（2）实际匹配风速：

安装效率：

η=55%

则实际匹配风速：

Vr1=Vr..η=8.8686x55%=4.8773m/s

Vr1’=Vr‘.η=7.1091x55%=3.9101m/s

（3）Delica散热器的标准散热量：

根据附表1，得到Delica散热器功率点（水流量110l/min时）标准散热量曲线如图3：

图3：

水流量110l/min时的标准散热量（Delica）

功率点的标准散热量为Qn=33.6kW。

*插值计算局部数据如下（110l/min水流量）：

4.76735

32.94888

4.96327

33.89714

5.15918

34.82991

5.3551

35.74719

对于Delica散热器，由于扭矩点的标准散热量没有测量，经与EQ1030散热器实验结果进行对比分析，Delica散热器在低风速段（6m/s以下）标准散热量稍大于EQ1030散热器，因此，在扭矩点，直接以EQ1030散热器散热量作为计算依据。

根据附表1，得到EQ1030（Delica）散热器扭矩点（水流量75l/min时）的标准散热量曲线如图4：

图4：

扭矩点的标准散热量为Qn`=25.2kW

（4）冷却常数计算：

EQ1030相应的两个冷却常数为75.6℃和63.9℃。

Delica冷却能力好于EQ1030。

对于采用0.9atm压力盖的闭式强制循环冷却系统，冷却液沸腾温度可提高到120℃以上，EQ491发动机允许的最高水温为120℃，技术条件中推荐为115℃。

因此，Delica换装EQ491后，冷却系统允许的最高环境温度为115-71.5=43.5℃，满足国内使用条件。

四、对Delica散热器的评价

比面积

即散热器散热面积（m2）/发动机功率（hp）

Delica原车=6.5/78*0.735=0.061

Delica新车=6.5/66*0.735=0.072

EQ1030=7.06/66*0.735=0.079

日本趋向小的比面积，一般在0.05；

德国奔驰一般为0.10；

CABSTAR为0.07。

风速：

台架匹配结果：

Delica：

功率点8.7m/s，扭矩点7.1m/s

EQ1030：

功率点12.2m/s，扭矩点9.6m/s

一般乘用车推荐风速12m/s，载重车8~10m/s

冷却水流速：

功率点1.164m/s，扭矩点0.79m/s

功率点0.619m/s，扭矩点0.422m/s

一般情况下，水流速低于0.5m/s是不合理的，提高水流速有利于提高冷却效率，但流速大于1m/s后，效果不显著，反而使水泵功耗增加。

Delica流速稍偏大，而EQ1030则偏小。

冷却水容积：

发动机水套3l

EQ1030散热器2.3l

Delica散热器1.4l

对散热器冷却水容积没有严格的要求，但水容积过小，可能导致下水室出现负压，影响水泵效率。

一般采用加副水箱的措施，提高水泵进口压力。

五、结论

新的冷却系统匹配方案是可行的，建议完成整车试制后，即进行冷却系统冷却能力实验。

附表一、散热器性能实验结果

东南delica散热器性能实验结果

风速m/s

空气流量

风阻Pa

散热量kw

流体阻力

m^3/s

水流量40l/min

水流量110l/min

水流量l/min

流阻kpa

4.0000

0.9540

58.0000

24.5000

28.4000

40

2.78

6.0000

1.4310

183.0000

33.0000

40.0000

75

7.1

8.0000

1.9080

307.0000

37.0000

46.7000

16.98

10.0000

2.3850

480.0000

41.1000

51.5000

12.0000

2.8620

666.0000

43.6000

58.4000

EQ1030散热器性能实验结果

水流量75l/min

0.7747

30.0000

25.1000

26.9000

6.65

1.1621

130.0000

35.0000

39.0000

13.71

1.5494

195.0000

45.0000

1.9368

260.0000

49.0000

2.3242

50.0000

53.0000

附表二、风扇性能实验结果

转速rpm

流量m^3/s

静压Pa

内功率kW

噪声dB

1.5307

16.8494

0.7867

1.4047

48.7203

0.8071

1.2235

93.5455

0.8485

194.3223

0.7049

0.5275

290.8529

0.0000

384.8454

0.8786

2500

1.8535

33.2677

1.5223

1.6417

113.5316

1.5529

1.2944

179.0294

1.2873

0.9781

370.5182

1.3895

0.5804

466.5460

597.4618

1.6857

2.2589

45.1924

2.5746

91.50

1.9608

159.6498

2.5950

92.50

1.6031

277.0925

2.1863

97.50

1.1353

509.3678

2.3089

94.50

0.5330

673.4954

2.5644

854.3526

2.8198

96.50

3250

2.4113

53.4534

3.2284

92.80

2.1053

193.5321

3.2591

94.00

1.7133

318.8847

2.7380

99.50

1.2188

571.1461

2.8096

97.00

0.7247

778.9096

3.1978

96.60

987.6149

3.5145

98.00

3500

2.5370

64.0132

4.0049

2.2237

223.0804

96.00

1.7259

382.4509

3.3306

102.00

1.3132

663.7657

3.4736

0.7871

903.8631

3.9027

98.50

1149.6270

4.3420

100.50

3750

2.7633

74.6288

4.8120

2.4358

256.4519

97.80

1.9532

437.1574

3.9640

103.50

1.4300

772.3726

4.1684

0.7945

1080.8330

4.7303

100.00

1325.0650

5.1900

2.9402

86.7929

5.6498

2.5916

284.0845

5.7724

2.0940

489.3098

4.7916

105.30

857.7927

4.9857

102.50

0.8093

1174.9530

1492.1860

6.2423