工程自卸汽车冷却系统设计指导规范
长沙汽车厂 技术中心
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目 次
前言 ……………………………………………………………………………………… 3 1 范围…………………………………………………………………………………… 4 2 规范性引用文件……………………………………………………………………… 4 3 冷却系设计流程……………………………………………………………………… 4 4 冷却系设计中的注意事项及要点、试验方法……………………………………… 4
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前 言
为了建立我厂冷却系统的设计平台，提升设计质量、装配水平，下发此工程自卸汽车冷却系统设计指导规范做为参考。
本规范的内容主要是根据设计经验，结合国家、行业的相关规范以及本公司设计开发的实际情况而制定的。
本规范自2008年10月30日开始实施。
本规范起草单位：北汽福田汽车股份有限公司长沙汽车厂技术中心。 本规范主要起草人：李冬。 本规范主要审核人： 。 本规范主要审定人： 。 本规范批准人： 。 本规范于2008年10月首次发布。
本规范由北汽福田汽车股份有限公司长沙汽车厂技术中心负责解释。
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1 范围
本标准规定了冷却系统的设计流程、冷却系统设计计算及布置原则等规范。 本标准适用于长沙汽车厂工程汽车产品。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。
Q/FT E003 《车辆产品散热器总成技术条件》
GB/T 12542 《汽车发动机冷却系冷却能力道路试验方法》 QC/T 468 《汽车散热器总成技术条件》
3 冷却系设计流程 ：
3.1.1根据有关计算公式及所配发动机的相关参数，如功率，油耗等，确定水冷散热器的总散热面积（计算模板见附页）。
3.1.2根据风扇大小及整车空间尺寸确定散热器迎风面积，再根据散热器面积计算公式选取散热器芯厚尺寸。
3.1.3 根据发动机与散热器的相互位置设计管路。 3.1.4 绘制整车散热系统安装总成图。
3.1.5 根据冷却能力道路试验、试装后的结果，对散热器、管路的尺寸、参数重新调整。 3.1.6 经设计人员认可后投入生产。
4 冷却系设计中的注意事项及要点：
4.1水冷散热器：
4.1.1为了提高散热的散热效果，其进、出水管口内径尺寸应与发动机出、进水管口尺寸一致，另外还应保证进出、水口在上下位置尽量错开，处于对角线上最好，不要在同一侧。 4.1.2散热器布置主要有两种安装形式，一种是安装在车架上，一种是通过U形框固定在水箱横梁上。不论采用何种安装方式，散热器与其固定连接的零件之间必须采用减振胶垫，这样是为了隔离和吸收来自车架的部分振动和冲击，使散热器在车辆运行中，不致发生振裂、扭曲等正常损坏。示意图见附图1、附图2。
4.1.3 在整车布置条件允许的前提下，根据国内外设计经验，水冷散热器芯体与风扇前端尺寸
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的间隙大于60（在整车布置条件允许的情况下，φ550以下直径风扇的间隙为70，φ550以上直径风扇的间隙为100），风扇前端距离散热器最小间隙要求控制在35以上。尽量让护风罩居中布置，风扇外径扫过的环形面积不得小于散热器芯子迎风面积的55%。 4.1.4散热器布置时，散热器上方应保证和相邻部件的间距大于25。 4.2 护风罩：
4.2.1采用护风罩独立结构。护风罩的内径根据风扇直径以及护风罩与风扇径向间隙一般控制在25~30来确定。当护风罩与发动机风扇刚性连接时，周边间隙要求控制在15±2mm范围内。护风罩的宽度根据散热芯体后端面至风扇前端面间隙、风扇叶片与前端障碍物保证35以上间隙以及风扇叶片的投影宽度应伸入护风罩内2/3为宜来综合确定。护风罩的结构不应有阻挡风扇气流的尖角或死角。 4.3 副水箱：
4.3.1当冷却系采用低位密封式散热器时，可增设高位副水箱，其主要功能是给冷却液提供一个膨胀空间，及时去除冷却液中积滞的空气以及发动机高温下产生的水蒸气，以便更有效的利用散热器的散热功能，提高冷却效率。膨胀水箱的总容积应包含占冷却系统总容积6%的膨胀容积、占冷却系统总容积10%的储备容积以及必备的残留容积。必备的残留容积是为了安全起见，防止冷却液在循环中吸入空气而设置的，要求冷却液的最低液面至膨胀水箱的底面距离不小于35 mm，所以，必备的残留容积应不小于35 mm³膨胀水箱底平面面积。计算冷却系总容积时，应注意将带有的水空中冷器和取暖器的容积计算在内。
4.3.2 布置副水箱位置时，它的底平面至少应高出发动机水道顶部或散热器上水室顶部100。4.4 水箱压力盖：
4.4.1 压力盖可以保证密封使冷却系的冷却液能保持一定的压力，从而提高冷却液的沸腾温度，可使发动机在高温条件下不产生沸腾，保证发动机工作安全；可使冷却液温度与环境大气温度之间液——气温差变大，从而提高散热器的散热能力；可以减轻或消除冷却液循环中的气泡和气阻现象，保证冷却液实际循环流量的稳定，让足够的冷却液把热量从发动机内带走；可以减缓或消除发动机水套内高温壁面上的膜态换热，改善热传导质量，使受热表面得到良好的冷却。
4.4.2 压力盖的开启压力应根据使用地区海拔高度选定，以补偿由于海拔高度上升引起的大气太力下降。我厂产品压力盖的开启压力为0.7bar。同时，压力盖应带一个真空阀（即空气阀），真空阀的开启真空度10±1kPa。因为冷却液经外溢和冷缩后，系统内将产生负压，外界空气可通过真空阀进入散热器或副水箱，使系统内压力与外界大气接**衡，这样对管路、密封垫及散热器等起到保护作用。
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4.5 管路：
4.5.1所有的管路都要有一定的柔性，以适应发动机和散热器之间的相对运动，防止散热器的管口振裂。管路尽量短而直，减少弯曲，总布置需要拐弯时，管子的曲率半径应尽可能大，以减少管道阻力，且管路的弯角处或截面变化处必须圆滑过渡。
4.5.2散热器的管路采用成型胶管。胶管性能应具有耐热、耐油性，能在-40°C~120°C温度下长期正常使用，耐压能力超过150kPa。 4.6 散热器部分试验方法介绍： 4.6.1 密封性能试验：
将散热器注满水后倒出，沥水5 min，然后将所有孔口堵死，浸入常温水槽内，散热器内部通以压力为复式加水口盖出气阀开启压力120kPa倍的压缩空气，保压1 min。不允许有任何漏气。
4.6.2 散热性能、风阻、水阻试验：
散热性能、风阻、水阻应符合设计要求。试验方法按JB/T 2293的规定进行。
4.6.3 耐振性能试验：
耐振性能在振动试验台上进行。试验时，将散热器内部注满常温水后密封，按实际使用时对散热器施力的方式，将散热器固定在试验台上，加速度传感器固定在振动台的底盘上面。该振动台应能实现正弦波上、下振动。频率、加速度、振幅和振动方向按下表规定。经1.5³106的振动次数后，不能出现裂纹、脱焊、漏水等机械损伤。
耐振性能试验规范
整车总质量 kg ＜2500 ≥2500 频率 Hz 20 23 加速度峰值 m/s ±25 ±30 2振幅 mm ±1.55 ±1.5 振动方向 垂直 垂直 4.6.4 耐高温压力脉冲性能试验：
耐高温压力脉冲性能试验在专用试验装置上进行。将散热器浸入规定温度的油中，散热器内部通以压力交变的空气，在规定压力下保持3 s～4 s，压力循环周期10 s～12s，试验参数见下表。经3.0³104的试验次数后，不能出现裂纹、脱焊、漏气等机械损伤。
耐高温压力脉冲性能试验规范
出气阀开启压力（kPa） ＞50
空气压力（kPa） 0→120→0 6
油温（℃） 120±5 4.6.5 耐扭振性能试验：
耐扭振性能试验在专用试验台上进行。将散热器通过侧板上的孔固定在框架上，一边侧板不动，另一边做垂直于芯子正面的摆动，散热器内部通过循环热水，其试验参数按下表。经2.0³106的试验次数后，不能出现裂纹、脱焊、漏气等机械损伤。
耐扭振性能试验规范
扭转角 ±22.5′
附图1，散热器布置图1：
热水温度（℃） 90±5 频率（Hz） 6
附图2，散热器布置图2：
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附页：散热器散热面积计算模板 1. 发动机发热量Q
Q=h³Ne³Ge/1000 kcal/h
已知： 发动机功率Ne kW （不同发动机取值不同） 额定功率工况燃油耗Ge g/ kW² h （不同发动机取值不同） 柴油低热值h=9793 kcal/kg
2. 散热冷却系统的热量Qw (kcal/h) Qw=A²Q (kcal/h)
A为传给冷却系统的热量占燃料燃烧值的百分比，取为A=0.22 3. 冷却水与冷却空气的平均温差△tw
水侧进口
tw1 ℃ 一般为95~100℃
水侧出口 tw2 ℃ 进出水温差为9℃ 气侧进口 ta1 =40℃
气侧出口 ta2 =60℃ 进出气温差为20℃ △tw=（tw1+ tw2）/2-（ta1+ ta2）/2 （℃） 4. 传热系数
K=80kcal /m2²h²℃ （不同风速、散热片材质取值不同） 5. 散热面积A= β²Qw/（K²△tw）
β=1.15 （储备系数）
6.根据以上公式及发动机最大扭矩工况点的参数计算出发动机最大扭矩工况点所需的散热器散热面积。散热器散热面积的确定以发动机额定工况、最大扭矩工况点两者的最大值为最佳值。
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