原
60
创
国外内燃机
2017年第5期
天然气重卡冷却系统匹配计算及试验研究
唐德钢'，郭仲海"，伍欣亚
(1.佳景科技有限公司，芜湖
241002；2.玉柴联合动力股份有限公司，芜湖241080）
摘要：对1台天然气发动机的冷却系统进行散热量及水流分布的台架试验，以试验结果得出的数
据为基础，对整车冷却系统采用空-空中冷和水-空中冷2种方案的工作循环过程、热平衡状态和冷却系统性能进行匹配计算和试验验证，然后根据试验结果对影响冷却系统性能的固素进行了详细分析。结果表明，水-空中冷系统是解决大功率气体机冷却系统问题的有效方法。
热平衡水空中冷系统
关键词：冷却系统
散热量
0前言
随着天然气重型卡车的不断普及，天然气发动机在与整车匹配中出现了一些新状况，与相同排量和功率的柴油机相比，天然气发动机热损失较大，且在外界温度较高时，容易出现动力下降现象，在外界温度较低时，容易出现超功率现象。因此，提高天然气重卡冷却系统的散热效率，解决天然气重卡全气候全工况下整车冷却系统、热平衡及发动机进气温度控制间题是必须突破的关键技术(1-)。
本文对1台天然气重卡冷却系统的冷却性能和热平衡状态进行计算分析及匹配优化，并在整车台架上进行试验验证，最后得出采用水-空中冷系统可有效降低散热器、风扇的负荷和提升中冷系统的散热效率的结论。
发动机热损失分布试验
本文所研究的对象为1台天然气重型载货车，其发动机为重型车用液化天然气(LNG)发动机.其主要参数见表1。热损失试验包含了水流量及阻力分布试验和散热损失试验，得出水流量及阻力分布
和发动机极限工况点散热量。 1.1水流量及阻力分布试验
水流量是在水温90℃，节温器全开、化油器等外部阻力件正常工作的情况下进行的，主要了解发动机冷却系统各部件压力损失情况，分析评估各部件匹配的合理性，即系统动力性能与系统阻力的匹配是否处于水泵的高效工作区域[3-5]。如图1所示，在发动机转速为1921r/min（额定功率点附近）时，系统阻力与水泵扬程在190kPa处于平衡状态，水泵处于高效工作区。在发动机转速为1362r/min
万方数据
(最大扭矩点附近)时，系统阻力与水泵扬程在95 kPa处于平衡状态，水泵仍处于高效工作区。从图1 可得出，相同转速下系统阻力越大系统流量越小，则系统散热效率越差，减小系统内部阻力是提高散热力的有效途径。
表1LNG发动机主要技术参数
项目
型式缸数
缸径/mm 行程/mm 排量/L
标定功率/kw 最大扭矩/(N+m）
外特性最低燃料清耗率/(g*(kW-h)-1）
600 500
400
压力/kPa 300
200 100
参数
直列、增压中冷
6 129 165 12,939
309(1 900 r/min)
1 850(1 200~1 500 r/min)
≤195
60 140
+发动机自身水流阻力
20
+水系扬程/r=1921r/min +水系扬程/r=941r/min0 r=1362r/min
且力（发动机+外部限力）
·多统阻
F/=1921/mir
200 100
300
400
500
流量/(Q-min")
600
效率
-20水-40 60 700
图1冷却系统阻力与水泵性能匹配关系图发动机热损失试验
1.2
冷却系统匹配主要关注极限工况的热负荷状态，热损失试验主要进行了发动机额定功率工况和最大