分析发动机机油冷却器的设计原理及应用

1、分析发动机机油冷却器的设计原理及应用摘 要 本文首先对机油冷却器的运行原理进行分析， 然后对发动机润滑系统进行研究，对其建立热循环模型，其 次使用特定的试验方法进一步确定冷却器散热量，再次通过 以上的运行原理以及试验方法对板翘型发动机的机油冷却 器进行有效的改进。为方便设计及开发发动机机油冷却器提 出了科学、合理的方法。关键词 机油冷却器；发动机板翅式设计方法模拟分析 中图分类号： TK414 文献标识码： A 文章编号： 1009-914X（2016）12-0104-01这些年，我国发动机冷却器受到越来越多厂家和用户的 喜爱，尤其是板翅式机油冷却器最受欢迎。现阶段对于机油 冷却器的设计也初见

2、成效，本文就结合冷却器的运行原理以 及冷热器涉及的相关数据进行板翅式机油冷却器改进设计 及开发，从理论和应用上进行了较为详细的阐述，为相关设 计人员参考及借鉴。一、机油冷却器的设计和应用（一）机油冷却器的设计方法 本文研究的是板翅式机油冷却器，该冷却器的结构特征： 由图一可以看出， 组成该油冷却器的基本冷却单元是翅片 和芯片。 翅片内部流体流动形式不同， 根据不同的流动形式， 在芯片内翅片有不同的布置，布置形式主要有以下几种。(1) “ H”型：具有相对较好的传热性能，但是压力损 失有些大。(2) Z”型：其压力损失相对较小，传热功能较差。(3) “X”型：其无论是传热性能还是压力损失情况均

3、处于前两者之间。板翅式冷却器的翅片情况决定其综合性能，我们必须重 视翅片的设计。在油和水热相互交换时，油侧决定着主要的热阻，在通 常的情况下，使用强化传热翅片来进行油侧的设计，这样可 以达到有效降低油侧热阻的目的，与此同时，也会大大消耗 油侧的压力。所以，由以上叙述可知，此类型机油冷却器是 存在一定弊端，其散热功能无法达到与压差同时进行改善， 二者是相互矛盾，这也就要求在进行设计的时候，注意把握 二者之间的平衡【 1】。一般情况下，翅片使用的低碳钢，也 存在使用不锈钢的情况。(二)板翅式机油冷却器设计计算和分析 到现在为止，板翅式机油冷却器的设计计算公式还并未 形成。某公司进行了大量试验，在巨

4、大数据支持下，研究开 发了设计油冷器的计算程序。该项程序的核心是校核计算。 设计计算所需时间极短，一项新产品也仅仅在 10 分钟内就可以轻松完成。同样的计算使用功能人工进行，需要的时间 大约在 3 小时左右。图 1、2、3 分别是模拟计算出的油冷器温度场、压力场 分布状况以及单元体的温度场情况。该模拟的油冷器中安装 4 个芯片，内部流体的呈现逆流的状况（图1 ），其进油的温度在100 C以上，进水时的温度在 70 C左右，假设在油侧 入口的流动速度是 1 m/s ，而水侧流速同油侧流速一样，经 过图1的分析可以算出，其出油温度是97.64C、而出水温度是71.1 C，和试验数据相比差距不大。图

5、二显示的是压场 分布情况；图三显示的是单元体温度场分布情况。二、板翅式机油冷却器设计步骤与实例 首先，确定机油冷却器的设计标准，了解主机厂机油冷 却器工作的环境，确定所制造的机油冷却器需要满足的工作 条件。其次，需要明确发动机上机油冷却器工作设置方式。 最后，准确裁定芯子尺寸的大小。通过了解冷却器在发动机 上允许的长宽高范围，应用如图一的程序，我们可以准确的 算出冷却器的外形设计是否合理，并可以根据显示的数据在 适当程度上对翅片的齿高和齿距进行调节，测试散热性能的 高低以及是否满足最初的要求。下面的表 1 和表 2 是一组对比数据，来源于某一个发动 机机油冷却器设计的计算数据和试验结果。表一中我们所看 到的目标值是从机油冷却器使用过程中得到的数据，反映的是发动机对于冷却器的性能要求，而其中显示的产品结构的相关数据则是通过计算得出来的，偏差一般不会超过百分之五，得出结构数据的主要依据是发动机允许空间的大小。表 二则是对发动机机油冷却器性能实验结果的展示。如下面的 测点三数据显示的实验结果与表一中所得到的数值十分接 近，这样我们可以得知：设计计算出来的结果与性能实验所 得出的结果可以满足最初设计的要求，适应发动机的需要。结束语 本文主要是针对板翅式机油冷却器的应用原理进