一种具有强化散热结构的客车发动机舱制造技术

本实用新型专利技术公开一种具有强化散热结构的客车发动机舱，包括用于往舱内通入冷却空气的进风格栅和用于对发动机本体和增压后的空气进行冷却降温的散热器总成，所述散热器总成的冷却空气流向与客车车身长度的方向垂直，且散热器总成的进风端正对着设置在客车车身的侧面的进风格栅。该强化散热结构缩短了舱外冷却空气流至散热器总成的距离，改善散热器总成周围的散热环境，达到强化散热器总成换热边界对流换热、提高散热器总成区域内空气流至发动机工作区域的流速和流量的目的。

A kind of passenger car engine compartment with enhanced heat dissipation structure

【技术实现步骤摘要】
一种具有强化散热结构的客车发动机舱
本技术涉及汽车发动机散热结构，具体涉及一种具有强化散热结构的客车发动机舱。
技术介绍
2017年《政府工作报告》中特别提出“鼓励使用清洁能源汽车，在重点区域加快推广使用国六标准燃油”。清洁燃料代替传统燃油的环保型汽车称为清洁能源汽车，目前汽车的清洁能源除了电能，还包括液化石油气(LPG)、液化天然气(LNG)等清洁燃气。气态的石油气相较汽油易与空气充分混合形成均质可燃的混合气，具有燃烧充分、CO与HC排放低等优点，且其高辛烷值有助于提升发动机压缩比，进而提高发动机的功率和热效率。但是，LPG的着火温度高、火焰传播速度慢，LPG城市公交客车发动机采用单点喷射、进气总管混合和缸内点火工作方式，LPG燃气点燃式大缸径发动机功率大、行程长、燃烧持续期长，影响混合气的充分燃烧，当量比下容易引起发动机排温过高、爆震倾向增加，发动机热负荷大，对LPG燃气发动机舱内散热提出更高要求。再者，LPG以气态进入气缸时必然占用部分气缸容积，如进气温度过高、会使发动机充气效率降低，进而影响LPG点燃式发动机的动力性和经济性。因此，LPG燃料特性决定舱温的有效控制对发动机动力性能的重要影响。相较液体燃料发动机，LPG气体燃料发动机充气效率降低约10％，尤其是在城市公交客车低速大扭矩工况下，若舱内散热差，发动机充气效率更低，功率下降势必更明显。其次，LPG燃烧速度较低，燃烧后排温高，需强化舱内排气系统附近对流换热。再者，LPG发动机舱结构布置非常紧凑，同时城市公交客车采用后置式发动机舱布置，不容易受迎风面来流空气所冷却，致使同等条件下进入舱内的空气量比前置式发动机少，给发动机舱散热带来更大的挑战。综上所述，LPG城市公交客车后置式发动机舱散热问题成为国内外研究焦点之一。在发动机舱半封闭空间内，围绕着发动机紧凑布置了包括散热器、中冷器、风扇、发动机进排气歧管、废气涡轮增压器、变速箱、空气滤清器等重要部件。强化舱内散热是一大挑战。现有的后置式的发动机舱散热结构不理想，例如图1和图2中显示的发动机舱及其散热结构，该散热结构的冷却空气流道设计不合理、热空气排出舱外路径过长，导致舱内形成空气漩涡、回流空气被高温部件循环加热，热空气滞留形成局部高温区，从而导致舱内的散热效果差，引起发动机冷却系统的散热温差减小、发动机本体和进排气歧管等高温部件得不到高速冷空气的有效冷却、发动机充气效率下降、燃烧不正常、润滑油性能变差等一系列问题，严重影响LPG发动机动力性。因此，借着优化发动机舱散热结构设计，有效控制舱内流场、强化舱内散热对提升汽车的动力性、经济性及环保性，有其重要意义。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述存在的问题，提供一种具有强化散热结构的客车发动机舱，该强化散热结构缩短了舱外冷却空气流至散热器总成的距离，改善散热器总成周围的散热环境，达到强化散热器总成换热边界对流换热、提高散热器总成区域内空气流至发动机工作区域的流速和流量的目的。本技术的目的通过以下技术方案实现：一种具有强化散热结构的客车发动机舱，包括用于往舱内通入冷却空气的进风格栅和用于对发动机本体和增压后的空气进行冷却降温的散热器总成，所述散热器总成的冷却空气流向与客车车身长度的方向垂直，且散热器总成的进风端正对着设置在客车车身的侧面的进风格栅。上述客车发动机舱的工作原理是：一般地，清洁燃气公交客车长时间工作在低速大扭矩的工况，其发动机产生非常大的热量，而且客车的发动机一般为后置，所以提高发动机舱的散热性能尤为重要。其中，在改良散热性能时，单纯增加散热器总成(中冷器和散热器)的换热边界流量还不够，在此同时，还需要优化舱内的散热结构，研究空气速度场、温度场、温度梯度场等多物理场的耦合对舱内散热性能的影响，例如换热边界空气双矢量匹配程度对散热器散热效率的影响，找到最优的空气速度矢量和温度梯度矢量的匹配程度。具体地，本散热器总成的空气流向与客车车身长度的方向垂直，且的进风端正对着设置在客车车身的侧面的进风格栅，外侧的空气可以直接地穿过进风格栅进入散热器总成，从而快速为散热器总成中的气体或液体冷却。进一步，由于本散热器的空气速度矢量与客车车身长度的方向垂直，根据努塞尔数可知，本散热结构的对流换热强度可以得到较大的强化，其中，上述的努塞尔数的表达式为：式中，Nu，Re，Pr分别为努塞尔数、雷诺数和普朗特数，β为散热器总成换热边界空气速度矢量U与温度梯度矢量之间的夹角；从上述努塞尔数的表达式可知，强化发动机舱散热器总成换热边界对流换热的途径有三种：1)提高雷诺数，如增加散热器迎风面流速、减少进风格栅与散热器总成之间的漏流等方法以强化对流换热。2)提高普朗特数，如增加舱内冷却流体的比热容或黏性。3)增加无因次积分值其中，在后置式LPGB发动机舱常用工况下，增加散热器总成的迎风面流速是以增加风扇能耗为代价的，对舱内整体散热性能的提高意义不大，可通过舱内结构改善来适当减少进风格栅与散热器总成之间的漏流；同时发动机舱内冷却流体为强制对流换热的空气，其比热容和粘性不可改变。因此，当雷诺数和普朗特数一定时，散热器总成的换热边界对流换热的强度完全取决于因次空气速度和温度梯度的矢量积，展开为：式中，空气速度矢量U和温度梯度矢量之间的夹角β越小，则对流换热的Nu越大；相反，夹角β越大，则Nu越小。因此，为了强化对流换热，当速度矢量与温度梯度矢量的模固定时，应尽可能减小冷却空气的速度和温度梯度矢量间的夹角，此为场协同原理提出的理论。很明显，本技术中的夹角β可以接近于0°，亦即其对应的对流换热的Nu可以达到最大(当U和一定时)，提高舱内的散热性能。对比之下，现有的发动机舱散热结构，参见图3可知，空气速度矢量U与温度梯度矢量接近垂直，由此可知，现有的发动机舱散热结构的对流散热程度较小，散热性能较差。本技术的一个优选方案，其中，所述进风格栅包括进风口和格栅，所述格栅和进风口均为多个，相邻两个格栅之间的间隙构成所述进风口；多个格栅沿着车身的长度方向排列。优选地，所述格栅自车身外侧往内侧向后倾斜，其倾角为40°。当进风格栅的倾角为40°时，亦即外侧的空气沿着40°往下倾斜地进入舱内，此时进入中冷器换热边界的空气速度矢量与的温度梯度矢量较匹配，散热器和中冷器的空气速度和温度梯度矢量夹角β平均值皆较小，在空气的流速提高的同时，与其换热边界温度梯度大值相对应，符合换热边界双矢量最优匹配强化散热原则。本技术的一个优选方案，其中，所述散热器总成与进风格栅为一体式结构，这样可以尽可能避免漏流，确保从进风格栅进入的空气能全部依次流经中冷器和散热器(散热器总成)，有效冷却热源。本技术的一个优选方案，其中，所述散热器总成的出风端朝向发动机本体的进气歧管，相对于现有的技术，参见图1，中冷器和散热器的排列方向与进风格栅所在的侧面垂直，当空气从侧面的进风格栅进入舱内后，由于进风格栅与发动机本体设有隔板，该隔板阻挡住进风，对发动机本体的散热效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有强化散热结构的客车发动机舱，其特征在于，包括用于往舱内通入冷却空气的进风格栅和用于对发动机本体和增压后的空气进行冷却降温的散热器总成，所述散热器总成的冷却空气流向与客车车身长度的方向垂直，且散热器总成的进风端正对着设置在客车车身的侧面的进风格栅。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有强化散热结构的客车发动机舱，其特征在于，包括用于往舱内通入冷却空气的进风格栅和用于对发动机本体和增压后的空气进行冷却降温的散热器总成，所述散热器总成的冷却空气流向与客车车身长度的方向垂直，且散热器总成的进风端正对着设置在客车车身的侧面的进风格栅。


2.根据权利要求1所述的具有强化散热结构的客车发动机舱，其特征在于，所述进风格栅包括进风口和格栅，所述格栅和进风口均为多个，相邻两个格栅之间的间隙构成所述进风口；多个格栅沿着车身的长度方向排列。


3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：区嘉洁，李礼夫，张忠波，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：新型
国别省市：广东;44