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中冷器对非道路柴油机性能影响的对比研究

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黄晋

Summary：随着非道路移动工程机械发动机机功率的不断增加，为满足柴油机的动力性和经济性指标，对增压空的气冷却提出了越来越高的设计要求。本文通过场地试验的方法对比研究了水冷中冷器与空冷中冷器对某款装载机柴油机工作特性的影响。试验结果表明，水冷中冷器相比于传统的风冷中冷器能更有效的降低柴油发动机的进气温度：水冷中冷器在铲装作业和高速跑工况下增压空气平均出温分别比空冷中冷器低27.6%和10.5%，柴油机扭矩提升为1.6%和6.3%，并且油耗降低了4.0%和2.5%。相对进气压力对柴油机经济性指标有一定影响，适当增加进气压力可以减少油耗。

Abstract：Withtheincreasingenginepower，moreandmorestringentrequirementsareputforwardonthedesignofthechargeaircoolertoimprovethedynamicperformanceandeconomicindexofthedieselengine.Thispapercomparesandstudiestheinfluenceofwater-cooledintercoolerandair-cooledintercoolerontheworkingcharacteristicsofaloaderdieselenginethroughfieldtests.Itfoundthatthewater-cooledchargeaircoolercanmoreeffectivelyreducetheintakeairtemperaturethanthetraditionalair-cooledchargeaircooler.Andtheairtemperaturehasagreatinfluenceontheperformanceofturbochargeddieselenginepower.Underloadingandhigh-speedrunningconditions，theaveragechargeairtemperaturesofthewater-cooledchargeaircoolerare27.6%and10.5%lowerthanthatoftheair-cooledchargeaircooler，respectively.Thedieselenginetorquesareincreasedby1.6%and6.3%，andfuelconsumptionsarereducedby4.0%and2.5%.Therelativeairpressurealsoinfluencesthefuelconsumptionofthedieselengine，andasuitableincrementoftheinletpressurecanreducefuelconsumption.

關键词：水冷中冷器;空冷中冷器;柴油机动力性能;非道路移动工程机械;场地试验

0?引言

随着新国标的推广国家对非道路移动工程机械的排放要求越来越严格。为了提高进气效率并降低污染物排放，装备大功率柴油机的工程机械大多采用增压进气的方式[1]。采用增压进气技术可以解决发动机进气不足的问题，同款发动机加装涡轮增压装置后其输出功率和扭矩可增加大约20～40%[2]。目前，非道路移动工程机械的柴油机涡轮增压系统大多采用空冷式中冷器，这种中冷器具有成本低、工艺简单、可靠性高、易维护的特点[3]。但空冷式中冷器缺点也很明显，其入口与两侧气室容易出现涡流，空气流动均匀性不佳。水冷中冷器具备更高的单位体积换热量，且其增压空气流动管路较短的特点使其在乘用车上得到广泛应用[4]，比较有代表性的产品如大众公司的EA111和EA288系列涡轮增压发动机就将水冷中冷器与进气歧管集成在一起，大幅缩减中冷器体积并提升了整车性能;然而受技术和成本制约水冷中冷器在非道路移动工程机械领域的研究尚处于起步阶段，实际产品更是少之又少。本文以船厂用某型号装载机为载体，通过对搭载水冷中冷器与空冷中冷器的装载机试验数据的对比分析，研究了不同进气条件下柴油机的动力特性与经济特性，为装涡轮增压冷却系统的设计提供了新的思路。

1?中冷器数值模型初步分析

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