摘 要：某增压汽油机在交变负荷台架试验过程中出现机油冷却器油水混合问题，造成试验中断，所以基于试验数据确定分析工况，然后对该型号油冷器进行热应力及疲劳安全系数分析，最后提出优化方案，对优化方案进行分析，确定优化方案的有效性。

关键词：热应力;油冷器;优化分析

中图分类号：U464.1  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2019）16-108-02

Abstract： Oil-water mixing for the oilcooler of a gasoline engine in engine bed test， and the test was interrupted. The simula -tion working condition was got based on test data. Then the sterss analysis and fatigue analysis were carried out in order to get optimizting scheme. At last the simulation about optimizting scheme was carried out.

Keywords： Themal stress; Oil cooler; Optimum Design

CLC NO.： U464.1  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2019）16-108-02

前言

在高性能增压发动机上，由于热负荷较大，必须安装机油冷却器，实现防止润滑油温度过高的目的，保证油温平稳，实现润滑系统正常工作的目的[1]。目前常用的油冷器是利用发动机冷却水对机油进行冷却，冷却水和润滑油之间隔着一层金属壁[2]，所以存在高温润滑油和低温冷却水温差较大的现象，这就造成油冷器会产生冷热冲击，如果设计不合理就会造成油冷器破坏问题[3，4]。某增压汽油机在交变负荷试验过程中出现油冷器油水混合的问题，需要对原油冷器进行分析，确定破坏原因，同时提出优化方案，再次对优化方案进行分析验效果。

1 原方案油冷器分析

首先确定交变负荷试验中的恶劣工况，然后对原方案油冷器进行分析，确定结构薄弱位置是否与试验破坏位置相符。

具体工况如图1所示，该图为统计一个循环试验过程中油温和水温最大温差情况，根据温度分布可知，最大温差为65.3℃，同时确定该工况下机油流量为11.2L/min，水流量为12.7L/min，总的换热量为7.1kW。

以该工况为边界，对油冷器进行分析，得到油冷器温度场云图，如图2所示。将温度场数据映射到结构分析模型中，得到油冷器的变形量，如图3所示，根据变形量可知，顶板变形最大，最大变形量为0.153mm。同时按照高周疲劳分析方法进行油冷器安全系数分析，得到试验破坏位置的疲劳安全系数最低，为0.95，薄弱区域与试验破坏位置相符，疲劳安全系数低于1，结构存在破坏的风险，具体对比如图4所示，说明分析结果可靠，准确性较高。所以需要对原方案进行结构优化，以提高破坏区域的强度。

2 优化方案油冷器分析

根据图3变形量可知，顶板位置处的变形最大，且两侧变形比中间大，变形较大区域出现了油水混合问题。所以提出优化方案，对最上层顶板进行加厚处理，将顶板厚度增加0.5mm。再次基于相同工况对优化方案进行分析，得到优化方案的分析结果，其中最大变形量为0.132mm，变形量降低13%，机油冷却器热应力云图如图5所示，应力较大区域出

现在油冷器结构破坏位置，应力为46.5Mpa，与原方案相比降低约15%。根据疲劳安全系数结果可知，薄弱位置的疲劳安全系数为1.25，安全系数提升约30%，提升明显，说明优化方案对油冷器结构的改进效果明显。

3 结束语

本文是基于發动机产品开发过程中出现的试验问题开展的，通过对试验状态下的方案进行研究，首先机型温度场分析，然后将温度场数据映射到结构分析模型中，进行分析得到应力云图、变形量云图和疲劳安全系数云图，确定分析薄弱区域与试验破坏位置相符，同时分析确定优化方案，采用相同分析方法对优化方案进行分析，得到各云图结果，根据对比可知，优化方案安全系数提升明显，安全系数大于1，说明优化方案有效，可以解决油冷器因冷热冲击造成的油水混合问题。

参考文献

[1] 陈家瑞.汽车构造[M].北京：机械工业出版社，2011：254.

[2] 汤定国.汽车发动机构造与维修[M].北京：人民交通出版社，2010： 291.

[3] 董军启，陈江平等.车辆发动机冷却模块试验与仿真研究[J].内燃机工程，2008（25）：120-125.

[4] 刘佳鑫，王宝中等.发动机冷却系统性能评估方法及正向设计应用[J].车用发动机，2017（5）：53-58.