陳銀龍 田姍姍 張永寧
【摘 要】本文針對國內(nèi)某重卡在高溫環(huán)境下進(jìn)行熱保護(hù)試驗,分析發(fā)動機(jī)最大扭矩轉(zhuǎn)速工況下、發(fā)動機(jī)額定功率工況下、發(fā)動機(jī)中速全負(fù)荷工況下、發(fā)動機(jī)低速全負(fù)荷工況下、開啟整車上所有電器負(fù)載情況下及車輛滿載山路行駛30分鐘轉(zhuǎn)向20次以上整車的熱點(diǎn)分布情況,并找出在各種工況下的最大熱點(diǎn),為整車設(shè)計開發(fā)提供技術(shù)支持。
【關(guān)鍵詞】重卡;高溫;熱保護(hù);溫度分布
0 引言
伴隨著汽車制造業(yè)的高速發(fā)展,消費(fèi)者對整車性能認(rèn)識也逐步提高。其中整車過熱一直備受客戶尤其是重卡客戶的關(guān)注,例如發(fā)動機(jī)過熱會引起動力性下降、經(jīng)濟(jì)性惡化、排放加?。惠喬ミ^熱會引起爆胎,更嚴(yán)重的會引起燒車。而整車熱保護(hù)試驗可以有效驗證整車的熱平衡能力,為分析整車產(chǎn)生過熱原因提供具體的詳實的數(shù)據(jù),同時也為整車?yán)鋮s系統(tǒng)相關(guān)部件的改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計提供了技術(shù)支持。
1 整車熱保護(hù)測試方法
在重卡上整車持續(xù)過熱是不允許出現(xiàn)的,該問題得不到及時有效解決會嚴(yán)重影響整車性能及在消費(fèi)者中品牌形象。為了滿足在高溫極限環(huán)境以及在各種極限工況下的熱適應(yīng)性的要求,本文提出在高溫環(huán)境下的整車熱保護(hù)。
整車熱保護(hù)試驗分為兩個階段性試驗,第一階段主要是在極限使用工況下由于發(fā)動機(jī)輻熱的熱點(diǎn)分布情況,具體包括了發(fā)動機(jī)最大扭矩轉(zhuǎn)速工況下整車熱點(diǎn)分布、發(fā)動機(jī)額定功率工況下的熱點(diǎn)分布、發(fā)動機(jī)中速全負(fù)荷工況下的熱點(diǎn)分布及發(fā)動機(jī)低速全負(fù)荷工況下的熱點(diǎn)分布。第二階段主要是在常規(guī)工況下由于開啟整車上所有電器負(fù)載情況下的熱點(diǎn)分布。第三階段由于車輛滿載山路行駛30分鐘且轉(zhuǎn)向20次以上整車的熱點(diǎn)分布情況。
1.1 極限工況下由于發(fā)動機(jī)輔熱的熱場分布
1.1.1 發(fā)動機(jī)最大扭矩轉(zhuǎn)速工況測試及方法
被試車輛拖動負(fù)荷拖車平穩(wěn)起步和緩慢加速,當(dāng)被試車輛預(yù)熱到發(fā)動機(jī)冷卻液、發(fā)動機(jī)潤滑油溫度達(dá)到65℃以上后,將車輛變速箱切換到試驗要求的檔位后(小于等于6個前進(jìn)檔,以2或3檔;多于6小于等于9個前進(jìn)檔,以3或4檔;多于9個前進(jìn)檔,以5或6檔),緩慢將油門踏板踩到底,并在試驗過程中保持不變,同時通過調(diào)節(jié)負(fù)荷拖車的行駛速度,達(dá)到控制被試車輛的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在最大扭矩轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)速控制偏差在±2%或±50r/min(取兩者中較大者)以內(nèi),當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在最大扭矩轉(zhuǎn)速后,即以1s的時間間隔測量一次各點(diǎn)的溫度和壓力,當(dāng)連續(xù)8分鐘各冷卻介質(zhì)溫度與環(huán)境溫度的差值均無升高或下降的趨勢且變化在1℃以內(nèi)時, 將油門踏板松到底在5秒之內(nèi)迅速回到怠速,發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)行30s后停機(jī),待發(fā)動機(jī)冷卻液溫度達(dá)到某一值不再升高后5分鐘該工況試驗結(jié)束。
1.1.2 發(fā)動機(jī)額定功率轉(zhuǎn)速工況測試及方法
重復(fù)1.1.1試驗方法,控制被試車輛的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在額定功率轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)速控制偏差在±2%或±50r/min以內(nèi)。
1.1.3 發(fā)動機(jī)中速全負(fù)荷工況測試及方法
重復(fù)1.1.1試驗方法,控制被試車輛的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在發(fā)動機(jī)最大扭矩最大轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)速控制偏差在±2%或±50r/min以內(nèi)。
1.1.4 發(fā)動機(jī)低速全負(fù)荷工況測試及方法
重復(fù)1.1.1試驗方法,控制被試車輛的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在發(fā)動機(jī)最大扭矩最小轉(zhuǎn)速-100rpm,轉(zhuǎn)速控制偏差在±2%或±50r/min以內(nèi)。
1.2 開啟所有電器負(fù)載整車下整車熱場分布
車輛滿載,開啟整車上所有的電器負(fù)載(小燈→近光燈→遠(yuǎn)光燈→前霧燈→后霧燈→后照燈→踏步燈→制動燈→危險報警燈→閱讀燈→臥鋪燈→室內(nèi)燈→鼓風(fēng)機(jī)→壓縮機(jī)離合器(空調(diào)A/C開關(guān)ON)),行駛3小時。即以1s的時間間隔測量一次各點(diǎn)的溫度。
1.3 滿載山路行駛、連續(xù)轉(zhuǎn)向下熱場分布
車輛滿載,山路行駛30分鐘以上,轉(zhuǎn)向不少于20次。以1s的時間間隔測量以下轉(zhuǎn)向器出油口殼體溫度、轉(zhuǎn)向油泵出油口殼體溫度、轉(zhuǎn)向油罐底部進(jìn)出油口處溫度。
2 整車熱保護(hù)試驗分析
通過監(jiān)測整車熱點(diǎn)分布,第一階段由于發(fā)動機(jī)輔熱整車熱分布情況(圖1):
以上試驗數(shù)據(jù)分析可以看出整車上溫度最高的區(qū)域在發(fā)動機(jī)總成處,而發(fā)動機(jī)總成上溫度最高的區(qū)域在發(fā)動機(jī)排氣歧管處,溫度從高到低分布如下發(fā)動機(jī)排氣歧管、廢氣渦輪增壓器、整車排氣管,發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況中排氣溫度最高的區(qū)間在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速900-1000rpm、油門全開區(qū)間,隨著轉(zhuǎn)速的升高,溫度開始大幅下降。
第二、三階段試驗項目:
滿載山路、連續(xù)轉(zhuǎn)向下行駛液壓系統(tǒng)溫度變化(圖2)。
車輛行駛過程中,隨著方向盤進(jìn)行轉(zhuǎn)向動作,轉(zhuǎn)向器出油口殼體溫度、轉(zhuǎn)向油泵出油口殼體溫度、轉(zhuǎn)向油罐底部進(jìn)出油口處溫度都有所上升,其中轉(zhuǎn)向油罐底部進(jìn)出油口處溫度最高到達(dá)80℃,轉(zhuǎn)向油泵出油口殼體溫度最高到達(dá)76℃,轉(zhuǎn)向器出油口殼體溫度最高到達(dá)75℃。
開啟所有電器負(fù)載主要關(guān)注點(diǎn)溫度變化(圖3)。
車輛靜止打開所有前組合燈1個小時后,前組合燈燈罩內(nèi)溫度在122℃到達(dá)平衡,溫度不再上升。
3 結(jié)論
整車上溫度最高的區(qū)域在發(fā)動機(jī)總成處,而發(fā)動機(jī)總成上溫度最高的區(qū)域在發(fā)動機(jī)排氣歧管處,溫度從高到低分布如下發(fā)動機(jī)排氣歧管-廢氣渦輪增壓器-整車排氣管,發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況中排氣溫度最高的區(qū)間在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速900-1000rpm、油門全開區(qū)間,隨著轉(zhuǎn)速的升高,溫度開始大幅下降。車輛行駛過程中,隨著方向盤進(jìn)行轉(zhuǎn)向動作,轉(zhuǎn)向器出油口殼體溫度、轉(zhuǎn)向油泵出油口殼體溫度、轉(zhuǎn)向油罐底部進(jìn)出油口處溫度都有所上升,其中轉(zhuǎn)向油罐底部進(jìn)出油口處溫度最高到達(dá)80℃,轉(zhuǎn)向油泵出油口殼體溫度最高到達(dá)76℃,轉(zhuǎn)向器出油口殼體溫度最高到達(dá)75℃。車輛靜止打開所有前組合燈1個小時后,前組合燈燈罩內(nèi)溫度在122℃到達(dá)平衡,溫度不再上升。
本文提出了在重卡上進(jìn)行整車熱保護(hù)試驗,通過大量的測試及數(shù)據(jù)的積累,給整車總布置設(shè)計提供了寶貴的建議,避免了由于熱量輻射導(dǎo)致線路的老化。
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