重卡上進(jìn)行整車熱保護(hù)測試及應(yīng)用研究

陳銀龍　田姍姍　張永寧

【摘 要】本文針對(duì)國內(nèi)某重卡在高溫環(huán)境下進(jìn)行熱保護(hù)試驗(yàn)，分析發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩轉(zhuǎn)速工況下、發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率工況下、發(fā)動(dòng)機(jī)中速全負(fù)荷工況下、發(fā)動(dòng)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(jì)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(duì)整車性能認(rèn)識(shí)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(dòng)機(jī)過熱會(huì)引起動(dòng)力性下降、經(jīng)濟(jì)性惡化、排放加??；輪胎過熱會(huì)引起爆胎，更嚴(yán)重的會(huì)引起燒車。而整車熱保護(hù)試驗(yàn)可以有效驗(yàn)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(shí)的數(shù)據(jù)，同時(shí)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(jì)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(shí)有效解決會(huì)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(yàn)分為兩個(gè)階段性試驗(yàn)，第一階段主要是在極限使用工況下由于發(fā)動(dòng)機(jī)輻熱的熱點(diǎn)分布情況，具體包括了發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩轉(zhuǎn)速工況下整車熱點(diǎn)分布、發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率工況下的熱點(diǎn)分布、發(fā)動(dòng)機(jī)中速全負(fù)荷工況下的熱點(diǎn)分布及發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)輔熱的熱場分布

1.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩轉(zhuǎn)速工況測試及方法

被試車輛拖動(dòng)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(dòng)機(jī)冷卻液、發(fā)動(dòng)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(yàn)要求的檔位后（小于等于6個(gè)前進(jìn)檔，以2或3檔；多于6小于等于9個(gè)前進(jìn)檔，以3或4檔；多于9個(gè)前進(jìn)檔，以5或6檔），緩慢將油門踏板踩到底，并在試驗(yàn)過程中保持不變，同時(shí)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(dòng)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在最大扭矩轉(zhuǎn)速后，即以1s的時(shí)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(shí)， 將油門踏板松到底在5秒之內(nèi)迅速回到怠速，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)行30s后停機(jī)，待發(fā)動(dòng)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(yàn)結(jié)束。

1.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率轉(zhuǎn)速工況測試及方法

重復(fù)1.1.1試驗(yàn)方法，控制被試車輛的發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)中速全負(fù)荷工況測試及方法

重復(fù)1.1.1試驗(yàn)方法，控制被試車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)低速全負(fù)荷工況測試及方法

重復(fù)1.1.1試驗(yàn)方法，控制被試車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在發(fā)動(dòng)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(dòng)燈→危險(xiǎn)報(bào)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(shí)。即以1s的時(shí)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(shí)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(yàn)分析

通過監(jiān)測整車熱點(diǎn)分布，第一階段由于發(fā)動(dòng)機(jī)輔熱整車熱分布情況（圖1）：

以上試驗(yàn)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(dòng)機(jī)總成處，而發(fā)動(dòng)機(jī)總成上溫度最高的區(qū)域在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管處，溫度從高到低分布如下發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管、廢氣渦輪增壓器、整車排氣管，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況中排氣溫度最高的區(qū)間在發(fā)動(dòng)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(yàn)項(xiàng)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(dòng)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(gè)小時(shí)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(dòng)機(jī)總成處，而發(fā)動(dòng)機(jī)總成上溫度最高的區(qū)域在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管處，溫度從高到低分布如下發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管-廢氣渦輪增壓器-整車排氣管，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況中排氣溫度最高的區(qū)間在發(fā)動(dòng)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(dòng)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(gè)小時(shí)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(yàn)，通過大量的測試及數(shù)據(jù)的積累，給整車總布置設(shè)計(jì)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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