浅析发动机的热平衡
装载机动力系热平衡探讨
装载机动力系热平衡探讨前言装载机是一种在工业、农业和建筑领域广泛使用的运载设备，主要用于运输和搬运各种物品。
在实际运作过程中，装载机需要消耗大量的能源，由于能源效率的限制，装载机会产生大量的热量。
如果不能及时处理这些热量，会导致装载机发生故障，影响工作效率和工作安全。
因此，研究装载机的热平衡问题具有重要的理论和实际意义。
装载机主要热源装载机主要热源包括以下几个方面：发动机装载机发动机是使装载机进行各项功能操作的关键动力系统，同时也是产生热能的主要源泉。
由于发动机在工作时会将燃油燃烧，因此会产生大量的热能，其中闲置时的热能损失更为严重。
液压系统装载机的液压系统中循环的液体经常需要流过倍压泵并被泵送至液压缸。
液压系统中不断流动的液体，摩擦和其他差异会产生热能，其中，摩擦产生的热能在涉及到提高液体的压力或减缓液体速度的情况下更为显著。
车架装载机车架是由钢板制成的，因此具有很好的导热性。
当车架和引擎运作时，车架会吸收并传递热量。
车架上运转设备所产生的热量也会导致车架的温度升高，增加了车架的散热需求。
操纵区操纵区主要包括驾驶室和仪表板。
驾驶室的温度取决于发动机和液压系统中的热量传递，而仪表板上的电子设备在长时间运行时也会产生大量的热量。
热平衡方案为了实现装载机的热平衡，需要采取以下的措施：提升发动机的燃油效率通过提高发动机的燃油效率，可以减少发动机在运行中产生的热量，从而降低部分热量误导造成的不必要损耗。
这可以通过更好的机械设计和更有效的燃油燃烧实现。
设计合理的液压系统减少摩擦损失，防止垃圾、污染物等杂质进入液压系统，以避免对管道、阀门和其他液压元件的损伤和摩擦。
此外，可以在液压系统的循环中使用冷却器来降低温度。
降低车架的温度降低车架的温度，有效地减少了装载机周围的温度，并有助于减少车架的热量损失。
通过增加车架表面积和使用低温油漆等方法，减少发动机、液压系统和其他设备将热量向周围环境散发。
优化操纵区减少驾驶室内的热量，通过隔热材料和低温材料支撑防潮片等方法，减少能量流失。
发动机冷却系统热平衡整机试验探析
发动机冷却系统热平衡整机试验探析发布时间：2021-07-01T15:31:10.693Z 来源：《科学与技术》2021年7期作者：马化[导读] 在对车辆整体进行研究的过程中，发动机冷却系统在何种情况下能够达到合适的热平衡点，这是保障车辆能够安全、马化陕西中联西部土方机械有限公司陕西渭南 714000摘要：在对车辆整体进行研究的过程中，发动机冷却系统在何种情况下能够达到合适的热平衡点，这是保障车辆能够安全、平稳运行的关键因素，因此应当对其进行深入研究。
本文从发动机冷却系统工作时产生的问题以及如何达到发动机冷却系统的热量平衡等方面进行深入研究。
在开展试验研究的过程中，其关键环节是如何能够快速发现发动机冷却系统热平衡整机的特点，并将发动机冷却系统热平衡整机性能进行提高，最终达到减少工程车辆因发动机冷却问题而产生的消耗，并提高该产品在同类市场中的竞争力。
本文结合实际情况对发动机冷却系统热平衡整机试验进行了进一步的研究和分析。
关键词：发动机；冷却系统；热平衡引言当前，由于我国的工程车辆保有量正在不断增多，因此工程机械也正在高速发展，在此情况下，多数生产厂商在设计车辆的发动机时，采用了更加紧凑的设计并且提高了发动机的功率。
发动机俗称车辆的“心脏”，是车辆的重要输出设备，它是由冷却液的内外循环来实现的，但其实际上是一种热量交换和能量转换的装置，它的工作原理是当发动机达到一定温度时，它可以进行燃烧并且对外界产生积极作用，但这种温度应当在合理范围内，发动机冷却系统对发动机具有重要作用。
冷却系统的作用是当车辆零件受热后，能够快速的把那部分热量散发出去，这样可以保证发动机在最佳状态下工。
发动机的热量平衡是车辆能够安全运行的关键因素，发动机内的热量达到平衡后，能够避免发动机因为过热而产生的机器零部件变形，同时也能避免因为过冷而产生的燃油量增加，因此应当加强对发动机冷却系统热平衡整机的试验探究，这样能够充分了解当发动机达到何种温度时，它能够保证汽车的良好运行。
柴油机高原热平衡控制技术浅析
柴油机高原热平衡控制技术浅析邮编265200一、柴油机高原热平衡问题热平衡性能对柴油机的动力性、经济性、排放性能、可靠性及耐久性等有很大影响。
柴油机高原热平衡问题是影响柴油机高原性能发挥的重要制约因素之一。
在高原地区，由于柴油机热负荷增大以及冷却系统散热性能明显降低，使得在平原地区运行良好的柴油机，在高原地区使用时出现了一系列热平衡问题。
例如，柴油机的排温升高，冷却液和润滑油温度偏高。
出现这些问题的根本原因是设计冷却系统时未充分考虑高原环境对柴油机热平衡性能的影响，导致冷却系统的高原环境适应性差，柴油机的热平衡性能不能满足高原地区的使用要求。
二、柴油机高原热平衡研究现状目前，我国柴油机冷却系统普遍采用蜡式节温器、机械驱动冷却水泵和冷却风扇。
传统的冷却系统适应环境和工况变化能力较差，无法按柴油机的冷却需求调节冷却介质的流速和流量，很难保证柴油机在高原环境条件和全部工况范围内的最佳冷却性能，难以使柴油机在最佳的温度下工作，实现柴油机冷却水温的精确控制。
2000年以来，国内主流发动机企业及相关科研机构针对发动机高原热负荷大、水箱易“开锅”等问题，开展了降低发动机热负荷、强化冷却系统散热能力以及冷却系统控制技术等研究。
（一）发动机热负荷控制采用中冷技术可以降低增压发动机的热负荷，通过大幅度降低进入气缸的空气温度，从而降低柴油机涡轮前后排温。
上海柴油机股份有限公司对G6135ZG和D6114Z高原增压柴油机在海拔5800m进行高原实地台架试验时，加装中冷器后，额定工况和最大转矩工况下涡轮前排气温度下降40℃~60℃，其他性能亦有较大改善。
（二）强化冷却系统散热能力强化冷却系统散热能力的主要措施有：加大水泵和风扇的流量、增大散热器和水箱的散热面积、采用封闭加压冷却系统等。
徐州装载机厂在ZL50GH高原型装载机上采用全密闭加压水冷散热器，加大散热面积，确保了整机在高原地区的热平衡要求。
（三）冷却系统控制技术近几年随着电控技术的发展，国内外高校和汽车企业对发动机冷却系统智能控制技术进行了大量研究。
内燃机热平衡
内燃机热平衡内燃机热平衡是指内燃机在工作过程中，各种热量的流动和转化达到平衡状态。
内燃机是一种将化学能转化为机械能的装置，其工作过程中会产生大量的热能。
为了提高内燃机的效率和性能，需要对内燃机的热平衡进行控制和优化。
内燃机的热平衡主要包括热输入、热输出和热损失三个方面。
热输入是指内燃机吸收的燃料的热量，热输出是指内燃机输出的有效功和废热的总和，热损失是指内燃机在工作过程中由于各种原因而损失的热量。
热输入是内燃机的热平衡的基础，也是内燃机输出功的来源。
热输入主要取决于燃料的热值和燃料的消耗量。
燃料的热值是指单位质量燃料所释放出的热量，燃料的消耗量是指单位时间内燃料的消耗量。
燃料的热值越高，单位时间内燃料的消耗量越大，热输入就越高。
热输出是内燃机的热平衡的重要指标之一，也是内燃机性能的重要指标之一。
热输出主要包括有效功和废热两部分。
有效功是指内燃机输出的机械功，废热是指内燃机输出的除有效功以外的其他热量。
有效功的大小取决于内燃机的工作参数和工作状态，废热的大小取决于内燃机的热机制和热损失。
热损失是内燃机热平衡的主要影响因素之一，也是内燃机效率的主要影响因素之一。
热损失主要包括三个方面：机械损失、冷却损失和放热损失。
机械损失是指内燃机在工作过程中由于摩擦、密封等原因而损失的热量，冷却损失是指内燃机在工作过程中由于冷却介质的流动而损失的热量，放热损失是指内燃机在工作过程中由于传热和辐射而损失的热量。
降低热损失是提高内燃机效率的重要途径之一。
为了实现内燃机的热平衡，需要采取一系列的措施。
首先，要优化内燃机的工作参数和工作状态，使其在最佳工作区域内工作，提高有效功的输出。
其次，要改进内燃机的热机制和热传递方式，减小热损失。
例如，可以采用先进的燃烧技术和高效的冷却系统，提高燃料的利用率和冷却效果。
此外，还可以采用余热回收技术，将废热转化为有效热能，提高热输出。
最后，要进行严格的热平衡测试和分析，及时发现和解决热平衡不良的问题，保证内燃机的正常工作和高效运行。
车辆热管理开发基础—发动机热平衡试验
车辆热管理开发基础—发动机热平衡试验发动机热平衡试验对热管理工程师都或多或少了解，尤其是做一维匹配计算冷却系统性能设计时，它是一个必要条件。
发动机热平衡试验对一维仿真分析的基本要素，一维模型的建立，以及散热器选型、冷却模块布置、机舱进气格栅开口大小都离不开发动机散热量这个基本数据，它也是热管理开发的核心参数。
但是在实际过程中，各个整车厂或研究院往往把这部分工作交给动力总成或发动机研发部门负责，因为信息沟通或是发动机试验工程师往往不是特别了解热管理开发，发动机热平衡试验的数据就会出现使用不当的情况，引起严重后果。
如何进行发动机热平衡试验，并且获得有效的试验数据？小编下面介绍下发动机热平衡试验的内容、工况及试验过程中的注意事项。
试验目的通过试验得到某型号发动机的热平衡情况，需要测试动力总成的热源分配比例，为车辆热管理开发及优化设计提供边界条件。
试验内容：先对发动机进行磨合，将管路及换热器接近原车布置好，如图。
然后拉出发动机的外特性曲线（转速、扭矩、功率）。
通过外特性曲线我们可以知道该发动机的状态是否正常，比如出现扭矩上不去等异常情况，这就需要我们及时联系发动机工程师。
另外还需要与标定工程师确定发动机ECU的版本号，叫他刷最新的版本。
否则你辛辛苦苦地做完热平衡试验，标定工程师告诉你ECU版本错了，你会死的很惨。
最后对试验数据进行整理、换算、计算、分析确定各个冷却系统支路流量、发热量及总散热量。
然后就是通过外特性曲线将发动机的扭矩分成几个重要的点。
比如转速1000、1500、1800、2000、3000，对应的扭矩50、90、120、150、180（举例）。
接下来就是测量发动机全工况下的热平衡数据，即不同发动机转速、不同节气门开度、对于的扭矩点工况下，发动机的冷却液发热量.。
发动机热平衡试验方法
计算
％ ｑ 中冷＝（Ｑ 中冷／Ｑ 总）×１００％
计算
％ ｑ 残余＝（Ｑ 残余／Ｑ 总）×１００％
计算
ｋＷ
实测
ｋｇ／ｈ
实测
１４ 燃油质量流量 １５ 燃料低热值 １６ 排气流量 １７ 涡轮出口排气温度 １８ 环境温度 １９ 排气的比定压热容 ２０ 冷却液流量 ２１ 发动机出水温度 ２２ 发动机进水温度 ２３ 冷却液的比定压热容 ２４ 发动机进气质量流量 ２５ 中冷器进口处进气温度 ２６ 中冷器出口处进气温度 ２７ 进气的比定压热容
Ｑｅ
l 进气中冷带走的热量 Ｑ 中冷
Ｑ冷却液
l 残余热量 Ｑ 残余
２．２ 发动机热平衡方程 发动机热平衡方程：
Ｑ 总＝Ｑｅ＋Ｑ 排气＋Ｑ 冷却液＋Ｑ 中冷＋Ｑ 残余 热平衡方程中的各项，用占燃料燃烧产生的总热量 Ｑ 总的百
分比表示，则有： ｑｅ＋ｑ 排气＋ｑ 冷却液＋ｑ 中冷＋ｑ 残余＝１００％
３．１ 需要测量的试验参数和对测量精度的要求
表 2 需要测量的试验参数和对测量精度的要求
序号
参数
符号
单位
１ 燃油消耗量
Ｇｆ
ｋｇ／ｈ
２ 发动机进气质量流量
Ｇ 进气
ｋｇ／ｓ
３ 冷却液流量 ４ 环境温度 ５ 中冷器进口处进气温度 ６ 中冷器出口处进气温度 ７ 发动机出水温度 ８ 发动机进水温度 ９ 涡轮出口排气温度
ｑ 残余应不超过 ５％。否则，说明测量的参数不准确，或试验条件控制有问题，应解决问题后重新测量、计算。
４ 试验报告
按 ＧＢ／Ｔ １８２９７－２００１《汽车发动机性能试验方法》推荐的内容和格式编制试验报告。
211089217_汽车发动机热平衡分析与优化
- 52 -工 业 技 术0 引言汽车发动机燃料燃烧产生的热转换是一种高效的能量，这些能量一部分被传递到发动机的冷却介质中，另一些则是通过废气中的热传递和抵消了摩擦力的损耗。
该文根据内燃机热能特性、不同损耗和不同的能量分布来研究燃料总热量的利用情况。
在整个车辆中，发动机的冷却和机油与周围温度之间的关系保持平稳的现象就是所谓的“汽车热平衡”。
为了保证汽车发动机的热平衡，一般期望有效功占据的比重较大，这样能改善发动机的热效率。
从汽车的角度来看，一般期望能够在最短时间内使发动机的冷却和润滑油与外界的温差保持在一个合适的温度区间内。
汽车热平衡是汽车热管理的重要内容，也是汽车重要的性能开发项目。
如果热量不均衡，会导致冷却水的温度不能保持在一个较高水平，则会引起发动机的热保护，造成发动机的热阻，或者即使冷却水的温度是稳定的，但发动机的冷却液没有处于良好的工作温度，则会造成发动机的油耗和排放率均较差[1]。
1 汽车热平衡问题的根源车辆发动机冷却液所承载的能源转换的简化图如图1所示。
发动机水箱的冷却液体会从发动机中吸取热量，并通过散热回到发动机。
在散热装置中，热的冷却液经过散热片和冷气流进入热量交换。
一方面，当冷却液从发动机中排出后，由于其所带的热能不足，无法迅速排出，因此其温度会不断升高，无法得到控制。
即使从发动机中排出的冷却水能够携带大量的热，但是在散热器中的热交换很差，导致冷却液被风吸走得更多，更多的热会回到发动机中，导致发动机的冷却温度不断上升。
总之，如果不能通过高效的冷却液体将发动机的热带走并将其充分输送至大气中，则会产生大量的冷却液体，进而导致车辆无法达到热平衡。
2 发动机热平衡试验方法 发动机的热平衡测试分为台架测试和整车道路测试2种。
在发动机台架上进行试验时，边界条件比较好控制，测试和运行更方便。
但整车道路测试对汽车的性能要求很高，必须保证发动机在最大转矩和最大功率的情况下进行。
通常使用牵引模式，在前后车辆之间选取适当的档位来控制样车始终保持最大的转矩，并要求车速不超过20km/h ，续航里程大约5km 。
发动机水温热平衡
发动机水温热平衡是指发动机冷却系统中的水温在运行过程中保持恒定的状态，不过热或过冷。
这种平衡状态对发动机的性能和可靠性都非常重要。
保持发动机水温热平衡的关键是合理的冷却系统设计和运行管理：
1.冷却系统设计：冷却系统应根据发动机的热特性进行设计，包括选择合适的水泵、散热器和冷却液等。
冷却系统的管路、散热面积和散热性能要能适应发动机的热负荷和工作环境。
2.冷却液选择：选用合适的冷却液可以提供良好的热传导性能和抗腐蚀性能，同时也要注意冷却液的冰点和沸点范围，以适应不同的气候环境和工况要求。
3.水泵工作：水泵的工作要保持稳定，确保足够的冷却液循环量。
水泵的运转速度和冷却液的流量要合理匹配。
4.散热器清洁：定期清洁散热器，防止散热器受到油渍、尘埃或杂质的堵塞，影响正常散热。
5.温控系统管理：温控系统（如水温表、温度传感器等）的准确性和故障监测是保持水温热平衡的关键。
及时发现故障并采取相应措施，以防止发动机过热或过冷。
保持发动机水温热平衡不仅可以提高发动机的燃烧效率和动力性能，还有助于延长发动机和冷却系统的使用寿命，减少故障率。
同时，合理控制发动机水温也符合节能环保的理念，避免不必要的能源浪费和环境污染。