车用发动机热平衡研究进展与展望
柴油机热平衡研究现状及分析
• 32 •内燃机与配件柴油机热平衡研究现状及分析Present Situation and Analysis of Diesel Engine Thermal Balance陈陆洋®;梁志峰®;周广猛于;刘瑞林于(①陆军军事交通学院研究生管理大队;②陆军军事交通学院军用车辆系）摘要：发动机热平衡是指燃烧产生的热量分布到发动机各个系统和部分，并使得各部件温度趋于稳定的平衡状态，进行柴油机热平衡研究可以分析在不同工况下燃油燃烧释放出的总热量在柴油机中的分配情况，从系统集成角度来统筹分析柴油机中的能量转 换与流动传热过程，本文对发动机热平衡研究内容及发展趋势进行了简要介绍和分析。
Abstract : The ther^nal balance of the engine is the distribution of the heat generated by the combustion to the various systems andparts of the engine and the equilibrium temperature of the components tends to be stable . The study of the ther^nal equilibrium of the diesel engine can analyze the total heat released by the combustion of the fuel in different conditions . The paper analyzes the energy conversion and flow heat transfer process in the diesel engine from the point of view of system integration . In this paper , the research content and development trend of the engine thermal balance are briefly introduced and analyzed .关键词：发动机;热平衡;传热；热流量Abstract : engine ； heat balance ； heat transfer ； heat flow〇引言提高发动机的热效率是设计发动机的追求目标之一， 发动机在工作时有自己的最佳工作区间，若发动机工作温 度过高，会导致发动机热负荷增加，若工作温度过低，会使 得热效率下降。
发动机冷却系统论文：现代车用发动机冷却系统研究状况及发展趋势
现代车用发动机冷却系统研究状况及发展趋势刘德彬（黑龙江省动物卫生监督站）1概述冷却系统对发动机性能的影响日益显著。
目前，几乎所有的发动机强化都面临着如何解决高功率密度下的冷却及热平衡问题,既在提高输出功率的同时,又要兼顾油耗的经济性和排放的环保性。
这些都对冷却系统的性能提出了新的要求，开发高效、可靠、经济、环保的冷却系统,已成为发动机进一步实现技术突破的关键所在。
因此,采用先进的冷却系统设计理念,应用柴油机现代设计技术提出设计规范与策略,对推动柴油机冷却系统技术进步具有重要的研究价值。
目前,发动机冷却系统的发展趋势主要有以下几个方面：2冷却系统的能控化目前,随着电子技术和计算机技术的广泛应用和飞速发展,电部件技术日趋成熟，传统被动式的发动机冷却系统正在走向智能化和自动化。
传统冷却系统不能更全面的适应发动机实际运行时的冷却需求，从而无法实现对发动机水温在全运行工况内的合理控制。
然而，采用电子驱动及控制技术，可以通过传感器和计算机芯片根据实际的发动机温度控制运行,从而提供最佳的冷却介质流量,降低能耗,提高效率。
例如，Hoon Cho等人用电控冷却水泵取代传统机械水泵,利用试验和模拟对比分析发现,通过控制水泵转速并提高电控水泵效率,功率消耗降低量超过87%,若将水泵转速提高至最大值时,可降低散热器尺寸超过27%,对提升发动机性能和燃料经济性潜力很大[1]。
可见，电控冷却系统一方面可以通过精确、自动地调节冷却液的温度,把发动机的工作温度控制在最佳范围,延长发动机的使用寿命,提高发动机的工作效率,降低发动机的故障率；另一方面，还可根据汽车的行驶速度、发动机的冷却水温来综合控制冷却系统,从而达到降低油耗和提高发动机可靠性的效果。
3温度设定点的合理调节冷却系统设定的冷却温度是以满负荷时最大散热率为基础，因此，可以通过改变冷却液温度设定点来改善发动机和冷却系统在部分负荷时处于不太理想状态时的性能。
升高或降低温度点在不同情况下各有优长。
某车型发动机热平衡能力优化及试验验证
某车型发动机热平衡能力优化及试验验证发布时间：2021-07-20T03:19:16.711Z 来源：《中国科技人才》2021年第10期作者：苏志亮[导读] 随着整车排放标准的日益提高，发动机国六排放技术、EGR、缸盖集成式排气歧管等技术的引入，大大增加了散热系统的热负荷，这就对整车热平衡性提出更高的要求，热平衡能力提升无疑是巨大的挑战。
北京汽车集团越野车有限公司北京 101300摘要：整车热平衡性能是汽车热管理的一项重要内容，也是汽车重要的性能开发项目。
某款发动机热平衡不理想，冷却液温度不能达到稳定状态，一直上升，从而触发发动机的热保护而切断空调、更甚者发动机限扭，或者即便稳定，但发动机的冷却液不能处于最佳的工作状态，空调切断乘员舒适性很差。
通过仿真分析并经过试验验证，改进优化提高散热能力，有效的降低了发动机冷却液温度，满足了设计及使用要求。
关键词：热平衡；试验；冷却温度；一、概述1.1整车热平衡汽车热平衡定义：即汽车各系统、总成、零部件的温度与环境温度的差值达到稳定，使汽车各部分均在合理或理想的工作温度环境中运转。
整车热平衡性能是越野车的一个很重要性能指标，涉及众多因素，包括发动机热管理系统、整车空调系统、动力总成冷却系统等各系统的匹配，同时还需兼顾内外饰造型、空气动力学等，是越野车发挥越野能力的重要保障。
随着整车排放标准的日益提高，发动机国六排放技术、EGR、缸盖集成式排气歧管等技术的引入，大大增加了散热系统的热负荷，这就对整车热平衡性提出更高的要求，热平衡能力提升无疑是巨大的挑战。
随着车辆综合性能不断提高，发动机舱热管理的优化设计技术已经成为当前汽车空气动力学数值分析领域的重点和难点之一。
要使整车性能得到充分发挥，就要保证发动机在所有工况下处于最适宜的温度范围内工作。
既要防止发动机过热，又要防止发动机过冷。
针对整车热平衡试验，发动机过热的危害主要包括以下内容：1：发动机温度过高，充气效率降低，发动机功率下降，动力不足；2：发动机温度过高，加大早燃和爆燃的倾向趋势；3：发动机温度过高，运动件易损毁，磨损加剧；4：发动机温度过高，车辆润滑恶化，加剧磨损；5：发动机温度过高，零部件机械性能降低；影响发动机热平衡能力或者影响发动机冷却系统温度过高的原因及主要因素：1：前期的仿真计算发动机的发热量高于实车：发动机自身热量的释放、排气系统的热量、EGR 和变速箱油冷发热量较高等；2：发动机冷却水流量不足：发动机冷却水泵扬程偏小，散热器及管路流阻偏大；3：散热器散热能力不足：散热器芯体散热量不足，水阻和风阻大，有效散热面积偏小；4：进风量不足：进气格栅开口比不足，前端冷却模块布置结构不合理，前端密封不足有热回流等；5：冷却风扇：冷却风量不足，冷却风扇风机功率不足；在车辆满载、恶劣工况情况下，散热系统必须满足最大热负荷工况散热的需要，这就需要解决最大散热量与散热水泵，散热器及散热风扇的匹配问题，并在最有匹配条件下进行零部件的统一设计，目前此类热平衡问题的普遍解决的方法如下：1：提高散热器散热能力：加大散热器散热面积，加大水箱。
商用车发动机热平衡试验研究与分析
商用车发动机热平衡试验研究与分析作者：暂无来源：《专用汽车》 2015年第11期郭威田业光朱向洪湖北三环专用汽车有限公司湖北十堰442000摘要：通过对商用车进行发动机热平衡试验，阐述了冷却系统对于水温及发动机性能的影响。
分析了发动机与整车匹配的重要因素及影响原因，对冷却系统优化的测试数据为日后设计工作具有一定的借鉴意义。
关键词：商用车发动机热平衡冷却系统中图分类号：G232: TH242 文献标识码：B文章编号：1004-0226(2015)11-0106-04第一作者：郭威，男，1987年生，助理工程师，现从事商用车产品试验与技术研发。
在目前的汽车技术背景下，节能的技术手段越来越多，运用在发动机技术上主要有两个层面，一个是提高发动机的热效率；另一个是改善发动机排放。
发动机热平衡研究是发动机热效率研究的重要组成部分。
它是从系统集成的角度分析发动机中的能量转换与流动传热过程，使发动机的各个系统（如进排气系统、冷却系统、润滑系统）与发动机匹配最优化，最大程度地提高发动机的热效率。
研究发动机热平衡相对直接的方式就是通过热平衡试验以及相关的模拟计算。
1发动机热平衡试验方法发动机热平衡试验方法主要为两种：一种是台架试验，另一种是整车道路试验。
发动机台架试验边界条件相对较容易控制，试验操作也较为方便。
然而整车道路试验条件较为苛刻，车辆须满足发动机在最大扭矩或最大功率状态下上坡行驶。
一般采用拖车方式，前后车选择合适的变速器挡位控制样车一直能保持最大扭矩输出，要求速度控制在20 km/h以内，持续里程约5 km。
在这种工况下监测发动机冷却液温度、中冷后进气温度等参数变化趋于稳定后整车达到的热平衡状态。
发动机各系统传感器的测量点如图1所示。
发动机冷却系统水温对于发动机的性能产生重大影响。
发动机冷却系统水温过低，容易引起废气排放变差，零部件加剧磨损，输出功率减小，则会缩短发动机的使用寿命；然而水温过高同样能引起发动机的磨损，使可靠性能下降。
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 。
发动机的热平衡
发动机的热损失
热损失
指燃料燃烧产生的热量在发动机运行过程中，以各种形式 散失到大气中，无法被有效利用的部分。降低热损失可以 提高发动机效率。
主要形式
热损失的主要形式包括冷却损失、排气损失、机械损失和 辐射损失等。
技术措施
降低热损失的技术措施包括改善散热系统设计、优化燃烧 室和缸内设计、采用轻量化材料、改进润滑和密封技术等。
油冷散热
利用机油循环将发动机热 量传递给机油散热器，再 通过散热器将热量散发到 空气中。
发动机热平衡的调节
调节冷却液流量
通过调节冷却液泵的转速或节流 阀的开度，控制冷却液流量，以
调节发动机的散热量。
调节风扇转速
通过调节风扇的转速，控制散热器 的散热量，以调节发动机的散热。
调节节温器
节温器可以根据发动机水温自动调 节冷却液的流向，以实现发动机温 度的自动调节。
分析
对比不同工况下的数据，分析发动机 热平衡的变化规律，探究影响发动机 热平衡的因素。
实验结论与建议
结论
通过实验研究，得出发动机热平衡的 影响因素及变化规律，为优化发动机 性能提供理论支持。
建议
针对实验结果，提出改进发动机热平 衡的措施，提高发动机效率、降低能 耗和减少排放。
THANKS
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发动机的热平衡
• 发动机热平衡概述 • 发动机的热源与散热 • 发动机的热平衡分析 • 发动机热平衡的优化 • 发动机热平衡的实验研究
01
发动机热平衡概述
发动机热平衡的定义
01
发动机热平衡是指发动机在工作 过程中，各部分温度达到相对稳 定的状态，使得发动机能够持续 、稳定地运行。
02
发动机热平衡是发动机性能的重 要指标，它涉及到发动机的效率 、可靠性、寿命和排放等多个方 面。
现代车用发动机冷却系统研究状况及发展趋势
混动汽车的发动机热管理与能量利用研究展望
混动汽车的发动机热管理与能量利用研究展望随着全球对环境保护意识的提高，能源危机的日益加剧以及对汽车尾气排放的要求越来越严格，混动汽车作为一种高效节能、环保的交通工具逐渐受到了广泛关注。
然而，混动汽车发动机的热管理与能量利用仍然是制约其发展的关键问题之一。
本文将对混动汽车发动机热管理与能量利用的研究现状进行展望，并探讨未来的发展方向。
一、热管理的重要性混动汽车的热管理是指通过合理调节发动机的温度和热量分布，达到提高燃烧效率、降低能量损失的目的。
热管理直接影响混动汽车的燃油经济性、动力性能以及排放水平，在提高整车效能方面具有重要作用。
目前，常见的混动汽车热管理系统包括冷却系统、暖通空调系统以及座椅加热系统。
其中，冷却系统是最基本、最关键的热管理系统，它通过循环冷却剂调节发动机温度，维持在适宜的工作范围内。
而暖通空调系统则通过控制发动机的加热和空调功能，提供舒适的驾乘环境。
座椅加热系统主要是为乘客提供冬季驾乘的舒适性。
二、能量利用的挑战与展望1. 应用先进的发动机技术在混动汽车的热管理与能量利用方面，应用先进的发动机技术是发展的关键。
传统汽车发动机在能量利用上存在一定的浪费，热量和动力的利用率有待提高。
因此，采用具有高效燃烧和废热利用技术的发动机是提高混动汽车能量利用率的有效途径。
目前，涡轮增压技术、缸内直喷技术以及可变气门正时技术等都可以显著提高汽车发动机的燃烧效率和动力输出。
此外，采用废热回收技术，将发动机废气中的余热转化为电能或热能，进一步提高能量利用率。
2. 利用混电系统协同工作混动汽车通过混合动力系统实现发动机和电动机的协同工作。
发动机主要负责提供动力，而电动机则通过能量回收和辅助驱动等方式提供帮助。
在能量利用方面，合理利用混电系统的协同作用，将发动机和电动机的能量互补利用最大化，是提高混动汽车能量利用率的重要途径。
通过强化混电系统的能量管理，提高电池的充放电效率，优化能量流动和能量回收的控制策略，可以实现更高效的能量利用。
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在传统的发动机热平衡研究中，是以试验为基础，
图1
随着计算机与信息技术快速发展，逐渐实现了以计算仿真的发动机热平衡研究。
这种发动机热平衡研究方法不仅能够实现预先研究，在设计初期阶段进行发动机性能预测与分析、优化实现，并且不受条件限制，能够在各种气候条件与发动机工况下对其性能进行仿真研究，具有信息丰富以及成本低、周期短等特点。
2车用发动机热平衡研究现状与进展分析
2.1发动机工作过程及零部件热行为研究
首先，在以发动机零部件为主的发动机热平衡研究中，是从各种不确定参数对整体性能的影响层面出发，通。