重卡上進行整車熱保護測試及應用研究

陳銀龍　田姍姍　張永寧

【摘 要】本文針對國內某重卡在高溫環境下進行熱保護試驗，分析發動機最大扭矩轉速工況下、發動機額定功率工況下、發動機中速全負荷工況下、發動機低速全負荷工況下、開啟整車上所有電器負載情況下及車輛滿載山路行駛30分鐘轉向20次以上整車的熱點分布情況，并找出在各種工況下的最大熱點，為整車設計開發提供技術支持。

【關鍵詞】重卡；高溫；熱保護；溫度分布

0 引言

伴隨著汽車制造業的高速發展，消費者對整車性能認識也逐步提高。其中整車過熱一直備受客戶尤其是重卡客戶的關注，例如發動機過熱會引起動力性下降、經濟性惡化、排放加劇；輪胎過熱會引起爆胎，更嚴重的會引起燒車。而整車熱保護試驗可以有效驗證整車的熱平衡能力，為分析整車產生過熱原因提供具體的詳實的數據，同時也為整車冷卻系統相關部件的改進和優化設計提供了技術支持。

1 整車熱保護測試方法

在重卡上整車持續過熱是不允許出現的，該問題得不到及時有效解決會嚴重影響整車性能及在消費者中品牌形象。為了滿足在高溫極限環境以及在各種極限工況下的熱適應性的要求，本文提出在高溫環境下的整車熱保護。

整車熱保護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動機輻熱的熱點分布情況，具體包括了發動機最大扭矩轉速工況下整車熱點分布、發動機額定功率工況下的熱點分布、發動機中速全負荷工況下的熱點分布及發動機低速全負荷工況下的熱點分布。第二階段主要是在常規工況下由于開啟整車上所有電器負載情況下的熱點分布。第三階段由于車輛滿載山路行駛30分鐘且轉向20次以上整車的熱點分布情況。

1.1 極限工況下由于發動機輔熱的熱場分布

1.1.1 發動機最大扭矩轉速工況測試及方法

被試車輛拖動負荷拖車平穩起步和緩慢加速，當被試車輛預熱到發動機冷卻液、發動機潤滑油溫度達到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個前進檔，以2或3檔；多于6小于等于9個前進檔，以3或4檔；多于9個前進檔，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，同時通過調節負荷拖車的行駛速度，達到控制被試車輛的發動機轉速穩定在最大扭矩轉速，轉速控制偏差在±2%或±50r/min（取兩者中較大者）以內，當發動機轉速穩定在最大扭矩轉速后，即以1s的時間間隔測量一次各點的溫度和壓力，當連續8分鐘各冷卻介質溫度與環境溫度的差值均無升高或下降的趨勢且變化在1℃以內時， 將油門踏板松到底在5秒之內迅速回到怠速，發動機怠速運行30s后停機，待發動機冷卻液溫度達到某一值不再升高后5分鐘該工況試驗結束。

1.1.2 發動機額定功率轉速工況測試及方法

重復1.1.1試驗方法，控制被試車輛的發動機轉速穩定在額定功率轉速，轉速控制偏差在±2%或±50r/min以內。

1.1.3 發動機中速全負荷工況測試及方法

重復1.1.1試驗方法，控制被試車輛的發動機轉速穩定在發動機最大扭矩最大轉速，轉速控制偏差在±2%或±50r/min以內。

1.1.4 發動機低速全負荷工況測試及方法

重復1.1.1試驗方法，控制被試車輛的發動機轉速穩定在發動機最大扭矩最小轉速-100rpm，轉速控制偏差在±2%或±50r/min以內。

1.2 開啟所有電器負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載（小燈→近光燈→遠光燈→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→室內燈→鼓風機→壓縮機離合器（空調A/C開關ON）），行駛3小時。即以1s的時間間隔測量一次各點的溫度。

1.3 滿載山路行駛、連續轉向下熱場分布

車輛滿載，山路行駛30分鐘以上，轉向不少于20次。以1s的時間間隔測量以下轉向器出油口殼體溫度、轉向油泵出油口殼體溫度、轉向油罐底部進出油口處溫度。

2 整車熱保護試驗分析

通過監測整車熱點分布，第一階段由于發動機輔熱整車熱分布情況（圖1）：

以上試驗數據分析可以看出整車上溫度最高的區域在發動機總成處，而發動機總成上溫度最高的區域在發動機排氣歧管處，溫度從高到低分布如下發動機排氣歧管、廢氣渦輪增壓器、整車排氣管，發動機運行工況中排氣溫度最高的區間在發動機轉速900-1000rpm、油門全開區間，隨著轉速的升高，溫度開始大幅下降。

第二、三階段試驗項目：

滿載山路、連續轉向下行駛液壓系統溫度變化（圖2）。

車輛行駛過程中，隨著方向盤進行轉向動作，轉向器出油口殼體溫度、轉向油泵出油口殼體溫度、轉向油罐底部進出油口處溫度都有所上升，其中轉向油罐底部進出油口處溫度最高到達80℃，轉向油泵出油口殼體溫度最高到達76℃，轉向器出油口殼體溫度最高到達75℃。

開啟所有電器負載主要關注點溫度變化（圖3）。

車輛靜止打開所有前組合燈1個小時后，前組合燈燈罩內溫度在122℃到達平衡，溫度不再上升。

3 結論

整車上溫度最高的區域在發動機總成處，而發動機總成上溫度最高的區域在發動機排氣歧管處，溫度從高到低分布如下發動機排氣歧管-廢氣渦輪增壓器-整車排氣管，發動機運行工況中排氣溫度最高的區間在發動機轉速900-1000rpm、油門全開區間，隨著轉速的升高，溫度開始大幅下降。車輛行駛過程中，隨著方向盤進行轉向動作，轉向器出油口殼體溫度、轉向油泵出油口殼體溫度、轉向油罐底部進出油口處溫度都有所上升，其中轉向油罐底部進出油口處溫度最高到達80℃，轉向油泵出油口殼體溫度最高到達76℃，轉向器出油口殼體溫度最高到達75℃。車輛靜止打開所有前組合燈1個小時后，前組合燈燈罩內溫度在122℃到達平衡，溫度不再上升。

本文提出了在重卡上進行整車熱保護試驗，通過大量的測試及數據的積累，給整車總布置設計提供了寶貴的建議，避免了由于熱量輻射導致線路的老化。

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