車用發動機熱平衡研究進展與展望

楊春浩，劉瑞林，陳陸洋，張眾杰，焦宇飛

?

車用發動機熱平衡研究進展與展望

楊春浩1，劉瑞林2，陳陸洋2，張眾杰2，焦宇飛2

（1.海軍工程大學，武漢 430033；2.軍事交通學院，天津 300161）

以發動機熱量分配、熱負荷及冷卻系統智能控制為切入點，綜述了車用發動機熱平衡研究的現狀，并探討了進一步的發展方向。指出針對我國特殊的高原環境，進行極端工作環境下熱量分配變化規律的研究、發動機熱平衡模擬試驗技術研究、開展高原環境柴油機冷卻系統智能控制研究，以最優化匹配散熱需求是未來發動機熱平衡研究的方向。

車用發動機；熱平衡；熱量分配；熱負荷；冷卻系統智能控制

提高發動機熱效率，減少污染物排放一直是發動機研究的兩個重要方向[1]，進行發動機熱平衡研究，優化熱量分配，是提高發動機熱效率、改善經濟性和可靠性的重要技術手段之一[2]。車用發動機熱平衡研究旨在通過對發動機的熱量分配、熱負荷、冷卻系統散熱等過程的分析，優化子系統與發動機匹配，在保證動力性、經濟性、可靠性的同時，最大程度地改善熱量分配，減少有害物排放，提高發動機的熱效率[3]。研究表明，進行發動機熱平衡研究，優化熱量分配，可提升熱效率8.5%[4]，降低30%的NO排放量[5]，減少發動機預熱時間80%以上[6]。

文中以發動機熱量分配、熱負荷及冷卻系統智能控制為切入點，綜述了國內外車用發動機熱平衡研究現狀及發展趨勢。

1 車用發動機熱平衡研究現狀

熱平衡研究旨在基于對發動機工作過程熱量傳遞和分配情況的探究，以降低高溫部件熱負荷，提高發動機熱效率[7]。隨著內燃機強化程度的不斷提高，其零部件的熱負荷也隨之增加，因此對零部件熱負荷和可靠性的分析有著重要意義。冷卻水帶走熱量占燃料放熱總量的20%~30%，從循環熱效率的角度出發，希望盡量減少冷卻系統散熱量，但零部件熱負荷與其可靠性對冷卻系統散熱量產生限制，這就要求盡可能優化內燃機冷卻系統，減少傳熱損失，提高發動機熱效率。因此熱量分配、熱負荷、冷卻系統智能控制是發動機熱平衡研究的重點。

1.1 熱量分配研究

進行熱量分配研究，分析并改善燃油燃燒后各子熱量的分配情況，提高發動機熱效率。研究方向主要集中在穩態工況，隨著研究深入，為增強發動機瞬態響應特性，提高車輛極端環境適應性，在過渡工況下控制各系統溫度盡快達到最佳工作狀態、優化極端工作環境下熱量分配的研究需求逐漸提高[8]。

1.1.1 穩態熱量

目前，大多數研究集中在穩態工況，試驗基于熱平衡方程[9]：

式中：Qt為燃料完全燃燒產生的熱量，kW；Qe為轉化為有效功的熱量，kW；Qw為傳入冷卻介質的熱量，kW；Qo為機油帶走的熱量，kW；Qr為損失到排氣中的熱量，kW；Qres為余項損失，kW。研究的一般過程是基于發動機熱平衡試驗，測量燃料燃燒各子熱量分配，確定發動機性能提升的研究方向，如圖1所示[7]。

20世紀30年代[10]，國外學者及機構開始對汽油機的熱平衡進行相關的試驗研究，目前研究主要集中在燃用混合燃料、采用陶瓷隔熱等技術后對發動機熱量分配及排放的影響[11-13]。Yuksel[14]進行了摻氫汽油對四沖程V4發動機熱量分配影響的研究，Taymaz[15]使用陶瓷襯套以優化發動機熱量分配，發現陶瓷隔熱發動機中冷卻水帶走的熱量減少，排氣帶走的熱量相應增加。Pang等人[4]開發了一套可變調節的柴油機冷卻系統以更合理地分配發動機熱量，應用該系統NO的排放量最高降低30%。Gharehghani[5]在天然氣發動機上進行熱平衡試驗，發現相比于自然吸氣發動機，發動機燃用天然氣并使用渦輪增壓系統，熱效率提高8.5%。

在發動機熱量分配研究中，國內學者也開展了大量的研究工作，并通過燃用摻混燃料以優化熱量分配，提高了發動機熱效率[16]。韓冰[17]基于TY1100型柴油機熱量分配試驗，總結了柴油機運行參數對熱量分配的影響規律。以此為基礎，姚波[18-19]研究了柴油與碳酸二甲酯（DMC）混合燃料對發動機熱量分配的影響，發現15%～20%為DMC的最優摻混比例，此時熱效率提高3%。

1.1.2 瞬態熱量

在發動機過渡工況中，需要控制冷卻系統散熱量，使各系統溫度盡快達到最佳工作狀態，因此過渡工況的熱平衡試驗也是發動機熱管理技術的研究重點[20]。

在過渡工況中，以暖機工況為主要研究對象，與穩定工況熱平衡試驗不同，暖機過程需要測量機體內能變化速度。發動機熱平衡方程為[1,4]：

式中：b為機體吸收熱量，kW；u為機體散熱量，kW。劉忠民[1]進行了暖機工況熱平衡試驗，認為機體吸熱量隨機體溫度升高而迅速降低，當機體吸熱量趨近于0時，發動機接近熱平衡狀態。建立了發動機集總參數模型，并提出了瞬態工況下熱平衡方程，其可對暖機工況下機體熱狀態進行分析，為相應工況發動機冷卻策略研究提供依據。

1.1.3 特殊環境條件熱量

車用發動機工作在一些極端環境下（高原，高寒，高溫），由于其氣壓、溫度、濕度等環境參數較正常工作環境有較大差異，通常會出現冷卻水易開鍋、冷卻系統性能下降、機體易過熱等問題[21]。如高原環境下，隨著海拔的升高，大氣壓力降低，空氣密度降低，空氣側換熱系數、散熱器外流阻力特性、風扇特性參數（空氣流量、壓升、轉速）較平原發生很大變化[22-23]。面對極端環境，發動機熱平衡性能受到綜合因素影響，運用傳統熱平衡研究方法及系統模型顯然已不適用，所以進行特殊工作環境下發動機熱平衡性能的研究對車輛技術的發展具有突出意義。

國內外針對發動機熱平衡技術的研究主要集中在平原環境，針對高原環境下發動機熱量分配的研究較少，且缺乏從燃燒機理入手對高原環境下發動機熱量分配問題的研究。殷琳[24]基于工程機械高原及沙漠環境適應性研究，優化其冷卻系統配置,提高了工程機械的工作性能。鄭智[25]、任曉江[26]基于柴油機高海拔熱平衡試驗臺（見圖2），研究了不同海拔對熱量分配的影響，發現海拔5000 m時，轉化為有效功的熱量下降15.6%，排氣帶走的熱量下降20.6%，余項損失上升35%。

1,4電動蝶閥；2進氣穩壓箱；3真空泵；5排氣穩壓箱；6熱交換器；7空氣流量計；8壓氣機；9渦輪機；10,11,13,19,21溫度傳感器；12中冷恒溫裝置；14發動機控制系統；l5測功機；16柴油機；17電控節溫器；18、24冷卻液流量計；20電控變頻水泵；22冷卻液恒溫裝置；23燃燒分析儀；a進排氣模擬系統；b冷卻液恒溫系統；c冷卻液流量調節系統

目前針對高原環境下發動機熱量分配計算存在一定缺陷，高原環境下，氣壓變低、空氣密度減小、氧氣含量減少，如保持原有供油量，一部分燃料不能完全燃燒，應用以往的熱平衡方程計算熱量分配，將有過多的熱量被歸入余項損失中，計算準確性降低。

1.2 發動機熱負荷

表征熱負荷大小的主要參數是關鍵零部件溫度、熱流量及熱應力。發動機部件在高溫下強度降低，溫度過高會使零部件熱裂或局部燒熔，破環零部件間的正常間隙，產生拉缸，溫差過大導致熱應力過大，零部件產生熱疲勞裂紋[27]。隨著大功率柴油機向高功率密度方向發展，柴油機零部件工作環境更加惡劣，熱負荷研究對于保證柴油機可靠性、提高經濟性具有重要意義，因此在熱平衡研究中，發動機熱負荷研究也是重要一環。

國外學者對發動機熱負荷的研究主要集中在平原環境下受熱部件熱負荷評價，及采用高新技術控制發動機熱負荷。Shojaefard[28]基于有限元對某型發動機汽缸蓋熱量分布進行了研究。Silva[29]根據活塞的疲勞破壞情況，運用有限元對活塞不同部位進行了熱應力分析。Najafabadi[30]進行活塞冷卻噴嘴技術對活塞熱負荷影響的研究，結果表明，活塞頂部溫度的平均值可以降低約70 K。

相較于國外，國內科研機構及學者在評價發動機熱負荷的同時，將目光更多地聚焦在優化子系統與發動機匹配以降低發動機熱負荷、提高燃油經濟性方面[31-33]。駱清國[34]基于GT-POWER對缸內熱流分布及高溫部件的溫度場進行了分析，缸內高溫部件最高溫度對比見表1，可見排氣門頭部溫度在最大扭矩工況時可達813 K。

表1 缸內高溫部件最高溫度對比

汪茂海[35]利用Flow-Master仿真軟件將冷卻風扇由發動機曲軸驅動改為電控液壓驅動，各換熱器由水冷改為風冷。結果表明，新的熱管理系統有效解決了原車高原過熱問題，并在海拔3700，4500 m下減少燃油消耗率6 g/(kW·h)。王憲成[36]進行了噴油參數對高原環境柴油機熱負荷影響的研究，發現在海拔4000 ｍ時，相較于平原環境，提前供油提前角4 ℃A，活塞表面溫度、渦前排溫分別下降15，30 ℃。

目前，大多數發動機熱負荷研究采用試驗與仿真相結合的方法，可在廣泛的氣候條件和發動機工況范圍內對其性能進行研究，但對于一些仿真結果相差不大的情況，原機的結構參數、模型的準確性顯得尤為重要。

1.3 發動機冷卻系統智能控制研究

發動機冷卻系統工作效率直接影響高溫部件的熱負荷、整機的熱量分配和能量利用。傳統的冷卻系統由發動機曲軸通過皮帶機械式驅動，不能根據發動機變工況冷卻散熱需求實時調節，冷卻系統智能控制研究主要包括冷卻系統部件的電控化和冷卻系統控制策略研究[37]。

1.3.1 冷卻系統部件電控化

電機或液壓驅動冷卻風扇、水泵、節溫器研究是目前冷卻系統部件電控化研究的主流方向，部件的電控化可根據發動機的散熱需求，更準確、迅速地提供冷卻介質流量，降低了能耗，提高了效率。

國外在冷卻系統部件電控化研究方面，電控化冷卻風扇與節溫器的應用研究已逐漸進入產品化階段，相比于風扇與節溫器而言，水泵的可控化研究起步較晚，主流電控水泵由直流電機驅動。由于其功耗完全依賴于蓄電池或發電機，開發成本高，目前未形成廣泛的應用。Ricardo 公司和Daimler Chrysler 公司基于脈寬調制（PWM）方式開發的42 V-14 V 雙電壓系統[38]，實現了電子風扇的無機調速，提高了電能轉換效率，增強了冷卻系統散熱強度。博格華納公司[39]在結合機械泵與電控泵優勢的基礎上，開發了一種雙模式冷卻泵(DMCP)，可節油2%。一汽大眾寶來APF冷卻系統采用了多回路電控節溫器[40]，其將節溫器與冷卻液分配法蘭結合，實現了大小循環中冷卻液流量的準確調節控制。

國內方面，冷卻系統部件電控化研究起步晚，且主要集中在冷卻風扇電控化研究。郭新民[41]開發了冷卻風扇自動控制裝置，安裝于載貨汽車開展試驗。發現相比機械式冷卻系統，電控化冷卻風扇降低燃油消耗率7%。

1.3.2 冷卻系統控制策略

電控化冷卻系統部件，優化了冷卻系統與發動機匹配的同時提高了系統運行參數的可控性，為冷卻系統控制策略研究奠定了基礎[42]。冷卻系統控制策略智能化，可以根據發動機散熱需求合理分配冷卻流量，縮短起動預熱時間，減少熱損失，使發動機處于最佳的工作狀態[43-44]。

為提高發動機熱效率、滿足愈加嚴格的排放法規[45-46]，國外學者開展了以智能控制為最終目標的發動機冷卻系統控制策略研究[47-48]，提高了冷卻系統響應速度及準確率。Salah[47]建立了由電控風扇、電控水泵、電控三通閥組成的試驗系統，基于蒸汽熱交換器模擬發動機燃燒過程產生的熱量，發現該熱管理系統可在3 min內達到冷卻液目標溫度，追蹤誤差在0.3%以內。

國內的發動機冷卻系統研究正向智能化方向轉變，但還處于起步階段。劉楠[6]綜述了冷卻系統部件及其集成電子控制的工作原理，如圖3所示，分析了冷卻系統部件及其控制策略對發動機性能的影響。認為冷卻系統智能化可實現冷卻系統與發動機優化匹配，減少發動機預熱時間80%以上，節油7%左右。

1微控單元ECU；2 冷卻水溫度傳感器；3散熱器；4風罩；5電控風扇；6電源；7電控水泵

綜上所述，進行車用發動機熱平衡研究，通過優化熱量分配、冷卻系統智能化控制等手段可提升熱效率8.5%，降低30%的NO排放量，減少發動機預熱時間80%以上。國外針對發動機熱平衡研究開展較早，技術領先，尤其在冷卻系統智能控制方面，已有市場化的智能控制冷卻系統應用案例。由于試驗條件制約、技術和市場需求以及研制成本高等原因，國內針對冷卻系統零部件尤其是可控風扇的研究較多，而在冷卻系統集成化、控制系統及控制策略開發等方面處于劣勢。國內外大部分發動機熱平衡研究針對平原常溫環境，由于我國特殊的地理環境，對高原環境下發動機熱平衡研究需求遠超國外，國內發動機高海拔熱平衡研究起步較晚，且可借鑒成果較少，研究方興未艾。

2 發動機熱平衡研究發展趨勢

目前車用發動機熱平衡研究主要向兩個方向發展：高原環境條件下發動機熱平衡研究；冷卻系統集成控制。

2.1 高原環境條件下發動機熱平衡研究

國外關于車用發動機熱平衡研究一般在海拔3000 m以下[26]，我國青藏高原平均海拔超過4000 ｍ，總面積達240萬km2，約占國土面積的1/4[49]，對高原環境下發動機熱平衡研究需求遠超國外。

針對高原環境下發動機熱量分配計算存在一定缺陷，且缺少對受熱部件熱應力的分析。高原環境下氣壓變低，空氣密度減小，氧氣含量減少，如保持原有供油量，一部分燃料不能完全燃燒，應用以往的熱平衡方程計算熱量分配，將有過多的熱量被歸入余項損失中，計算準確性降低。應以冷卻系統流動與傳熱為切入點，從燃料燃燒后熱量的傳遞及冷卻系統流動、傳熱變化機理入手，深入研究高原環境下熱量分配變化規律。高原環境下發動機受熱部件溫差大，熱應力大，易產生熱疲勞裂紋。為評價并控制發動機熱負荷，進行發動機熱平衡模擬試驗技術研究是未來研究的重點。

2.2 冷卻系統集成控制

智能化的冷卻系統在保證發動機工作可靠性的同時，也實現了對發動機工作溫度的精確控制，提高了發動機熱效率。國內針對冷卻系統零部件尤其是可控風扇的研究較多，而在冷卻系統集成化控制及控制策略開發等方面處于劣勢。對于極端工作環境，發動機冷卻系統智能控制研究還停留在試驗研究階段。如高原環境下，缸內燃料燃燒惡化，發動機易“開鍋”，冷卻系統散熱能力下降，燃燒過程不明確。

因此，以發動機冷卻系統集成控制為最終目標，運用一維與三維聯合模擬[50]的方法，開展高海拔對冷卻系統流動與傳熱過程影響及柴油機冷卻系統高海拔變流量控制的相關研究是發動機熱平衡研究的發展趨勢。

3 結語

1）進行車用發動機熱平衡研究，改善熱量分配，降低熱負荷，優化子系統與發動機匹配，可提升熱效率8.5%，NO排放量降低30%，減少發動機預熱時間80%以上。

2）高原環境下，氣壓、溫度、濕度等環境參數較平原有所差異，應以冷卻系統流動與傳熱為切入點，從燃料燃燒后熱量的傳遞及冷卻系統流動、傳熱變化機理入手，深入開展高原環境下熱量分配變化規律研究。

3）高原環境下發動機受熱部件溫差大，熱應力大，易產生熱疲勞裂紋，為評價并控制發動機熱負荷，進行發動機熱平衡模擬試驗技術研究是未來研究的重點。

4）發動機冷卻系統工作效率直接影響高溫部件的熱負荷和發動機熱效率。以發動機冷卻系統集成控制為最終目標，開展高原環境柴油機冷卻系統智能控制研究以最優化匹配散熱需求是未來發動機熱平衡研究的方向。

[1] 劉忠民, 俞小莉, 沈瑜銘. 發動機熱平衡試驗研究[J]. 浙江大學學報, 2008,42(7): 1247-1250.

[2] 王遲宇. 柴油機熱平衡數值仿真與試驗研究[D]. 杭州: 浙江大學, 2007.

[3] 周道鋒. 基于冷卻液溫度的發動機熱平衡試驗研究[D]. 長春: 吉林大學, 2013.

[4] GHAREHGHANI A, KOOCHAK M, MIRSALIM M. Experimental Investigation of Thermal Balance of a Turbocharged SI Engine Operating on Natural Gas[J]. Applied Thermal Engineering, 2013,60(12): 200-207.

[5] PANG H H, BRACE C J, AKEHURST S. Potential of a Controllable Engine Cooling System to Reduce NOx Emissions in Diesel Engines[J]. SAE Paper, 2004-01- 0054.

[6] 劉楠, 周磊, 劉瑞林, 等. 車用發動機冷卻系統智能控制研究進展[J]. 軍事交通學院學報, 2015, 17(11): 43- 48.

[7] 俞小莉, 李婷. 發動機熱平衡仿真研究現狀與發展趨勢[J]. 車用發動機, 2005(5): 1-5.

[8] 董敬, 莊志, 常思勤. 汽車拖拉機發動機[M]. 北京: 機械工業出版社, 1999: 19-20.

[9] 龔正波, 駱清國, 張更云, 等. 柴油機全工況熱平衡臺架試驗研究[J]. 車用發動機, 2009(3): 31-35.

[10] 長尾不二夫. 內燃機原理與柴油機設計[M]. 北京: 機械工業出版社, 1984.

[11] AJAV E A, SINGH B, BHATTAVHARYA T K. Thermal Balance of a Single Cylinder Diesel Engine Operating on Alternative Fuels[J]. Energy Conversion and Management, 2000, 41(14): 1533-1541.

[12] TAYMAZ I. An Experimental Study of Energy Balance in Low Heat Rejection Diesel Engine[J]. Energy, 2006, 31 (2/3): 364-371.

[13] ABEDIN M J, MASJUKI H H, KALAM M A, et al. Energy Balance of Internal Combustion Engines Using Alternative Fuels[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2013, 26: 20-33.

[14] YUKSEL F, CEVIZ M A. Thermal Balance of a Four Stroke SI Engine Operating on Hydrogen as a Supplementary Fuel[J]. Energy, 2003, 28: 1069-1080.

[15] TAYMAZ I, CAKIR K, GUR M. Experimental Investigation of Heat Losses in a Ceramic Coated Diesel Engine[J]. Surface and Coatings Technology, 2003(5): 168-170.

[16] QIN J, ZHANG S, BAO W, et al. Thermal Management Method of Fuel in Advanced Aeroengines[J]. Energy, 2013, 49: 459-468.

[17] 韓冰. 柴油機的熱平衡及缸蓋的傳熱研究[D]. 西安: 西安交通大學, 2002.

[18] 姚波. 碳酸二甲酯與柴油混合燃料的燃燒與排放性能?熱平衡及缸內傳熱的研究[D]. 西安: 西安交通大學, 2003.

[19] 姚波, 潘克煜. 柴油機燃用碳酸二甲酯—柴油混合燃料的熱平衡研究[C]// 內燃機學術年會論文選. 2004.

[20] HAMUT H S, DINCER I, NATERER G F. Exergoenvironmental Analysis of Hybrid Electric Vehicle Thermal Management Systems[J]. Journal of Cleaner Production, 2014,67(6): 187-196.

[21] 張志強, 何勇靈, 韓志強, 等. 高原環境對車用柴油機的影響分析及對策[J]. 裝備環境工程, 2009, 6(2): 27-31.

[22] 許翔, 周廣猛, 鄭智, 等. 高原環境對保障裝備的影響及適應性研究[J]. 裝備環境工程, 2010, 7(5): 100-103.

[23] 許翔, 張眾杰, 鳳蘊, 等. 汽車環境適應性試驗綜述[J]. 裝備環境工程, 2013, 10(1): 61–65.

[24] 殷琳, 馬新峰. ZL50GH高原沙漠型特種輪式裝載機—一種全新配置的高原適應型施工設備[J]. 工程機械, 2002(4): 14-16.

[25] 鄭智. 490BPG叉車柴油機高海拔(低氣壓)性能試驗研究[D]. 天津: 軍事交通學院, 2010.

[26] 任曉江. 柴油機高原環境冷卻系統性能仿真研究[D]. 天津: 軍事交通學院, 2011.

[27] 許翔, 劉瑞林, 董素榮, 等. 輪式車輛高原環境適應性評價研究[J]. 裝備環境工程, 2014, 11(4): 82-87.

[28] SHOJAEFARD M H, GHAFFARPOUR M R. Thermomechanical Analysis of an Engine Cylinder Head[J]. Journal of Automobile Engineering, 2006, 220(5): 627- 636.

[29] SILVA F S. Fatigue on Engine Pistons-A Compendium of Case Studies[J]. Engineering Failure Analysis, 2006(13): 481-488.

[30] NAJAFABADI M I, MIRSALIM M, HOSSEINI V, et al. Experimental and Numerical Study of Piston Thermal Management Using Piston Cooling Jet[J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2014, 28(3): 1079- 1087.

[31] 陸國棟, 俞小莉, 張毅. 裝載機冷卻組優化匹配的試驗研究[J]. 內燃機工程, 2005, 26(4): 47-49.

[32] 譚建勛. 工程機械熱管理系統試驗平臺的開發[D]. 杭州: 浙江大學, 2005.

[33] 黃鑫. 發動機熱平衡試驗系統開發[D]. 杭州: 浙江大學, 2006.

[34] 駱清國, 馮建濤, 劉紅彬, 等. 大功率柴油機缸內傳熱與熱負荷分析研究[J]. 內燃機工程, 2010, 31(6): 32-37.

[35] 汪茂海, 陳濤, 張揚軍, 等. 高原發動機熱管理系統性能分析研究[J]. 汽車工程, 2010, 32(10): 851-864.

[36] 王憲成, 郭猛超, 張晶, 等. 高原環境重型車用柴油機熱負荷性能分析[J]. 內燃機工程, 2012, 33(1): 49-53.

[37] PICCIONE R, BOVA S. Engine Rapid Shutdown: Experimental Investigation on the Cooling System Transient Response[J]. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 2010, 132(7): 1-10.

[38] CHANFREAU M, JOSEPH A,BUTLER D, et al. Advanced Engine Cooling Thermal Management System on a Dual Voltage 42 V-14 V Minivan[C]// SAE Paper. Detroit, MI, USA, 2001.

[39] NEGANDHI V, JUNG D, SHUTTY J. Active Thermal Management with a Dual Mode Coolant Pump[J]. SAE Int J Passeng Cars-Mech Syst, 2013, 6(2) : 817-825.

[40] 李春明. APF 型發動機電子控制冷卻系統[J]. 汽車技術, 2004(11): 13-15.

[41] 郭新民, 高平, 孫世民, 等. 自控電動冷卻風扇在汽車發動機上的應用[J]. 內燃機工程,1993,14(1): 79-82.

[42] 劉瑞林. 柴油機高原環境適應性研究[M]. 北京: 北京理工大學出版社. 2013: 215-216.

[43] WANG Xin, GE Yun-shan, YU Lin-xiao, et al. Effects of Altitude on the Thermal Emciency of a Heavy-duty Diesel Engine[J]. Energy, 2013(59): 543-548.

[44] CERIT M, COBAN M. Temperature and Thermal Stress Analyses of a Ceramic-coated Aluminum Alloy Piston Used in a Diesel Engine[J]. International Journal of Thermal Sciences, 2014(77): 11-18.

[45] CHOI K W, KIM K B, LEE K H. Investigation of Emission Characteristics Affected by New Cooling System in a Diesel Engine[J]. Journal of Mechanical Science and Technology, 2009, 23(7): 1866-1870.

[46] HE C, GE Y, MA C, et al. Emission Characteristics of a Heavy-duty Diesel Engine at Simulated High Altitudes[J]. The Science of the Total Environment, 2011, 409(17): 3138-3143.

[47] SALAH M H, MITCHELL T H, WAGNER J R, et al. Nonlinear Control Strategies for Advanced Vehicle Thermal Management Systems[J]. Transactions on Vehicular Technology, 2007, 57(1): 127-137.

[48] SALAH M H, FRICK P M, WAGNER J R, et al. Hydraulic Actuated Automotive Cooling Systems—Nonlinear Control and Test[J]. Control Engineering Practice, 2009, 17(5): 609-621.

[49] 周廣猛, 劉瑞林, 許翔, 等. 高原環境對車輛動力性的影響及動力提升措施[J]. 裝備環境工程, 2014, 11(3): 45-51.

[50] 于秀敏, 陳海波, 黃海珍, 等. 發動機冷卻系統中流動與傳熱問題數值模擬進展[J]. 機械工程學報, 2008, 44(10): 162-167.

Research Progress and Prospect on Thermal Balance of Vehicle Engine

YANG Chun-hao1, LIU Rui-lin2, CHEN Lu-yang2, ZHANG Zhong-jie2, JIAO Yu-fei2

(1.Naval University of Engineering, Wuhan 430033, China; 2.University of Military Transportation, Tianjin 300161, China)

With heat distribution and heat load of engine as well as intelligent control of cooling system as the starting point, this paper summarized the current situation of thermal balance research of vehicle engine and discussed the further development direction. It pointed out that for the special plateau environment in China, we should focus on the mechanism of heat distribution change in extreme working environment, research on engine thermal balance simulation test technology, and carry out the intelligent control of the cooling system of the plateau environment diesel engine to optimize the matching heat dissipation requirement in the thermal balance research of engine.

vehicle engine; thermal balance; heat distribution; heat load; intelligent control of the cooling system

10.7643/ issn.1672-9242.2017.10.012

TJ810.3+1

A

1672-9242(2017)10-0063-06

2017-07-20；

2017-08-30

楊春浩（1990—），男，黑龍江齊齊哈爾人，博士，主要從事發動機熱管理的研究。