發動機電器部件隔熱技術方案應用研究

0 引言

柴油發動機以其優異的耐久性、可靠性和經濟性，被廣泛應用于現代工業和交通運輸中。隨著柴油機的排放要求的提高，柴油發動機的電控功能更加復雜，一些電器功能難免布置在發動機熱源附近；電器部件烤壞，會造成電路短路、開路等故障，會燒壞執行器，嚴重時，噴油器線束短路導致的錯誤噴射會導致活塞熔鼎拉缸，引發火災。商用車電氣火災中，由于汽車本身的高溫部件很多，而由于這些高溫部件與汽車線束之間的熱防護設計不夠可靠，造成火災的現象屢見不鮮

。為了保證發動機的可靠性和安全性，要做好電器件與熱源的距離設計，做好熱源溫度場評估以及布置空間不足時的隔熱防護。本文首先進行隔熱材料介紹，論述發動機電器件常用隔熱防護方案；以某一中重型產品為例，對發動機熱源溫度場分析；同時對比電器件常用隔熱產品的防護效果，以及對發動機的隔熱防護噴漆后隔熱效果進行對比評估。

1 隔熱材料介紹

隔熱材料是能阻滯熱流傳遞的材料，隔熱材料分類方法很多，按絕熱原理，隔熱材料分為熱反射材料、多孔材料和真空材料。按照成分不同，分為無機隔熱材料、有機隔熱材料和金屬隔熱材料；按照形狀不同，分為松散隔熱材料、板狀隔熱材料和整體隔熱保溫材料

。

熱反射材料：具有很高的反射系數，能將能量反射出去，如金、銀、鎳、鋁箔，聚酰亞胺薄膜。發動機常用鋁箔類隔熱防護產品，就是利用了鋁箔的高反射系數，可將輻射熱多次反射減少傳熱

，其基本原理如圖1所示。由于鋁箔自身剛度和強度不高，一般需要復合其他材料，如鋁箔纖維布、鋁箔隔熱棉等

。

圖3中：PN為EM斷路器內部導體的穩態載流功耗；PW為外殼功耗；TN為內部導體的熱點溫度；TW1和TW2分別為EM斷路器外殼內外金屬壁溫度；TH為周圍的環境溫度；QL和QF分別為內部導體與外殼間氣隙的對流和輻射傳遞熱量；RL和RF分別為對應的對流熱阻和輻射熱阻，由于這段較小的距離內兩者同時存在，故以并聯關系表示；RTC為熱量從外殼內表面傳到外表面的傳導熱阻；RWL和RWF分別為外殼與周圍空氣間的對流熱阻和輻射熱阻；QWL和QWF分別為外殼與周圍空氣間的對流和輻射傳遞熱量。由此可見，若要求得EM斷路器內導體的熱點溫升，須先求出載流導體的功耗和各個熱傳遞環節的熱阻等建模參數。

多孔材料：其包含固相和氣相兩部分；一方面，多孔材料利用本身所含的空隙隔熱，因為空隙內的空氣或惰性氣體的導熱系數很低，如泡沫材料、纖維材料；熱量經過氣孔時，阻力增大，熱量傳遞速度減慢

。另一方面，熱量經過固體時，傳遞路線變長，熱量傳遞速度也會減緩

。

測試方法如下：

常見的真空隔熱材料有真空玻璃、真空絕熱板等

。

這騷猴子，就能在姑娘面前瞎吹。哼！媽的，你小子形褒實貶：我們都是摔摔打打的土匪，就你是酷愛藝術的學者。我心里直罵。而巴克夏板著臉，憋住笑，看似介紹實是回擊說：“他還會爬桿兒！”

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2 發動機熱源分析

設計原則按照熱源不包裹，因為需要考慮到排氣管的各個連接處，因連接不好而竄氣，或因為包裹材料老化失效或脫落導致的電器件損壞。考慮到電器件著火引發的安全問題，和較高的維修成本，因此設計時按照最大250mm。

2、熱反射效率隨熱源溫度升高而增加；

從測試結果可知，發動機轉速達到1600r/min時，發動機渦后排溫最高，各測點溫度均較高；其中最高點出現在測點1-1，即增壓器上表面，最高溫度530.3℃；各測點受渦后排溫影響較明顯，排溫升高，各測點溫度也隨之升高。發動機傳統電器件耐溫為125℃，因此，布置在測點1-5以外，即距離增壓器熱源250mm時，電器件表面溫度低于125℃；若布置空間有限，布置距離縮小，發動機發熱部件(增壓器、排氣管路)和電器部件均應增加隔熱防護。

對某重型發動機排氣側周圍溫度進行熱場測試，測點位置1為選擇增壓器表面(測點1-1)及距離表面50mm(測點1-2)、100mm(測點1-3)、200mm(測點1-4)、250mm(測點1-5)、300mm(測點1-6)、400mm(測點1-7)布置溫度測點，測點暴露于空氣中，利用粗鐵絲固定。7個溫度測點結果分別命名為T11、T12、T13、T14、T15、T16、T17，測點布置如下圖3所示。

3 發動機電器件隔熱產品隔熱效果

選用鋁箔膠帶產品為例，按照隔熱測試標準SAE J2302，利用隔熱效率測試儀設備，自定義熱源溫度和距離熱源距離，評估鋁箔膠帶在不同熱源溫度及熱源距離下的隔熱效果，為電器件設計時提供隔熱產品選型依據。

真空隔熱材料：利用材料的內部真空達到阻隔對流來隔熱。在真空狀態里，氣體的熱傳導及熱對流會消除

。

4、因隔熱膠帶使用溫度≤200℃，建議電器件表面溫度≤150℃時，使用鋁箔膠帶防護；隔熱效果不大于30℃。

將陶瓷棒固定在熱源上方，距離為指定的距離，將陶瓷管表面熱電偶放在靠近熱源一側的陶瓷管中段表面。將熱源熱電偶放在熱源的表面上，對應于陶瓷管表面熱電偶。將熱源溫度設置為指定的溫度。

三是勞動關系問題。勞動關系問題主要體現在“解除舊勞動關系難”和“建立新勞動關系難”兩個方面。解除舊勞動關系難，主要是由于關閉制度不完善，社會保障水平不高，員工出于對未來生活和再就業的擔憂，不愿接受安置。建立新勞動關系難則主要表現在：①煤礦工人具有技術的特殊性和單一性，轉崗困難，煤礦關閉大勢下，可供就業的崗位數量大大減少，職工難以建立新的勞動關系。②M煤礦和分流安置企業不屬于同一體制，被安置職工的勞動關系續接程序不流暢，導致職工難以及時與新企業建立新的勞動關系。

熱源溫度穩定后，每3分鐘記錄一次數據，共30分鐘。該溫度記錄為光滑陶瓷管的表面溫度。

溫度冷卻后，將護套放置在陶瓷管的表面。打開加熱電源。待熱源溫度穩定后，每3分鐘記錄一次數據，共30分鐘。

以此上為循環，分別測試指定的距離，從20mm-200mm，每20mm為間隔；以及指定的熱源溫度分別為260℃、350℃、450℃和550℃。

要求：記錄數據，隔熱效率(SE)=光滑陶瓷管表面溫度(BLUC)-有保護材料陶瓷管表面溫度(SSCf)。

測試結果見圖5和圖6，從測試結果來看：

發動機電器件常用的隔熱產品為鋁箔類產品，即鋁箔和其他材料復合形成的鋁箔復合隔熱材料。本論文主要介紹4種產品，序號1為鋁箔和玻纖螺旋纏繞，定型而成，該產品的耐溫性好；序號2的結構具有三層，外層是高反射鋁箔，主要為被保護物提供熱反射保護，中間層是玻璃纖維布，內層是耐高溫纖維棉，能實現隔熱保溫效果；序號3為兩部分構成，外層是高反射鋁箔，主要為被保護物提供熱反射保護，內層是玻璃纖維紗+聚酯紡織成織帶，能實現隔熱保溫效果，兩者通過復合設備定型而成；序號4為鋁箔膠帶，外層為鋁箔，內層為玻纖，并附有膠黏劑。具體產品介紹見表1。

1、熱反射效率隨距離增加而降低；

首先完成排氣管路安裝布置、測溫信號線走線及設備調試工作，然后根據測試方案進行溫度測試，測試時不開風機，采集外特性工況下各個測點溫度，同時記錄發動機參數，測試結果如下圖4所示。

第一，高校應當完善內部控制評價制度，力求設計科學有效的評價指標和標準。設計時應廣泛征求管理人員和教職工的意見，向專業人士咨詢，避免在制定標準中出現脫離實際情況，從源頭上保證了操作的有效。第二，內部審計力度應強化。對審計對象審計時，除了關注審計財務收支、票據合法、審批授權等外，更應關注機制建設、制度建設及執行，關鍵崗位管理等情況，把握審計重點，通過全面、細致、高效的內審活動，確保內控運行的有效性。第三，發揮監督職能，強化追責和整改。應對內控整改情況跟蹤，追究主要人員的相關責任。

3、鋁箔膠帶在熱源溫度較高較近的場景下隔熱效果較好；因其主要反射紅外輻射熱，對于密閉空間內因熱傳導造成的體系升溫隔熱效果有限。

胡適的時間觀以“進化”“不朽”“經濟”“閑暇”等為關鍵詞，顯然時間的客觀結構、特征不是其思考重點。“進化”強調古今異質以及革故鼎新的進步趨勢，這種不可逆轉的、線性的時間觀賦予個體追趕潮流、力求“經濟”的時間意識。“不朽”揭示古今相續，強調“小我”在無窮時空的延展中不可磨滅的影響，這既有對過往的尊重，或對守舊的抗爭，也有對未來的警示和擔當。“經濟”的時間強調高效，也使“閑暇”有了可能。

1.4.2 臨床效果 臨床效果評價的標準如下：無效：沒有明顯改善臨床癥狀，也沒有明顯改善陰道壁的局部炎癥反應，陰道分泌物的清潔度為III～IV度。有效：明顯減輕臨床癥狀，明顯改善陰道壁充血但未完全消退，陰道分泌物的清潔度為II～III度。顯效：沒有臨床癥狀，淡粉色或蒼白色的陰道壁，陰道分泌物的清潔度為I～II度。臨床有效率=（有效+顯效）/總例數×100.00%[4]。

在工程問題中目標函數通常具有特殊性，很適合應用極小極大值算法求解，但是計算量的龐大和非線性限制了極小極大值算法的應用。隨著計算機技術的快速發展，極小極大值算法在工程設計、電子線路規劃、對策論和博弈論等很多領域有著越來越廣泛的應用，備受關注。在大多數工程問題中，極小極大值問題具體的數學模型如下式所示：

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4 發動機電器件隔熱產品噴漆前后對比

很多發動機產品出廠前，為了保證發動機美觀性、發動機耐腐蝕性等原因，進行了整體噴漆，電器件上的熱反射產品也均被噴涂油漆。為了驗證噴漆后熱反射產品的隔熱效果，選用了某廠家四種常用的隔熱防護產品(文中第1部分介紹的產品)，即鋁箔波紋管、鋁箔聚酯棉、自卷鋁箔玻纖管和鋁箔膠帶，編號分別命名為1、2、3和4，噴漆后編號分別命名為1a、2a、3a和4a。按照隔熱測試標準SAE J2302，利用隔熱效率測試儀設備，進行了四種隔熱產品噴漆前后隔熱效果的對比。

噴漆樣件按照發動機噴漆型號和厚度進行噴涂。噴漆前產品示意見圖7，噴漆后產品示意見圖8。

測試方法如下：

將陶瓷棒固定在熱源上方調節陶瓷套筒與熱源的距離為30mm，調整熱源溫度為450℃。溫度穩定后，記錄套筒表面熱電偶后30min內的溫度數值，每3min測一個，求光滑陶瓷管表面溫度的平均值為BLUC(基準線溫度)；

溫度冷卻后，將護套放置在陶瓷管的表面。打開加熱電源。待熱源溫度穩定后，每3分鐘記錄一次數據，共30分鐘。記錄此溫度為套接陶瓷管表面溫度SSCf。

要求：記錄數據，隔熱效率SE =BLUC-SSCf。

從測試結果(表2)來看，產品1在噴漆前隔熱效果最好，為77.7℃，噴漆后，隔熱效果最差，為-13.38℃；產品2噴漆后有一定隔熱效果，為28.53℃，這是因為產品2是鋁箔和聚酯棉復合的，聚酯棉會縮減熱量的傳遞。總的來說，噴漆會影響鋁箔隔熱產品的熱反射性能，隔熱產品的熱反射效率降低，甚至失去隔熱作用。因此，使用鋁箔類的產品作為發動機的隔熱防護，不能噴涂有色涂層。

5 結論

從重型發動機熱源分析、電器件隔熱效果及電器件隔熱產品噴漆前后對比的研究；綜合而言:

(1)首先要從電器件布置時，考慮發動機熱源，盡量遠離發動機排氣件；距離較近時排氣件及電器件均需增加隔熱防護;

(2)鋁箔膠帶作為常用隔熱產品之一，隔熱效果隨距離增加而降低，隨熱源增加而增高，但因其耐溫性限制，建議電器件表面溫度≤150℃時，使用鋁箔膠帶防護；隔熱效果不大于30℃；

(3)噴漆會影響鋁箔隔熱產品的熱反射性能，隔熱產品的熱反射效率降低，甚至失去隔熱作用。因此，使用鋁箔類的產品作為發動機的隔熱防護，不能噴涂有色涂層。

[1]李娟, 周積茂.淺談商用車線束設計中的熱害防護[J].汽車實用技術,2015(3):80-82.

[2]Perpar M, Rek Z, Bajric S, et al. Soil thermal conductivity prediction for district heating pre-insu- lated pipeline in op-eration [J]. Energy, 2012, 44(1):197-210.

[3]Reyes A, Henríquez-Vargas L, Rivera J, et al. Theoretical and experimental study of aluminum foils and paraffin wax mixtures as thermal energy storage material[J]. Renewable Energy, 2017(101):225-235.

[4]鄒寧宇, 鹿成濱, 張德信.絕熱材料應用技術[M]. 中國石化出版社, 2005.

[5]楊春艷, 盧淼. 多孔隔熱陶瓷的研究進展[J]. 陶瓷學報, 2014(2): 132-138.

[6]王慧利, 鄧建國. 多孔隔熱材料的研究現狀與進展[J]. 化工新型材料, 2011 39(12): 18-21.

[7]王偉偉. 鋁箔氣泡復合材料的隔熱性能研究[D]. 南京航空航天大學, 2018.

[8]管勝男. 鋁箔氣泡復合隔熱材料的性能及其應用研究[D]. 南京航空航天大學, 2017.