發(fā)動機(jī)電器部件隔熱技術(shù)方案應(yīng)用研究

0 引言

柴油發(fā)動機(jī)以其優(yōu)異的耐久性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和交通運(yùn)輸中。隨著柴油機(jī)的排放要求的提高，柴油發(fā)動機(jī)的電控功能更加復(fù)雜，一些電器功能難免布置在發(fā)動機(jī)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(zhí)行器，嚴(yán)重時，噴油器線束短路導(dǎo)致的錯誤噴射會導(dǎo)致活塞熔鼎拉缸，引發(fā)火災(zāi)。商用車電氣火災(zāi)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(hù)設(shè)計不夠可靠，造成火災(zāi)的現(xiàn)象屢見不鮮

。為了保證發(fā)動機(jī)的可靠性和安全性，要做好電器件與熱源的距離設(shè)計，做好熱源溫度場評估以及布置空間不足時的隔熱防護(hù)。本文首先進(jìn)行隔熱材料介紹，論述發(fā)動機(jī)電器件常用隔熱防護(hù)方案；以某一中重型產(chǎn)品為例，對發(fā)動機(jī)熱源溫度場分析；同時對比電器件常用隔熱產(chǎn)品的防護(hù)效果，以及對發(fā)動機(jī)的隔熱防護(hù)噴漆后隔熱效果進(jìn)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(jī)隔熱材料、有機(jī)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(shù)，能將能量反射出去，如金、銀、鎳、鋁箔，聚酰亞胺薄膜。發(fā)動機(jī)常用鋁箔類隔熱防護(hù)產(chǎn)品，就是利用了鋁箔的高反射系數(shù)，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(qiáng)度不高，一般需要復(fù)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(nèi)部導(dǎo)體的穩(wěn)態(tài)載流功耗；PW為外殼功耗；TN為內(nèi)部導(dǎo)體的熱點(diǎn)溫度；TW1和TW2分別為EM斷路器外殼內(nèi)外金屬壁溫度；TH為周圍的環(huán)境溫度；QL和QF分別為內(nèi)部導(dǎo)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(yīng)的對流熱阻和輻射熱阻，由于這段較小的距離內(nèi)兩者同時存在，故以并聯(lián)關(guān)系表示；RTC為熱量從外殼內(nèi)表面?zhèn)鞯酵獗砻娴膫鲗?dǎo)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(nèi)導(dǎo)體的熱點(diǎn)溫升，須先求出載流導(dǎo)體的功耗和各個熱傳遞環(huán)節(jié)的熱阻等建模參數(shù)。

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(nèi)的空氣或惰性氣體的導(dǎo)熱系數(shù)很低，如泡沫材料、纖維材料；熱量經(jīng)過氣孔時，阻力增大，熱量傳遞速度減慢

。另一方面，熱量經(jīng)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(shù)的學(xué)者。我心里直罵。而巴克夏板著臉，憋住笑，看似介紹實是回?fù)粽f：“他還會爬桿兒！”

“公司結(jié)合現(xiàn)國內(nèi)市場行情與國際主要供應(yīng)商德國米里茨、巴西卡丘里、巴西蘇科里科、巴西路易達(dá)孚簽訂本品國內(nèi)最大的經(jīng)銷貿(mào)易合同，一次性地將原料價格拉到親民！”據(jù)愛必施農(nóng)業(yè)技術(shù)（北京）有限公司總經(jīng)理王澤坤介紹，愛必施可以提供橙油原料及5%、10%的制劑現(xiàn)貨，同時可根據(jù)客戶要求進(jìn)行產(chǎn)品調(diào)整，對具有生產(chǎn)能力及條件的生產(chǎn)企業(yè)提供產(chǎn)品優(yōu)化的技術(shù)支持。同時，自本次發(fā)布會至9月20日，愛必施還推出了采購3噸送1噸優(yōu)惠政策。

2 發(fā)動機(jī)熱源分析

設(shè)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(dǎo)致的電器件損壞?？紤]到電器件著火引發(fā)的安全問題，和較高的維修成本，因此設(shè)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(jié)果可知，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1600r/min時，發(fā)動機(jī)渦后排溫最高，各測點(diǎn)溫度均較高；其中最高點(diǎn)出現(xiàn)在測點(diǎn)1-1，即增壓器上表面，最高溫度530.3℃；各測點(diǎn)受渦后排溫影響較明顯，排溫升高，各測點(diǎn)溫度也隨之升高。發(fā)動機(jī)傳統(tǒng)電器件耐溫為125℃，因此，布置在測點(diǎn)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(fā)動機(jī)發(fā)熱部件(增壓器、排氣管路)和電器部件均應(yīng)增加隔熱防護(hù)。

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

3 發(fā)動機(jī)電器件隔熱產(chǎn)品隔熱效果

選用鋁箔膠帶產(chǎn)品為例，按照隔熱測試標(biāo)準(zhǔn)SAE J2302，利用隔熱效率測試儀設(shè)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(shè)計時提供隔熱產(chǎn)品選型依據(jù)。

真空隔熱材料：利用材料的內(nèi)部真空達(dá)到阻隔對流來隔熱。在真空狀態(tài)里，氣體的熱傳導(dǎo)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(hù)；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(cè)的陶瓷管中段表面。將熱源熱電偶放在熱源的表面上，對應(yīng)于陶瓷管表面熱電偶。將熱源溫度設(shè)置為指定的溫度。

三是勞動關(guān)系問題。勞動關(guān)系問題主要體現(xiàn)在“解除舊勞動關(guān)系難”和“建立新勞動關(guān)系難”兩個方面。解除舊勞動關(guān)系難，主要是由于關(guān)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(yè)的擔(dān)憂，不愿接受安置。建立新勞動關(guān)系難則主要表現(xiàn)在：①煤礦工人具有技術(shù)的特殊性和單一性，轉(zhuǎn)崗困難，煤礦關(guān)閉大勢下，可供就業(yè)的崗位數(shù)量大大減少，職工難以建立新的勞動關(guān)系。②M煤礦和分流安置企業(yè)不屬于同一體制，被安置職工的勞動關(guān)系續(xù)接程序不流暢，導(dǎo)致職工難以及時與新企業(yè)建立新的勞動關(guān)系。

熱源溫度穩(wěn)定后，每3分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，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(hù)套放置在陶瓷管的表面。打開加熱電源。待熱源溫度穩(wěn)定后，每3分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，共30分鐘。

以此上為循環(huán)，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(shù)據(jù)，隔熱效率(SE)=光滑陶瓷管表面溫度(BLUC)-有保護(hù)材料陶瓷管表面溫度(SSCf)。

測試結(jié)果見圖5和圖6，從測試結(jié)果來看：

發(fā)動機(jī)電器件常用的隔熱產(chǎn)品為鋁箔類產(chǎn)品，即鋁箔和其他材料復(fù)合形成的鋁箔復(fù)合隔熱材料。本論文主要介紹4種產(chǎn)品，序號1為鋁箔和玻纖螺旋纏繞，定型而成，該產(chǎn)品的耐溫性好；序號2的結(jié)構(gòu)具有三層，外層是高反射鋁箔，主要為被保護(hù)物提供熱反射保護(hù)，中間層是玻璃纖維布，內(nèi)層是耐高溫纖維棉，能實現(xiàn)隔熱保溫效果；序號3為兩部分構(gòu)成，外層是高反射鋁箔，主要為被保護(hù)物提供熱反射保護(hù)，內(nèi)層是玻璃纖維紗+聚酯紡織成織帶，能實現(xiàn)隔熱保溫效果，兩者通過復(fù)合設(shè)備定型而成；序號4為鋁箔膠帶，外層為鋁箔，內(nèi)層為玻纖，并附有膠黏劑。具體產(chǎn)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(shè)備調(diào)試工作，然后根據(jù)測試方案進(jìn)行溫度測試，測試時不開風(fēng)機(jī)，采集外特性工況下各個測點(diǎn)溫度，同時記錄發(fā)動機(jī)參數(shù)，測試結(jié)果如下圖4所示。

第一，高校應(yīng)當(dāng)完善內(nèi)部控制評價制度，力求設(shè)計科學(xué)有效的評價指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計時應(yīng)廣泛征求管理人員和教職工的意見，向?qū)I(yè)人士咨詢，避免在制定標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)脫離實際情況，從源頭上保證了操作的有效。第二，內(nèi)部審計力度應(yīng)強(qiáng)化。對審計對象審計時，除了關(guān)注審計財務(wù)收支、票據(jù)合法、審批授權(quán)等外，更應(yīng)關(guān)注機(jī)制建設(shè)、制度建設(shè)及執(zhí)行，關(guān)鍵崗位管理等情況，把握審計重點(diǎn)，通過全面、細(xì)致、高效的內(nèi)審活動，確保內(nèi)控運(yùn)行的有效性。第三，發(fā)揮監(jiān)督職能，強(qiáng)化追責(zé)和整改。應(yīng)對內(nèi)控整改情況跟蹤，追究主要人員的相關(guān)責(zé)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(nèi)因熱傳導(dǎo)造成的體系升溫隔熱效果有限。

胡適的時間觀以“進(jìn)化”“不朽”“經(jīng)濟(jì)”“閑暇”等為關(guān)鍵詞，顯然時間的客觀結(jié)構(gòu)、特征不是其思考重點(diǎn)?！斑M(jìn)化”強(qiáng)調(diào)古今異質(zhì)以及革故鼎新的進(jìn)步趨勢，這種不可逆轉(zhuǎn)的、線性的時間觀賦予個體追趕潮流、力求“經(jīng)濟(jì)”的時間意識?！安恍唷苯沂竟沤裣嗬m(xù)，強(qiáng)調(diào)“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?qū)κ嘏f的抗?fàn)帲灿袑ξ磥淼木竞蛽?dān)當(dāng)?！敖?jīng)濟(jì)”的時間強(qiáng)調(diào)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)，陰道分泌物的清潔度為III～I(xiàn)V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～I(xiàn)II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～I(xiàn)I度。臨床有效率=（有效+顯效）/總例數(shù)×100.00%[4]。

在工程問題中目標(biāo)函數(shù)通常具有特殊性，很適合應(yīng)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(yīng)用。隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，極小極大值算法在工程設(shè)計、電子線路規(guī)劃、對策論和博弈論等很多領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用，備受關(guān)注。在大多數(shù)工程問題中，極小極大值問題具體的數(shù)學(xué)模型如下式所示：

坐進(jìn)車內(nèi)，奧迪R8 RWS的座椅表現(xiàn)得還算令人滿意，置身其上，一種沉靜之感立即感染了我的全身。車載娛樂系統(tǒng)將德國式的設(shè)計風(fēng)格展現(xiàn)得淋漓盡致：只有德國人嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S才能創(chuàng)造出如此嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮鬟壿嫼统霰姷娘@示效果。

4 發(fā)動機(jī)電器件隔熱產(chǎn)品噴漆前后對比

很多發(fā)動機(jī)產(chǎn)品出廠前，為了保證發(fā)動機(jī)美觀性、發(fā)動機(jī)耐腐蝕性等原因，進(jìn)行了整體噴漆，電器件上的熱反射產(chǎn)品也均被噴涂油漆。為了驗證噴漆后熱反射產(chǎn)品的隔熱效果，選用了某廠家四種常用的隔熱防護(hù)產(chǎn)品(文中第1部分介紹的產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)SAE J2302，利用隔熱效率測試儀設(shè)備，進(jìn)行了四種隔熱產(chǎn)品噴漆前后隔熱效果的對比。

噴漆樣件按照發(fā)動機(jī)噴漆型號和厚度進(jìn)行噴涂。噴漆前產(chǎn)品示意見圖7，噴漆后產(chǎn)品示意見圖8。

測試方法如下：

將陶瓷棒固定在熱源上方調(diào)節(jié)陶瓷套筒與熱源的距離為30mm，調(diào)整熱源溫度為450℃。溫度穩(wěn)定后，記錄套筒表面熱電偶后30min內(nèi)的溫度數(shù)值，每3min測一個，求光滑陶瓷管表面溫度的平均值為BLUC(基準(zhǔn)線溫度)；

溫度冷卻后，將護(hù)套放置在陶瓷管的表面。打開加熱電源。待熱源溫度穩(wěn)定后，每3分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)，隔熱效率SE =BLUC-SSCf。

從測試結(jié)果(表2)來看，產(chǎn)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(chǎn)品2噴漆后有一定隔熱效果，為28.53℃，這是因為產(chǎn)品2是鋁箔和聚酯棉復(fù)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(chǎn)品的熱反射性能，隔熱產(chǎn)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(chǎn)品作為發(fā)動機(jī)的隔熱防護(hù)，不能噴涂有色涂層。

5 結(jié)論

從重型發(fā)動機(jī)熱源分析、電器件隔熱效果及電器件隔熱產(chǎn)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(fā)動機(jī)熱源，盡量遠(yuǎn)離發(fā)動機(jī)排氣件；距離較近時排氣件及電器件均需增加隔熱防護(hù);

(2)鋁箔膠帶作為常用隔熱產(chǎn)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(hù)；隔熱效果不大于30℃；

(3)噴漆會影響鋁箔隔熱產(chǎn)品的熱反射性能，隔熱產(chǎn)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(chǎn)品作為發(fā)動機(jī)的隔熱防護(hù)，不能噴涂有色涂層。

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