发动机电器部件隔热技术方案应用研究

0 引言

柴油发动机以其优异的耐久性、可靠性和经济性，被广泛应用于现代工业和交通运输中。随着柴油机的排放要求的提高，柴油发动机的电控功能更加复杂，一些电器功能难免布置在发动机热源附近；电器部件烤坏，会造成电路短路、开路等故障，会烧坏执行器，严重时，喷油器线束短路导致的错误喷射会导致活塞熔鼎拉缸，引发火灾。商用车电气火灾中，由于汽车本身的高温部件很多，而由于这些高温部件与汽车线束之间的热防护设计不够可靠，造成火灾的现象屡见不鲜

。为了保证发动机的可靠性和安全性，要做好电器件与热源的距离设计，做好热源温度场评估以及布置空间不足时的隔热防护。本文首先进行隔热材料介绍，论述发动机电器件常用隔热防护方案；以某一中重型产品为例，对发动机热源温度场分析；同时对比电器件常用隔热产品的防护效果，以及对发动机的隔热防护喷漆后隔热效果进行对比评估。

1 隔热材料介绍

隔热材料是能阻滞热流传递的材料，隔热材料分类方法很多，按绝热原理，隔热材料分为热反射材料、多孔材料和真空材料。按照成分不同，分为无机隔热材料、有机隔热材料和金属隔热材料；按照形状不同，分为松散隔热材料、板状隔热材料和整体隔热保温材料

。

热反射材料：具有很高的反射系数，能将能量反射出去，如金、银、镍、铝箔，聚酰亚胺薄膜。发动机常用铝箔类隔热防护产品，就是利用了铝箔的高反射系数，可将辐射热多次反射减少传热

，其基本原理如图1所示。由于铝箔自身刚度和强度不高，一般需要复合其他材料，如铝箔纤维布、铝箔隔热棉等

。

图3中：PN为EM断路器内部导体的稳态载流功耗；PW为外壳功耗；TN为内部导体的热点温度；TW1和TW2分别为EM断路器外壳内外金属壁温度；TH为周围的环境温度；QL和QF分别为内部导体与外壳间气隙的对流和辐射传递热量；RL和RF分别为对应的对流热阻和辐射热阻，由于这段较小的距离内两者同时存在，故以并联关系表示；RTC为热量从外壳内表面传到外表面的传导热阻；RWL和RWF分别为外壳与周围空气间的对流热阻和辐射热阻；QWL和QWF分别为外壳与周围空气间的对流和辐射传递热量。由此可见，若要求得EM断路器内导体的热点温升，须先求出载流导体的功耗和各个热传递环节的热阻等建模参数。

多孔材料：其包含固相和气相两部分；一方面，多孔材料利用本身所含的空隙隔热，因为空隙内的空气或惰性气体的导热系数很低，如泡沫材料、纤维材料；热量经过气孔时，阻力增大，热量传递速度减慢

。另一方面，热量经过固体时，传递路线变长，热量传递速度也会减缓

。

测试方法如下：

常见的真空隔热材料有真空玻璃、真空绝热板等

。

这骚猴子，就能在姑娘面前瞎吹。哼！妈的，你小子形褒实贬：我们都是摔摔打打的土匪，就你是酷爱艺术的学者。我心里直骂。而巴克夏板着脸，憋住笑，看似介绍实是回击说：“他还会爬杆儿！”

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2 发动机热源分析

设计原则按照热源不包裹，因为需要考虑到排气管的各个连接处，因连接不好而窜气，或因为包裹材料老化失效或脱落导致的电器件损坏。考虑到电器件着火引发的安全问题，和较高的维修成本，因此设计时按照最大250mm。

2、热反射效率随热源温度升高而增加；

从测试结果可知，发动机转速达到1600r/min时，发动机涡后排温最高，各测点温度均较高；其中最高点出现在测点1-1，即增压器上表面，最高温度530.3℃；各测点受涡后排温影响较明显，排温升高，各测点温度也随之升高。发动机传统电器件耐温为125℃，因此，布置在测点1-5以外，即距离增压器热源250mm时，电器件表面温度低于125℃；若布置空间有限，布置距离缩小，发动机发热部件(增压器、排气管路)和电器部件均应增加隔热防护。

对某重型发动机排气侧周围温度进行热场测试，测点位置1为选择增压器表面(测点1-1)及距离表面50mm(测点1-2)、100mm(测点1-3)、200mm(测点1-4)、250mm(测点1-5)、300mm(测点1-6)、400mm(测点1-7)布置温度测点，测点暴露于空气中，利用粗铁丝固定。7个温度测点结果分别命名为T11、T12、T13、T14、T15、T16、T17，测点布置如下图3所示。

3 发动机电器件隔热产品隔热效果

选用铝箔胶带产品为例，按照隔热测试标准SAE J2302，利用隔热效率测试仪设备，自定义热源温度和距离热源距离，评估铝箔胶带在不同热源温度及热源距离下的隔热效果，为电器件设计时提供隔热产品选型依据。

真空隔热材料：利用材料的内部真空达到阻隔对流来隔热。在真空状态里，气体的热传导及热对流会消除

。

4、因隔热胶带使用温度≤200℃，建议电器件表面温度≤150℃时，使用铝箔胶带防护；隔热效果不大于30℃。

将陶瓷棒固定在热源上方，距离为指定的距离，将陶瓷管表面热电偶放在靠近热源一侧的陶瓷管中段表面。将热源热电偶放在热源的表面上，对应于陶瓷管表面热电偶。将热源温度设置为指定的温度。

三是劳动关系问题。劳动关系问题主要体现在“解除旧劳动关系难”和“建立新劳动关系难”两个方面。解除旧劳动关系难，主要是由于关闭制度不完善，社会保障水平不高，员工出于对未来生活和再就业的担忧，不愿接受安置。建立新劳动关系难则主要表现在：①煤矿工人具有技术的特殊性和单一性，转岗困难，煤矿关闭大势下，可供就业的岗位数量大大减少，职工难以建立新的劳动关系。②M煤矿和分流安置企业不属于同一体制，被安置职工的劳动关系续接程序不流畅，导致职工难以及时与新企业建立新的劳动关系。

热源温度稳定后，每3分钟记录一次数据，共30分钟。该温度记录为光滑陶瓷管的表面温度。

温度冷却后，将护套放置在陶瓷管的表面。打开加热电源。待热源温度稳定后，每3分钟记录一次数据，共30分钟。

以此上为循环，分别测试指定的距离，从20mm-200mm，每20mm为间隔；以及指定的热源温度分别为260℃、350℃、450℃和550℃。

要求：记录数据，隔热效率(SE)=光滑陶瓷管表面温度(BLUC)-有保护材料陶瓷管表面温度(SSCf)。

测试结果见图5和图6，从测试结果来看：

发动机电器件常用的隔热产品为铝箔类产品，即铝箔和其他材料复合形成的铝箔复合隔热材料。本论文主要介绍4种产品，序号1为铝箔和玻纤螺旋缠绕，定型而成，该产品的耐温性好；序号2的结构具有三层，外层是高反射铝箔，主要为被保护物提供热反射保护，中间层是玻璃纤维布，内层是耐高温纤维棉，能实现隔热保温效果；序号3为两部分构成，外层是高反射铝箔，主要为被保护物提供热反射保护，内层是玻璃纤维纱+聚酯纺织成织带，能实现隔热保温效果，两者通过复合设备定型而成；序号4为铝箔胶带，外层为铝箔，内层为玻纤，并附有胶黏剂。具体产品介绍见表1。

1、热反射效率随距离增加而降低；

首先完成排气管路安装布置、测温信号线走线及设备调试工作，然后根据测试方案进行温度测试，测试时不开风机，采集外特性工况下各个测点温度，同时记录发动机参数，测试结果如下图4所示。

第一，高校应当完善内部控制评价制度，力求设计科学有效的评价指标和标准。设计时应广泛征求管理人员和教职工的意见，向专业人士咨询，避免在制定标准中出现脱离实际情况，从源头上保证了操作的有效。第二，内部审计力度应强化。对审计对象审计时，除了关注审计财务收支、票据合法、审批授权等外，更应关注机制建设、制度建设及执行，关键岗位管理等情况，把握审计重点，通过全面、细致、高效的内审活动，确保内控运行的有效性。第三，发挥监督职能，强化追责和整改。应对内控整改情况跟踪，追究主要人员的相关责任。

3、铝箔胶带在热源温度较高较近的场景下隔热效果较好；因其主要反射红外辐射热，对于密闭空间内因热传导造成的体系升温隔热效果有限。

胡适的时间观以“进化”“不朽”“经济”“闲暇”等为关键词，显然时间的客观结构、特征不是其思考重点。“进化”强调古今异质以及革故鼎新的进步趋势，这种不可逆转的、线性的时间观赋予个体追赶潮流、力求“经济”的时间意识。“不朽”揭示古今相续，强调“小我”在无穷时空的延展中不可磨灭的影响，这既有对过往的尊重，或对守旧的抗争，也有对未来的警示和担当。“经济”的时间强调高效，也使“闲暇”有了可能。

1.4.2 临床效果 临床效果评价的标准如下：无效：没有明显改善临床症状，也没有明显改善阴道壁的局部炎症反应，阴道分泌物的清洁度为III～IV度。有效：明显减轻临床症状，明显改善阴道壁充血但未完全消退，阴道分泌物的清洁度为II～III度。显效：没有临床症状，淡粉色或苍白色的阴道壁，阴道分泌物的清洁度为I～II度。临床有效率=（有效+显效）/总例数×100.00%[4]。

在工程问题中目标函数通常具有特殊性，很适合应用极小极大值算法求解，但是计算量的庞大和非线性限制了极小极大值算法的应用。随着计算机技术的快速发展，极小极大值算法在工程设计、电子线路规划、对策论和博弈论等很多领域有着越来越广泛的应用，备受关注。在大多数工程问题中，极小极大值问题具体的数学模型如下式所示：

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4 发动机电器件隔热产品喷漆前后对比

很多发动机产品出厂前，为了保证发动机美观性、发动机耐腐蚀性等原因，进行了整体喷漆，电器件上的热反射产品也均被喷涂油漆。为了验证喷漆后热反射产品的隔热效果，选用了某厂家四种常用的隔热防护产品(文中第1部分介绍的产品)，即铝箔波纹管、铝箔聚酯棉、自卷铝箔玻纤管和铝箔胶带，编号分别命名为1、2、3和4，喷漆后编号分别命名为1a、2a、3a和4a。按照隔热测试标准SAE J2302，利用隔热效率测试仪设备，进行了四种隔热产品喷漆前后隔热效果的对比。

喷漆样件按照发动机喷漆型号和厚度进行喷涂。喷漆前产品示意见图7，喷漆后产品示意见图8。

测试方法如下：

将陶瓷棒固定在热源上方调节陶瓷套筒与热源的距离为30mm，调整热源温度为450℃。温度稳定后，记录套筒表面热电偶后30min内的温度数值，每3min测一个，求光滑陶瓷管表面温度的平均值为BLUC(基准线温度)；

温度冷却后，将护套放置在陶瓷管的表面。打开加热电源。待热源温度稳定后，每3分钟记录一次数据，共30分钟。记录此温度为套接陶瓷管表面温度SSCf。

要求：记录数据，隔热效率SE =BLUC-SSCf。

从测试结果(表2)来看，产品1在喷漆前隔热效果最好，为77.7℃，喷漆后，隔热效果最差，为-13.38℃；产品2喷漆后有一定隔热效果，为28.53℃，这是因为产品2是铝箔和聚酯棉复合的，聚酯棉会缩减热量的传递。总的来说，喷漆会影响铝箔隔热产品的热反射性能，隔热产品的热反射效率降低，甚至失去隔热作用。因此，使用铝箔类的产品作为发动机的隔热防护，不能喷涂有色涂层。

5 结论

从重型发动机热源分析、电器件隔热效果及电器件隔热产品喷漆前后对比的研究；综合而言:

(1)首先要从电器件布置时，考虑发动机热源，尽量远离发动机排气件；距离较近时排气件及电器件均需增加隔热防护;

(2)铝箔胶带作为常用隔热产品之一，隔热效果随距离增加而降低，随热源增加而增高，但因其耐温性限制，建议电器件表面温度≤150℃时，使用铝箔胶带防护；隔热效果不大于30℃；

(3)喷漆会影响铝箔隔热产品的热反射性能，隔热产品的热反射效率降低，甚至失去隔热作用。因此，使用铝箔类的产品作为发动机的隔热防护，不能喷涂有色涂层。

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