2015年第5期冷却系统
国外内燃机
Volvo公司重型载货车柴油机的热管理系统
【法】N.Granottier
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摘要：Volvo公司全新修改了其重型载货车荣油机平台的热管理系统，通过液体流量、活塞冷却和机油温度的主动调节，其燃油耗比本来就已高效的老机型最多能降低2.0%。
关键词：热管理节油可靠性耐久性
1热管理提高节油潜力
多年来，降低燃油耗和废气排放成为轿车和载
货车发展重心，已开发出多种措施，例如废气再得环、可变儿何截面涡轮增压器、电控燃油喷射系统等，以满足越来越严苛的排放要求。这些技术已被轿车和载货车制造商们广泛应用，它们在降低废气排放的同时实现了显著奢的节油潜力，但是由于提高了发动机复杂程度并要进行广泛的修改，在实际使用中往往费用非常昂贵。鉴于成本、质量和复杂性等因素，改善内燃机的热管理系统相对是一种比较简单的措施，但在降低废气排放和节油方面能获得明显的效果。
2005年，在实施欧3废气排放标准的同时， Volvo集团推出了重型载货车柴油机平台，能覆盖 9～16L排量的柴油机。自从废气排放标准发展到欧5、US10和pNLT以来，这种平台的柴油机都具备热管理系统，并且比原机型节油1.5%~2.0%，
2热管理的思路
内燃机配备高可靠性的冷却和润滑系统，但是越来越严厉的废气排放法规及低燃油耗为发动机的开发带来挑战。
冷却和润滑系统被设计成即使在最严酷环境下也能无故障运行，例如在持续全负荷和48℃环境温度下也能确保功能无故障。但是这些运行条件仅代表了稀少的极端情况，许多量产发动机在其整个运行时间内仅很少甚至不会在这样的条件下运行。欧洲和北美汽车的平均负荷谱与设计参数相距甚远，而典型的运行状况是15℃环境温度和1200r/min 时的25%负荷，在系统不调节的情况下就导致了要输送比可靠运行所必需的更多的机油和冷却水量，因此在节油方面存在着很大的潜力。因为在典型的
万方数据
运行范围内所需的机油和冷却水量要少得多，所以 Volvo集团重型载货车柴油机平台开发热管理功能，可以在实际运行中获得最佳的燃油耗。
要使冷却系统与润滑系统之间密切配合，不仅要关注诸如气缸盖、活塞和轴承等要求高的重要零部件，还要考虑到驾驶室采暖、变速器冷却和废气排
放系统等外围设备。 3预试验研究
在具有热管理系统的情况下，在原本的开发工
作之前还必须针对所有相关的消耗器件对冷却和润滑系统的要求进行精确的分析，尽可能设计精确和高效能的方案（压力损失、回流量、泵设计等），在此基础上进一步开展工作。
开发步骤首先根据一维模拟模型鉴定机油和冷
却循环回路中的主要消耗器件，然后针对最产醋的设计条件及典型运行条件下重要负荷工况点精确地确定最大消耗器件对润滑和冷却系统的要求。因此必须经历全面的测量，以便获得所有有关的重要零部件最精确的各种要求，特别是要通过以下测量工作来得到：（1）测量活塞温度与机油流量、发动机转速和扭矩的关系：（2）测量轴承温度与主油道机油压力的关系。
这些工作是与各个零部件供应商紧密合作共同完成的，从而获得润滑和冷却系统要求与转速和扭矩关系的特性曲线场。
接下来的开发步骤是设计机油泵、冷却液泵和
机油冷却器，便它们能可靠地满足在极端要求情况下的最高要求，并从部分负荷运行时的要求，特别是典型运行工况点的特性推导出控制策略，对泵的可控制性和可调节性提出进一步的要求，因而对所选用的技术具有决定性作用。图1示出了热管理系统的设计策略。最后开发步骤则是借助于已引用的模