本發(fā)明涉及汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估方法和裝置。

背景技術(shù)：

在車輛使用過(guò)程中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度比較高，會(huì)對(duì)其周圍的部件產(chǎn)生熱害問(wèn)題，嚴(yán)重影響車輛的使用壽命，所以在車輛開(kāi)發(fā)階段，需要對(duì)車輛排氣系統(tǒng)周圍的部件進(jìn)行熱害評(píng)估。

相關(guān)技術(shù)中，通過(guò)CAE(Computer Aided Engineering，計(jì)算機(jī)輔助工程)進(jìn)行仿真分析，但由于工作量大、時(shí)間周期長(zhǎng)、計(jì)算復(fù)雜等因素?zé)o法滿足對(duì)熱害問(wèn)題的快速分析，且測(cè)試實(shí)驗(yàn)樣車受時(shí)效、成本、周期等限制無(wú)法滿足車輛開(kāi)發(fā)的工程要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。

為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估方法，該方法簡(jiǎn)化了車輛熱管理中復(fù)雜的三維CAE仿真分析，避免了無(wú)樣車階段的無(wú)法實(shí)驗(yàn)測(cè)量的矛盾，并且避免了高昂的實(shí)驗(yàn)費(fèi)用。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估方法，包括以下步驟：獲取設(shè)定轉(zhuǎn)速工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣參數(shù)；根據(jù)所述排氣參數(shù)和所述排氣系統(tǒng)中熱源部件的尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算所述熱源部件的表面溫度分布信息；以及根據(jù)熱害部件的位置和材料參數(shù)以及與所述熱害部件對(duì)應(yīng)的熱源部件的表面溫度分布信息計(jì)算所述熱害部件的受熱溫度，以對(duì)所述熱害部件進(jìn)行熱害評(píng)估。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估方法，首先，獲取設(shè)定轉(zhuǎn)速工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣參數(shù)，然后，根據(jù)排氣參數(shù)和排氣系統(tǒng)中熱源部件的尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算熱源部件的表面溫度分布信息，最后，根據(jù)熱害部件的位置和材料參數(shù)以及與熱害部件對(duì)應(yīng)的熱源部件的表面溫度分布信息計(jì)算熱害部件的受熱溫度，以對(duì)熱害部件進(jìn)行熱害評(píng)估。該方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)熱害部件的可靠評(píng)估，而且簡(jiǎn)化了車輛熱管理中復(fù)雜的三維CAE仿真分析，避免了無(wú)樣車階段的無(wú)法實(shí)驗(yàn)測(cè)量的矛盾，并且避免了高昂的實(shí)驗(yàn)費(fèi)用。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述排氣參數(shù)包括所述排氣系統(tǒng)入口處的排氣溫度、排氣流量、排氣壓力和排氣成分以及所述排氣系統(tǒng)出口處的排氣溫度、排氣流量、排氣壓力和排氣成分。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述熱源部件包括排氣管、消聲器、催化器、隔熱罩、風(fēng)扇中的一種或多種，所述熱源部件的尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)包括外形尺寸、內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸、管壁厚度以及材料物性，所述熱害部件包括吊耳、線束、ABS(Antilock Brake System，制動(dòng)防抱死系統(tǒng))、油管、防火墻、護(hù)套、傳動(dòng)軸油封、轉(zhuǎn)向機(jī)、拉線、油底殼中的一種或多種，所述熱害部件的材料參數(shù)包括尺寸以及材料物性。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)公式計(jì)算所述熱源部件的表面溫度分布信息，其中，所述熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)公式分別為：

其中，q為排氣與所述熱源部件的對(duì)流換熱量，h為所述熱源部件的換熱系數(shù)，t_f為排氣溫度，t_w所述熱源部件的表面溫度，φ為所述熱源部件的導(dǎo)熱速率，λ₁為所述熱源部件的導(dǎo)熱系數(shù)，A₁為所述熱源部件的導(dǎo)熱面積，為溫度梯度。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)輻射受熱量公式和強(qiáng)制對(duì)流放熱公式計(jì)算所述熱害部件的受熱溫度，其中，所述輻射受熱量公式和所述強(qiáng)制對(duì)流放熱公式分別為：

其中，Q₁為輻射受熱量，A₂為所述熱害的表面積，d₁為所述熱源部件的長(zhǎng)度，d₂所述熱害部件的長(zhǎng)度，σ輻射常數(shù)，T₁所述熱源部件的表面溫度，T₂為所述熱害部件的受熱溫度，F(xiàn)₁₂角系數(shù)，ε₁為所述熱源部件的發(fā)射率，ε₂所述熱害部件的發(fā)射率，Q₂為強(qiáng)制對(duì)流放熱量，λ為空氣導(dǎo)熱系數(shù)，U_∞為環(huán)境空氣的對(duì)流速度，T_∞為周圍環(huán)境溫度，υ空氣粘性系數(shù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明另一方面實(shí)施例提出的一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估裝置，包括：獲取模塊，用于獲取設(shè)定轉(zhuǎn)速工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣參數(shù)；第一計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述排氣參數(shù)和所述排氣系統(tǒng)中熱源部件的尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算所述熱源部件的表面溫度分布信息；以及第二計(jì)算模塊，用于根據(jù)熱害部件的位置和材料參數(shù)以及與所述熱害部件對(duì)應(yīng)的熱源部件的表面溫度分布信息計(jì)算所述熱害部件的受熱溫度，以對(duì)所述熱害部件進(jìn)行熱害評(píng)估。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估裝置，首先，通過(guò)獲取模塊獲取設(shè)定轉(zhuǎn)速工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣參數(shù)，然后，第一計(jì)算模塊根據(jù)排氣參數(shù)和排氣系統(tǒng)中熱源部件的尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算熱源部件的表面溫度分布信息，最后，第二計(jì)算模塊根據(jù)熱害部件的位置和材料參數(shù)以及與熱害部件對(duì)應(yīng)的熱源部件的表面溫度分布信息計(jì)算熱害部件的受熱溫度，以對(duì)熱害部件進(jìn)行熱害評(píng)估。該裝置不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)熱害部件的可靠評(píng)估，而且簡(jiǎn)化了車輛熱管理中復(fù)雜的三維CAE仿真分析，避免了無(wú)樣車階段的無(wú)法實(shí)驗(yàn)測(cè)量的矛盾，并且避免了高昂的實(shí)驗(yàn)費(fèi)用。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述排氣參數(shù)包括所述排氣系統(tǒng)入口處的排氣溫度、排氣流量、排氣壓力和排氣成分以及所述排氣系統(tǒng)出口處的排氣溫度、排氣流量、排氣壓力和排氣成分。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述熱源部件包括排氣管、消聲器、催化器、隔熱罩、風(fēng)扇中的一種或多種，所述熱源部件的尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)包括外形尺寸、內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸、管壁厚度以及材料物性，所述熱害部件包括吊耳、線束、ABS、油管、防火墻、護(hù)套、傳動(dòng)軸油封、轉(zhuǎn)向機(jī)、拉線、油底殼中的一種或多種，所述熱害部件的材料參數(shù)包括尺寸以及材料物性。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一計(jì)算模塊通過(guò)熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)公式計(jì)算所述熱源部件的表面溫度分布信息，其中，所述熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)公式分別為：

其中，q為排氣與所述熱源部件的對(duì)流換熱量，h為所述熱源部件的換熱系數(shù)，t_f為排氣溫度，t_w所述熱源部件的表面溫度，φ為所述熱源部件的導(dǎo)熱速率，λ₁為所述熱源部件的導(dǎo)熱系數(shù)，A₁為所述熱源部件的導(dǎo)熱面積，為溫度梯度。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第二計(jì)算模塊通過(guò)輻射受熱量公式和強(qiáng)制對(duì)流放熱公式計(jì)算所述熱害部件的受熱溫度，其中，所述輻射受熱量公式和所述強(qiáng)制對(duì)流放熱公式分別為：

其中，Q₁為輻射受熱量，A₂為所述熱害的表面積，d₁為所述熱源部件的長(zhǎng)度，d₂所述熱害部件的長(zhǎng)度，σ輻射常數(shù)，T₁所述熱源部件的表面溫度，T₂為所述熱害部件的受熱溫度，F(xiàn)₁₂角系數(shù)，ε₁為所述熱源部件的發(fā)射率，ε₂所述熱害部件的發(fā)射率，Q₂為強(qiáng)制對(duì)流放熱量，λ為空氣導(dǎo)熱系數(shù)，U_∞為環(huán)境空氣的對(duì)流速度，T_∞為周圍環(huán)境溫度，υ空氣粘性系數(shù)。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估方法的流程圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估的測(cè)試平臺(tái)；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的熱害部件受熱溫度計(jì)算程序的運(yùn)行界面；

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的熱源部件與熱害部件的示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的消聲器與吊耳之間加裝隔熱板的示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的加裝隔熱板后進(jìn)行驗(yàn)證的計(jì)算程序的運(yùn)行界面；以及

圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估裝置的方框圖。

附圖標(biāo)記：發(fā)動(dòng)機(jī)1、入口處的流量計(jì)2、入口處的溫度傳感器3、入口處的壓力傳感器4、出口處的溫度傳感器5、出口處的壓力傳感器6、出口處的流量計(jì)7、催化格柵8、出口處的煙氣分析儀9、入口處的煙氣分析儀10、排氣測(cè)量箱11、連通管12、數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)13、吊耳14、消音器15、周圍氣流16、隔熱板17。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

下面參照附圖來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估方法和裝置。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估方法的流程圖。如圖1所示，該發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估方法包括以下步驟：

S1，獲取設(shè)定轉(zhuǎn)速工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣參數(shù)。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，排氣參數(shù)可包括排氣系統(tǒng)入口處的排氣溫度、排氣流量、排氣壓力和排氣成分以及排氣系統(tǒng)出口處的排氣溫度、排氣流量、排氣壓力和排氣成分。

具體地，可通過(guò)流量計(jì)、溫度傳感器、壓力傳感器以及煙氣分析儀來(lái)采集煙氣被催化前后的溫度、流量、壓力以及煙氣成分。其中，流量計(jì)可采用可靠性和精確度比較高的渦流流量計(jì)，壓力傳感器可采用精確度比較高的壓電傳感器，煙氣分析儀通過(guò)分析煙氣中的CO、HC和NOx三種有害物質(zhì)的含量來(lái)評(píng)估煙氣催化反應(yīng)前后的熱量變化。

需要說(shuō)明的是，煙氣催化反應(yīng)可通過(guò)催化格柵完成，通過(guò)催化格柵可以將煙氣中的CO、HC和NOx三種有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)為待有金屬玻、銠、鈀涂層的蜂窩狀格柵載體。

在實(shí)際應(yīng)用中，如圖2所示，可以將流量計(jì)、溫度傳感器、壓力傳感器、煙氣分析儀以及催化格柵設(shè)置在一個(gè)排氣測(cè)量箱內(nèi)，并在排氣測(cè)量箱內(nèi)壁設(shè)置真空絕熱層及隔熱石棉層，以避免煙氣能量損失，同時(shí)在排氣測(cè)量箱上留有各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)通信線口，以便數(shù)據(jù)可以通過(guò)通信線直接傳輸?shù)綌?shù)據(jù)計(jì)算機(jī)。在測(cè)試時(shí)，通過(guò)連通管將發(fā)動(dòng)機(jī)與排氣測(cè)量箱相連，然后，根據(jù)車輛行駛狀態(tài)設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速工況，排氣測(cè)量箱內(nèi)的各個(gè)傳感器將獲取該工況下的流量、溫度、壓力以及煙氣成分，并通過(guò)通信線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)計(jì)算機(jī)。

S2，根據(jù)排氣參數(shù)和排氣系統(tǒng)中熱源部件的尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算熱源部件的表面溫度分布信息。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，熱源部件可包括排氣管、消聲器、催化器、隔熱罩、風(fēng)扇中的一種或多種，由于每個(gè)排氣系統(tǒng)中的部件是不同的，因此這里不做限制。熱源部件的尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)可包括外形尺寸、內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸、管壁厚度以及材料物性(如表面粗糙度、發(fā)射率、導(dǎo)熱率等)。

具體地，可以根據(jù)氣體熱量到固體再到氣體的傳遞關(guān)系，以及相應(yīng)的熱量公式：Q＝C*m*Δt來(lái)評(píng)估煙氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)后，各個(gè)熱源部件的能量損失，并計(jì)算得出各個(gè)熱源部件的表面溫度，其中，Q為放熱熱量，C為比熱容，m為質(zhì)量，Δt為溫度變化量。

進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可通過(guò)熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)公式計(jì)算熱源部件的表面溫度分布信息，其中，熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)公式分別為：

其中，q為排氣與熱源部件的對(duì)流換熱量，h為熱源部件的換熱系數(shù)，t_f為排氣溫度，t_w熱源部件的表面溫度，φ為熱源部件的導(dǎo)熱速率，λ₁為熱源部件的導(dǎo)熱系數(shù)，A₁為熱源部件的導(dǎo)熱面積，為溫度梯度。

具體地，以排氣管為例。可以將排氣管分為長(zhǎng)度較小的多個(gè)小節(jié)，在每一個(gè)小節(jié)內(nèi)認(rèn)為排氣管的表面溫度是相同的，根據(jù)上述公式(1)計(jì)算出煙氣傳遞到該小節(jié)排氣管表面的溫度，然后對(duì)下一小節(jié)排氣管的表面溫度計(jì)算。由于煙氣的熱量會(huì)因上一小節(jié)排氣管而散失掉一部分熱量，因此可以根據(jù)上一小節(jié)排氣管的表面溫度來(lái)計(jì)算下一小節(jié)排氣管的表面溫度。依次計(jì)算，直至完成對(duì)整個(gè)排氣管表面溫度的計(jì)算。

為了簡(jiǎn)化測(cè)試人員的測(cè)試任務(wù)，可以預(yù)先根據(jù)上述公式(1)編譯成窗口式的計(jì)算程序，測(cè)試人員只需輸入熱源部件的尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣參數(shù)，即可快速且方便的完成對(duì)熱源部件表面溫度的計(jì)算?？梢岳斫獾氖牵部梢灾苯訉l(fā)動(dòng)機(jī)的排氣參數(shù)直接導(dǎo)入計(jì)算程序，而無(wú)需測(cè)試人員輸入。

S3，根據(jù)熱害部件的位置和材料參數(shù)以及與熱害部件對(duì)應(yīng)的熱源部件的表面溫度分布信息計(jì)算熱害部件的受熱溫度，以對(duì)熱害部件進(jìn)行熱害評(píng)估。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，熱害部件可包括吊耳、線束、ABS、油管、防火墻、護(hù)套、傳動(dòng)軸油封、轉(zhuǎn)向機(jī)、拉線、油底殼中的一種或多種，具體這里不做限制，熱害部件的材料參數(shù)可包括尺寸(如與熱源部件的間距、受熱面積等)以及材料物性(如吸收率、導(dǎo)熱率等)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可通過(guò)輻射受熱量公式和強(qiáng)制對(duì)流放熱公式計(jì)算熱害部件的受熱溫度，其中，輻射受熱量公式和強(qiáng)制對(duì)流放熱公式分別為：

其中，Q₁為輻射受熱量，A₂為所述熱害的表面積，d₁為所述熱源部件的長(zhǎng)度，d₂所述熱害部件的長(zhǎng)度，σ輻射常數(shù)，T₁所述熱源部件的表面溫度，T₂為所述熱害部件的受熱溫度，F(xiàn)₁₂角系數(shù)，ε₁為所述熱源部件的發(fā)射率，ε₂所述熱害部件的發(fā)射率，Q₂為強(qiáng)制對(duì)流放熱量，λ為空氣導(dǎo)熱系數(shù)，U_∞為環(huán)境空氣的對(duì)流速度，T_∞為周圍環(huán)境溫度，υ空氣粘性系數(shù)。

同樣地，也可以預(yù)先根據(jù)上述公式(2)編譯成窗口式的計(jì)算程序，測(cè)試人員只需輸入熱源部件的表面溫度以及熱害部件的位置和材料參數(shù)，即可快速且方便的完成對(duì)熱害部件受熱溫度的計(jì)算。

實(shí)際測(cè)試時(shí)，為了優(yōu)化完全理論公式計(jì)算結(jié)果誤差較大的缺陷，可以結(jié)合相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，具體如圖3所示。其中，工況一對(duì)應(yīng)的參數(shù)為實(shí)驗(yàn)整理的數(shù)據(jù)庫(kù)，以此總結(jié)的相關(guān)熱害部件的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為參考基準(zhǔn)；工況二對(duì)應(yīng)的參數(shù)即為通過(guò)上述方法得到的輸入?yún)?shù)，最后計(jì)算的溫度Tx為熱害部件的表面溫度。f為公式中形態(tài)系數(shù)比，e為公式中速度比系數(shù)。

下面以熱源部件消聲器和熱害部件吊耳(如圖4所示)為例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明整個(gè)測(cè)試過(guò)程。

首先，將發(fā)動(dòng)機(jī)(2.0L自然吸氣)的排氣口通過(guò)連通管與排氣測(cè)量箱相連，搭建測(cè)試臺(tái)架。然后，給發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)速為3500rpm的工況，通過(guò)排氣測(cè)量箱測(cè)量煙氣被催化前的流量、溫度、壓力及成分，分別為0.5L/s、900℃、9.6bar，并測(cè)量煙氣被催化格柵催化后的流量、溫度、壓力及成分，分別為0.4L/s、950℃、8bar。然后，數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)根據(jù)催化前后煙氣中CO、HC、NOx三種有害物質(zhì)的含量及以上參數(shù)評(píng)估出發(fā)動(dòng)機(jī)排出的煙氣的焓值，得到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣所具備的熱量為30kw。

需要說(shuō)明的是，可以根據(jù)氣體焓值計(jì)算公式，以排氣管周圍環(huán)境空氣的焓值為基準(zhǔn)，計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)煙氣的焓值：

h＝)C₁+C₂d/1000)t+Q*d/1000 (3)

其中，h為單位時(shí)間內(nèi)煙氣的焓值，C₁為周圍環(huán)境空氣平均定壓比熱容，C₂為水蒸氣的定壓比熱容，d為煙氣濕度，t為煙氣溫度，Q為周圍環(huán)境溫度下水的氣化潛熱。

當(dāng)將此熱量(30kw)下的煙氣通進(jìn)排氣系統(tǒng)中時(shí)，依據(jù)熱量從氣體到管道固體再到外部空氣的傳遞過(guò)程，參考傳熱學(xué)中熱量傳遞方式，將以上參數(shù)及排氣系統(tǒng)中各熱源部件的尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)輸入自行編輯的能量流動(dòng)分析程序，計(jì)算得出發(fā)動(dòng)機(jī)的煙氣在經(jīng)過(guò)排氣系統(tǒng)過(guò)程中能量的流動(dòng)變化，從而計(jì)算出熱源部件消音器的表面溫度為300℃。

在計(jì)算出熱源部件消音器的表面溫度后，將吊耳的位置、尺寸和材料物性，以及對(duì)應(yīng)的熱源部件的溫度導(dǎo)入溫度求解器軟件，從而計(jì)算得出吊耳的表面溫度為126℃。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估方法，首先利用設(shè)計(jì)的排氣測(cè)量箱完成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣參數(shù)(溫度、流量、壓力、成分)的采集，將以上參數(shù)輸入自行編輯的能量流動(dòng)分析程序，計(jì)算得出發(fā)動(dòng)機(jī)排氣在經(jīng)過(guò)排氣系統(tǒng)過(guò)程中能量的流動(dòng)變化，完成對(duì)排氣系統(tǒng)中各個(gè)熱源部件(如排氣管、消音器、催化器等)的表面溫度分布的評(píng)估，然后依據(jù)自行編輯的熱害溫度求解器對(duì)整車狀態(tài)下排氣系統(tǒng)周圍部件存在的熱害問(wèn)題進(jìn)行快速的有效的計(jì)算，完成整車狀態(tài)下的熱害問(wèn)題評(píng)估。該方法簡(jiǎn)化了車輛熱管理中復(fù)雜的三維CAE仿真分析，相對(duì)于CAE仿真分析更加準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單和方便，并且計(jì)算周期短、運(yùn)算速度快，有效避免了無(wú)樣車階段的無(wú)法實(shí)驗(yàn)測(cè)量的矛盾，以及高昂的實(shí)驗(yàn)費(fèi)用，為車輛的使用壽命以及車輛設(shè)計(jì)提供參考。

進(jìn)一步地，在完成整車狀態(tài)下的熱害問(wèn)題評(píng)估后，可以對(duì)評(píng)估結(jié)果提出優(yōu)化措施并進(jìn)行驗(yàn)證，例如，可以改變熱害部件表面空氣的對(duì)流速度(吹風(fēng)量)、改變熱害距離、替換成耐熱材料或者加裝隔熱板來(lái)屏蔽熱源部件等。另外在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，也會(huì)遇到更改部件結(jié)構(gòu)、位置、加裝隔熱等，此時(shí)也可以進(jìn)行驗(yàn)證。

具體地，仍然以熱源部件消聲器和熱害部件吊耳為例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖5所示，可以在消聲器與吊耳之間加隔熱板以屏蔽消聲器對(duì)吊耳的影響；也可以在吊耳上加裝鋁箔隔熱罩；也可以將消聲器與吊耳之間的間距從70mm調(diào)整到120mm；也可以將吊耳周圍的空氣流動(dòng)速度調(diào)整從3m/s調(diào)整到5m/s。然后，可以通過(guò)自行編輯的驗(yàn)證軟件來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，如圖6所示。經(jīng)驗(yàn)證，加裝鋁箔隔熱罩后，吊耳的表面溫度為85℃；間距從70mm調(diào)整到120mm后，吊耳的表面溫度為105℃；空氣流動(dòng)速度調(diào)整從3m/s調(diào)整到5m/s后，吊耳的表面溫度為99℃。從而根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果可以判斷出該優(yōu)化措施是否達(dá)到了理想結(jié)果。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，熱源部件的表面溫度和熱害部件的受熱溫度如表1所示。

表1

綜上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估方法，首先，獲取設(shè)定轉(zhuǎn)速工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣參數(shù)，然后，根據(jù)排氣參數(shù)和排氣系統(tǒng)中熱源部件的尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算熱源部件的表面溫度分布信息，最后，根據(jù)熱害部件的位置和材料參數(shù)以及與熱害部件對(duì)應(yīng)的熱源部件的表面溫度分布信息計(jì)算熱害部件的受熱溫度，以對(duì)熱害部件進(jìn)行熱害評(píng)估。該方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)熱害部件的可靠評(píng)估，而且簡(jiǎn)化了車輛熱管理中復(fù)雜的三維CAE仿真分析，避免了無(wú)樣車階段的無(wú)法實(shí)驗(yàn)測(cè)量的矛盾，并且避免了高昂的實(shí)驗(yàn)費(fèi)用。

圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估裝置的方框圖。如圖7所示，該發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估裝置包括：獲取模塊10、第一計(jì)算模塊20和第二計(jì)算模塊30。

其中，獲取模塊10用于獲取設(shè)定轉(zhuǎn)速工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣參數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，排氣參數(shù)包括排氣系統(tǒng)入口處的排氣溫度、排氣流量、排氣壓力和排氣成分以及排氣系統(tǒng)出口處的排氣溫度、排氣流量、排氣壓力和排氣成分。

第一計(jì)算模塊20用于根據(jù)排氣參數(shù)和排氣系統(tǒng)中熱源部件的尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算熱源部件的表面溫度分布信息。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，熱源部件可包括排氣管、消聲器、催化器、隔熱罩、風(fēng)扇中的一種或多種，熱源部件的尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)可包括外形尺寸、內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸、管壁厚度以及材料物性。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一計(jì)算模塊20可通過(guò)熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)公式計(jì)算熱源部件的表面溫度分布信息，其中，熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)公式如上述公式(1)所示。

第二計(jì)算模塊30用于根據(jù)熱害部件的位置和材料參數(shù)以及與熱害部件對(duì)應(yīng)的熱源部件的表面溫度分布信息計(jì)算熱害部件的受熱溫度，以對(duì)熱害部件進(jìn)行熱害評(píng)估。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，熱害部件可包括吊耳、線束、ABS、油管、防火墻、護(hù)套、傳動(dòng)軸油封、轉(zhuǎn)向機(jī)、拉線、油底殼中的一種或多種，熱害部件的材料參數(shù)可包括尺寸以及材料物性。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第二計(jì)算模塊30可通過(guò)輻射受熱量公式和強(qiáng)制對(duì)流放熱公式計(jì)算所述熱害部件的受熱溫度，其中，輻射受熱量公式和強(qiáng)制對(duì)流放熱公式如上述公式(2)所示。

需要說(shuō)明的是，在本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估裝置中未披露的細(xì)節(jié)，請(qǐng)參考本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估方法中所披露的細(xì)節(jié)，具體這里不再贅述。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的熱害評(píng)估裝置，首先，通過(guò)獲取模塊獲取設(shè)定轉(zhuǎn)速工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣參數(shù)，然后，第一計(jì)算模塊根據(jù)排氣參數(shù)和排氣系統(tǒng)中熱源部件的尺寸結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算熱源部件的表面溫度分布信息，最后，第二計(jì)算模塊根據(jù)熱害部件的位置和材料參數(shù)以及與熱害部件對(duì)應(yīng)的熱源部件的表面溫度分布信息計(jì)算熱害部件的受熱溫度，以對(duì)熱害部件進(jìn)行熱害評(píng)估。該裝置不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)熱害部件的可靠評(píng)估，而且簡(jiǎn)化了車輛熱管理中復(fù)雜的三維CAE仿真分析，避免了無(wú)樣車階段的無(wú)法實(shí)驗(yàn)測(cè)量的矛盾，并且避免了高昂的實(shí)驗(yàn)費(fèi)用。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過(guò)中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說(shuō)明書(shū)中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。