传统方法

计算发动机热负荷的传统方法：根据台架试验水温平衡状态下的冷却液比热容C、散热器流量M、进出水温差△ t，计算发动机热负荷，公式如下：

热平衡工况下，根据经验大部分发动机进出水温差约5 ℃，而台架试验水温控制和测量的误差有±0.5 ℃，△ t 误差则有±1 ℃，导致发动机热负荷计算误差达到20%，为实现车辆热管理精准开发，需要寻求一个更完善的方法计算。

能量流分析方法

测试万有特性曲线是发动机开发过程中必做的核心工作，其传感器经过大量的标定，具有较高的准确性。能量流分析方法就是利用这些试验数据，根据能量守恒定律，通过已知量计算需求量，并结合以往测试经验计算出更接近实车状态的发动机热负荷。增压发动机能量流如图1 所示。

1. 计算方法

根据能量守恒定律，得到如下公式：

Q 总为燃烧总能量，等于“比油耗× 发动机功率× 燃油热值× 过量空气系数× 燃烧效率（通常取90.65%）”；W 有效功为发动机输出有效功，台架测功机测得；Q 排气散热为排气带走热量，等于“排气流量× 排气比热× 排温- 进气流量× 进气比热×进气温度”；Q 中冷器散热为中冷器散热量，等于“（中冷进气比热× 中冷进气温度- 中冷出气比热× 中冷出气温度）× 中冷空气流量”；Q 散热器散热为散热器散热量，支持冷却系统的设计开发；Q 机体表面散热为机体表面对周围空气散热量，根据经验数据，环境温度80 ℃，发动机水温110 ℃时，Q 机体表面散热 ：Q 散热器散热1:19。某发动机热流量分布如图2 所示。

2. 能量流方法的优势

能量流方法有如下优势：

（1）不占用额外台架资源，台架上的传感器多为发动机自带，经过了大量的标定，准确性较高；

（2）采用的试验数据较多，单一数据的误差对整体分析结果影响可控；

（3）该方法直接得到发动机的总散热量，更接近实车状态；

（4）该方法结合经验数据，如燃烧效率和机体表面散热量均考虑实车状态，减小台架测试与实车差别。

某增压发动机热负荷计算

根据某增压发动机万有特性台架测试值（有省略），直接或间接获取计算输入值，利用能量流分析方法计算发动机不同转速和不同负荷下能量流分布。万有特性台架测试数据见表1。具体计算结果如图3 ～图6所示。从图3 可以看出，有效功占比随着负荷的增加而增加，达到一定值后保持稳定，完全符合增压发动机万有特性；排气热量主要受排气量影响，而转速是影响排气量的敏感因素，此规律在图4 可以看出；中冷器散热量大小主要取决于增压器工作状态，同转速下负荷越高则增压压力越大，增压压力大则压后温度高同时进气量大，压后温度和进气量决定中冷器散热量，图5 完全符合理论规律；通过能量流方法计算散热器散热量得出图6，图6具有良好的线性度。

根据车辆基本信息和工况，如表2 所示，计算热平衡工况下对应的发动机转速和转矩，然后通过转速和转矩在图5 曲线中查找出对应的散热量，以此为输入给车辆设计匹配合适的散热系统。