整車熱管理系統(tǒng)的仿真與優(yōu)化.pdf

1、隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在動(dòng)力、節(jié)能和環(huán)保方面的飛躍發(fā)展,使得發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率不斷提高,同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的設(shè)計(jì)變得更為緊湊,因而對(duì)于冷卻系統(tǒng)以及汽車熱管理就提出了更高的要求。熱管理平臺(tái)強(qiáng)調(diào)在平臺(tái)上對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛的熱管理進(jìn)行的全面和系統(tǒng)的研究。
　　 本課題基于熱力學(xué)和傳熱學(xué)方面的理論知識(shí),分析了發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的熱量平衡情況。同時(shí)介紹了發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)各主要零部件在仿真建模過程中運(yùn)用的建模方法和設(shè)計(jì)原理。
　　 首先基于一臺(tái)小型汽油機(jī),搭建發(fā)動(dòng)

2、機(jī)散熱試驗(yàn)臺(tái)架,并利用AMESim軟件對(duì)臺(tái)架進(jìn)行模擬。以外特性工況下的發(fā)動(dòng)機(jī)入口溫度和放熱率作為比較依據(jù),驗(yàn)證模型與試驗(yàn)的一致性。結(jié)果顯示,模型的冷卻液入口溫度與發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)值相差約0.1℃,放熱率最大相對(duì)誤差僅為2.4％。表明軟件對(duì)臺(tái)架的模擬有較高的精度和可靠性。
　　 其次以一臺(tái)大型柴油機(jī)為例,建立發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理瞬態(tài)試驗(yàn)臺(tái)架,分析說明了發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理瞬態(tài)模型的建模原理,同時(shí)在瞬態(tài)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上利用KULI軟件建立發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理瞬態(tài)

3、模型。根據(jù)冷卻液和機(jī)油的試驗(yàn)溫度變化曲線對(duì)模型中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,最后得到較為理想的瞬態(tài)仿真變化曲線。
　　 然后選定三個(gè)散熱器、兩個(gè)水泵、兩個(gè)水泵傳動(dòng)比和兩組大小風(fēng)扇進(jìn)行相互匹配,利用正交試驗(yàn)的方法進(jìn)行仿真分析。分別在二檔最大扭矩工況和二檔最大功率工況下結(jié)合冷卻常數(shù)、冷卻系統(tǒng)耗功和冷卻效率三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo),計(jì)算得到了6組備選零部件組合。然后在外特性條件下對(duì)這6組方案再進(jìn)行模擬分析,最后結(jié)合冷卻常數(shù)和耗功這兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)得到該發(fā)動(dòng)機(jī)

4、最佳的冷卻系統(tǒng)零部件組合。對(duì)原有發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻回路進(jìn)行改進(jìn),采用分隔循環(huán)式冷卻回路,通過仿真分析,比較得出分離循環(huán)式冷卻系統(tǒng)的冷起動(dòng)時(shí)間比傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)減少了87s,發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體溫度升高了5.5℃,減少油耗5％。
　　 最后以手動(dòng)5檔的車輛為基礎(chǔ),在軟件中建立整車熱管理模型。分別在25℃、-7℃、40℃以及爬坡情況下進(jìn)行NEDC循環(huán)測(cè)試,分析了系統(tǒng)中冷卻液和潤(rùn)滑油的溫度、大小循環(huán)流量、散熱器進(jìn)出口溫度、冷卻液熱量等主要參數(shù)隨工況的變