论文:整车热管理系统的建模与仿真研究,李靖,2013年
2. 发动机冷却系统建模与仿真研究
发动机冷却系统散热不足时,发动机燃烧室温度会不断上升,活塞或缸体材料的强度会不断下降,从而造成失效。发动机冷却系统吸热过多时,又会造成发动机有效功率降低,从而增大发动机燃油消耗率。
冷却系统一般由发动机水套、节温器、散热器、水箱、水泵、风扇、暖风加热芯以及管路等部件组成。
2.1冷却系统模型库
冷却系统的冷却介质冷却液和空调系统的制冷剂相比,不会发生相变,具有高沸点、低凝固点的特性。一般采用水和乙二醇混合液。考虑温度对物性带来的影响,冷却液设定为定值物性的有:密度、等压比热容、等容比热容;而设定为温度函数的物性有:导热率和粘度。
发动机建模采用经验公式模型模拟发动机的热负荷。
散热器采用传热的公式来描述。
水泵采用水泵的性能曲线来描述。
节温器模型采用线性公式或指数公式描述,同时考虑动作的一个迟滞现象。
膨胀水箱采用压力平衡方程描述。
管路及其它压损采用经验公式描述。
2.2 模型的验证环节
水泵模型的验证
散热器模型的验证
节温器模型验证
发动机冷却系统建模
试验数据和仿真数据的对比如下
3、整车热管理系统建模与仿真研究
论文对空调系统、发动机冷却系统、动力传动系统进行多领域系统建模和仿真分析。
动力传动系统如下所示,
动力传动系统主要输出车速、发动机转速、发动机转矩、发动机功率信号。
在整车模型中,冷却系统的水泵通过一个定传动比装置直接与动力传动系统发动机转动轴连接;而空调系统压缩机则与发动机传动轴之前还安装了离合器,空调系统可以通过空调开关或者空调温度自动控制器控制离合;空调系统与冷却系统的耦合主要体现在冷凝器与散热器的串联上,由于空调系统的空气模型与冷却系统的空气模型的差别,在此专门开发了可以进行数据转化的转接口连接两种空气模型接口,以实现空气端的统一仿真。
从仿真结果可以的得到的结论有:
1)发动机工作状态对由发动机驱动的冷却系统和空调系统有着巨大的影响。
2)空调系统会消耗大量发动机的轴功,可达到3~4kW,而水泵系统一般不会超过0.5kW。
3)空调系统的工作会影响冷却系统的性能,因为空气经过空调系统的升温后才用来冷却发动机。
展望:
1)没有考虑润滑系统和进排气系统。
2)模型的数量和参数开发不够完善。