基于最小耗功的发动机冷却系统设计研究

应用商用仿真软件GT-Cool对某客车柴油机建立冷却系统一维仿真计算模型。基于最小耗功原则,在设定发动机进出口温差和发动机出口温度的情况下,获得最合适的冷却液流量和冷却空气流量特性需求,为水泵和风扇的传动系统以及节温器的匹配提供了优化的边界条件。     

水泵内流场对发动机内冷却水流动CFD计算精度的影响

应用CFD模拟分析软件FLUENT对498发动机冷却水套内的流场进行模拟计算,研究分析了水泵内流场对发动机内冷却水流动的影响.计算结果与冷却水压力测试结果的对比表明,水泵内流场直接影响缸体水套和机油冷却器内冷却水的分布以及整体水套流场仿真计算的精度,将水泵模型加入水套整体模型时,模拟计算相对于测试结果的误差可从大约15%降低到5%左右.     

基于发动机冷却需求的热管理控制模型研究

针对电气化冷却系统发动机冷却精确控制问题，基于发动机台架相关试验数据，利用GT-Suite仿真平台搭建发动机热管理模型，并与整车模型耦合成整车热管理模型；根据该冷却系统的特点，提出基于发动机冷却需求精确控制的热管理控制模型。利用模型在环的方式验证该控制模型的可行性，并针对“电子水泵+温控模块”和“机械水泵+温控模块”两种方案在WLTC和RDE循环工况进行对比分析，结果表明：在WLTC循环工况中，电子水泵在暖机阶段前200 s可实现冷却系统零流量，使得缸盖温度上升更快，WLTC循环油耗降低约0.2%;在RDE循环工况中，“电子水泵+温控模块”技术方案中，温控模块开度变化较为稳定，可有效减小发动机水温振荡，并提高温控模块寿命。     

氢燃料电池发动机热管理系统的控制方案研究

针对目前氢燃料电池发动机系统在变载过程中存在的电堆温度波动较大、热管理子系统响应速度慢等问题,提出了基于电堆功率、电堆进出口冷却液温差、冷却液流量等多参数跟随的热管理控制方案.利用AMESim仿真软件对某款氢燃料电池发动机的热管理系统建立了一维仿真模型,并在典型工况下对不同控制方案进行仿真分析.结果 表明:水泵转速跟随...     

压气机性能变化对发动机瞬态性能的影响

基于某1.5 L涡轮增压汽油机,研究了压气机特性参数对发动机低速低负荷瞬态性能的影响。在GT-Power中建立稳态仿真模型并验证,进而构建瞬态仿真模型。采用定转速增转矩的方式进行发动机瞬态性能研究,并建立三种瞬态响应指标用于分析。通过改变压气机特性参数中高效率区在高低压比、大小流量范围内的分布并分析瞬态性能评价指标,可知高效率区处在高压比范围时瞬态性能得到优化;当在该范围内改变比例为20%时,瞬态响应变快68%。研究结果表明,压气机高效率区在高低压比、大小流量范围内的不同分布有助于改善发动机瞬态性能。     

基于GT-COOL对整车冷却系统散热性能的仿真分析与试验研究

文章采用GT-SUITE软件对某乘用车冷却系统性能进行仿真分析,包括建立发动机水套、水泵、节温器、散热器和暖风芯体等部件的仿真模型以及关键部件的参数设定和仿真计算。研究了整车冷却测试工况下冷却系统各组成部件的流动和换热特性,并与整车试验进行对比,对所建立的仿真模型进行验证。针对整车冷却试验中出现的水温偏高问题,通过对冷却系统水侧回路方案的优化分析,给出了解决方案。文章对发动机冷却系统的仿真与试验研究,为整车前期冷却系统的开发积累了相关经验。     

电气化冷却系统与发动机匹配试验与分析

某发动机采用了电子水泵及温控模块等先进电气化热管理技术,完成电子水泵选型及温控模块控制逻辑设计后,利用发动机台架开展匹配试验研究.结果表明:电子水泵布置保持出水口朝上,补水口位置降低至与水泵入口平齐,有利于水泵水室内气体排空,保证水泵正常工作;电子水泵性能满足发动机冷却需求,但水套隔板泄漏导致缸体缸盖流量分配偏离设计值,缸体排气侧水温异常高,需优化水套隔板强度;降低电子水泵流量可减少冷却液带走的热量,改变燃烧室附近的换热,有利于热效率提升;温控模块圆弧形球阀开口设计使得各支路开启或关闭时发生流量突变,而水滴形球阀开口实现了流通面积缓慢增加,流量平缓过渡.     

发动机水泵经典校核计算

水泵是发动机冷却系统的关键零部件,随着现代发动机性能的逐步提升,对水泵进行校核计算已经成为发动机设计开发过程中必不可少的一步。文章通过水泵经典计算法,分别对各机型的水泵进行了校核计算,得到了水泵的流量和扬程。通过扬程和流量的关系,计算出新型机所需的水泵扬程。结果表明原型机水泵的传动比不能满足新型机的散热要求,更改传动比后,整车热平衡满足要求。     

基于嵌入式系统的汽车水泵密封性检测的研究

汽车上冷却水泵的密封性能的好坏严重影响了汽车发动机的使用寿命以及行车安全。本文研究了一种基于嵌入式系统平台的汽车水泵密封性能的测试系统。该系统具有便携、微型、成本低等优点,利用了高精度差压传感器和电磁阀为测试回路,通过差压测试的方法对汽车水泵密封性进行了快速自动测试。该系统设备可用于汽车水泵厂家、高校研发机构、质量检测单位等领域。     

基于NEDC工况的发动机热管理系统匹配研究

基于某国产1.5L汽油机进行热管理系统台架试验,利用试验数据来获取仿真计算的边界条件;在GTSuite软件平台中,搭建发动机-冷却系统耦合仿真模型,并对应目标机型的台架试验进行仿真计算与验证;对不同散热器、风扇、水泵构建的18种匹配方案进行分析。结果表明,相对于原机方案,最优匹配方案在新欧洲行驶工况(NEDC)下节油3.36%。     

现代车用发动机冷却系统研究进展

简要分析了发动机冷却系统的发展现状、影响因素及存在的问题;介绍了目前国内外前沿的发动机冷却系统的设计理念和研究方法,如智能化电控冷却系统、精确冷却理念、分流式冷却、空气侧流动以及整车热管理研究等;展望了现代发动机冷却系统实现高效低耗的目标,指出采用电控冷却部件实现精确冷却和分流式冷却的有效整合是行之有效的手段,而整车热管理研究势必会成为全面提高冷却系统性能的主要方法。     

Chevrolet Volt on-road test programs in Canada part 1: Effects of drive cycle,ambient temperature and accessory usage on energy consumption and all-electric range

Environment Canada (EC) and Natural Resources Canada (NRCan) separately tested two 2012 Chevrolet Volts between 2013 and 2014 in Ottawa, Ontario on public roads in the summer and winter months using realistic cabin-climate control settings. More than 1300 trips were conducted over nine routes: three city, one congested, two arterial, one highway and two expressway routes. EC tests recorded cabin conditioning, traction battery and 12 V accessory power, select vehicle component temperatures, regulated emission rates and exhaust flow, and DC charge energy. Both NRCan and EC tests measured cumulative electrically driven distance (all-electric range), select CANbus signals and AC grid supply charge energy. Results from these studies were analysed to evaluate the overall performance of the Chevrolet Volt on public roads in climates representative of most of Canada (-27 °C to 37 °C) using realistic accessory settings. At 25 °C the Chevrolet Volt’s on-road all-electric EPA-method adjusted range is generally less than the U.S. EPA sticker rating (57.9 km). Cabin conditioning energy was found to be directly related to the difference between ambient and cabin temperature, except at low temperatures (< 0 °C) when the 1.4 L engine activates to assist the thermal management system. On average, heating the cabin in the winter months consumed significantly more electric energy than cooling the cabin in the summer months. Summer city and highway driving resulted in the lowest energy consumption (Wh/km), while congested and expressway driving cycles resulted in the highest. In the winter months, many differences between the drive cycles were not discernible due to the high cabin conditioning energy consumptions.     

基于气动风洞测试的整车热管理CFD分析精度提升方法

研究了在整车开发前期,通过油泥模型在气动风洞中测试前端模块的风速来标定热管理CFD模型的方法,分解了测试流程和标定方法,使标定后的模型与试验一致性较好。利用标定后的模型可以在项目开发早期提升热管理机舱内流分析准确度,使发动机舱内流场的优化做到空气动力学性能和热管理性能的最佳平衡。     

Active coolant control strategies in automotive engines

The coolant flow rate in conventional cooling systems in automotive engines is subject to the mechanical water pump speed, and high efficiency in terms of fuel economy and exhaust emission is not possible given this limitation. A new technology must be developed for engine cooling systems. The electronic water pump is used as a substitute for the mechanical water pump in new engine cooling systems. The new cooling system provides more flexible control of the coolant flow rate and engine temperature, which previously relied strongly on engine driving conditions such as load and speed. In this study, the feasibility of two new cooling strategies was investigated using a simulation model that was validated with temperatures measured in a diesel engine. Results revealed that active coolant control using an electronic water pump and valves substantially contributed to a reduction of coolant warm-up time during cold engine starts. Harmful emissions and fuel consumption are expected to decrease as a result of a reduction in warm-up time.     

电气化背景下电动汽车热管理技术的进步与展望

电动汽车热管理已成为保障车辆宽温域环境适应能力、电池热安全和乘员舱热舒适性等方面的关键技术,同时也对电动汽车的能耗,特别是高低温环境下的整车能耗有着显著影响。随着车辆电气化和智能化的快速发展,与传统汽车相比,电动汽车热管理技术和发展路线在动力系统、空调系统等子热力系统和整车层面都呈现出了明显的差异和巨大的进步。综述了国内外电动汽车热管理技术领域重要的研究进展,阐述了电池、电机、热泵空调等子系统和整车集成热管理系统的技术进步,总结了当前电动汽车热管理亟待突破的技术重点和未来发展趋势。     

汽车发动机舱散热特性研究

根据汽车产品研发的需要,应用商用CFD软件Fluent和KULI,采用基于Navier-Stokes方程的汽车外流场与发动机舱内流场耦合计算方法,对某汽车发动机分别处于额定功率点和最大扭矩点下发动机舱的散热特性和温度场特性进行研究。快速而准确地指导发动机舱内冷却系统的参数选择与判定。研究发动机舱内的温度分布特性及最高温度值,控制发动机舱内空气最高温度低于设计目标值,从而判别发动机舱内的温度特性是否满足设计要求。     

CFD的水泵数值分析

CFD模拟可以直观了解产品内的复杂流动现象,对提高设计能力、改进和优化设备具有重要的作用。文章建立了发动机冷却水泵的实际工作模型,对水泵体内部的三维湍流流场进行CFD模拟;研究了水泵内部复杂流场中各个位置上压力分布、速度分布和湍动能情况;分析水泵的水力损失,对发动机水泵的扬程和水力效率性能进行分析和预测,计算结果与试验结果相差不超过8％,表明利用CFD数值模拟分析具有很高的可靠性,能充分反映水泵内部流动的复杂情况,可以为水泵结构设计和性能改进提供理论依据。     

Hydraulic control system design for a PHEV considering motor thermal management

In this paper, a design method for a PHEV hydraulic control system was proposed considering motor thermal management. Dynamic models of the target PHEV were developed including the hydraulic system, which consists of one mechanical and one electric oil pump. The required motor cooling flow was designed based on the motor temperature, which was obtained from a one-dimensional thermal equivalent circuit model including the heat source and oil spray cooling. Combining the PHEV powertrain model, hydraulic control system model, and the motor thermal model including the cooling system, an integrated simulator was developed for the target PHEV. Using the integrated simulator, the temperatures of MG1 and MG2 were investigated for various motor cooling flow rates when the PHEV underwent a highway driving cycle. The energy consumption of the hydraulic control system was also evaluated. It was found from the simulation results that a hydraulic control system of the target PHEV could be designed that satisfied the required flow for the motor cooling, lubrication and brake control using the design procedure proposed in this study.     

车用燃料电池发动机热管理系统研究

建立了车用燃料电池发动机热管理系统模型,该模型能考虑系统内各部件间及部件与电池堆间的相互影响;应用该模型计算分析了某65 kW车用燃料电池热管理系统对燃料电池堆性能的影响、热管理系统运行参数的控制依据和散热器布置形式的影响等。结果表明,应主要通过调节冷却风扇转速来调整电池堆温度,通过调节冷却水泵来保持电池堆进出口水温温差;散热器并联要优于散热器串联。