工程机械发动机冷却系统匹配分析.pdf

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1、杠拭第46卷I第6期总第500期工程机械发动机冷却系统匹配分析王雷，王明燕，李军，汪秀山徐工集团江苏徐州工程机械研究院摘要I以工程机械某车型发动机冷却系统为研究对象，基于其部件结构及性能数据建立系统一维仿真模型，并联合整车热平衡试验，求解模型中动力舱流道空气压力损失系数。利用该一维仿真模型对不同工况下的整车热平衡状态进行仿真预测，并通过整车试验验证模型预测的准确性。将验证后的仿真模型应用于发动机冷却系统匹配分析，对影响发动机冷却系统性能的水泵转速、风扇转速、风道阻力及进风温度等主要因素进行详细分析计

2、算，并总结相关规律以指导系统匹配设计。关键词：冷却系统；一维仿真；热平衡试验工程机械负荷一般较大且变化剧烈，工作地域分布阻力边界条件。以上研究中，虽然所用方法丰富多样，但广，环境多样，对发动机冷却系统的性能要求较高。因此，均相对独立，未能将多种方法有效结合。快速合理地对工程机械发动机冷却系统进行匹配设计十本文以工程机械某车型发动机冷却系统为研究对分重要。象，结合整车热平衡试验数据，利用一维仿真软件中PID工程机械发动机冷却系统由众多部件构成，形式复反馈控制求解空气流道压力损失系数，避开使用三维流杂多

3、样，需要掌握关键因素对系统性能的影响规律，以指场仿真，形成一种快速有效的发动机冷却系统匹配计算导系统匹配设计。技术研发人员针对匹配设计方面开展方法，并利用该方法分析相关因素对系统性能的影响。了很多工作，如整车试验、三维流场分析，并在散热器优化、风道优化等方面进行了深入研究。其中一维仿真分1发动机冷却系统一维仿真与试验析方法被大量采用，以研究部件在系统中的工作特性H，1．1一维仿真模型进行系统匹配计算。综合比较整车热平衡试验、一维仿本文研究的发动机冷却系统由发动机、水散热器、真及三维流场仿真分析方法可

4、知，一维仿真快速有效，但中冷器、节温器、风扇、水泵及管路构成。通过试验或供需要整车热平衡试验或三维流场仿真为其提供空气流道应厂家收集各部件准确的结构及性能数据，并按照它们作者简介：王雷(1989一)，男，河南人，硕士，研究方向：工程机械热管理研究。2口·6l工霏杠拔I19试验-研究TestandReasearch在实际系统中的连接及位置关系一一对应地建立一维车热平衡试验。仿真模型。整车试验采用等效模拟加载方式，使发动机达到实由发动机结构及基本工作原理可知，冷却液循环为际工作额定工况，针对系统特征主要

5、进行以下参数测试：闭循环系统，整车稳态热平衡工况下，水散热器散热量一水散热器的进出口温度、压力及流量，中冷器的进出口温定。因此，在一维仿真中，水散热器冷却系统采用闭循环度、压力及流量，风扇转速及进风温度等。方式建模，并设定系统稳态散热量。中冷器冷却系统为开在一维仿真模型中，结合整车试验数据，采用软件中循环系统，通过涡轮增压器从大气环境中吸入空气。在一的PID反馈控制计算方法，将水散热器进口温度设定为维仿真中，中冷器冷却系统采用开循环方式建模，并设定反馈控制目标量，并取为试验值97．88℃；将动力舱空

6、气进口温度及介质流量。流道压力损失系数设为反馈调节变量，并进行自动反馈在一维仿真模型中，动力舱流道空气阻力特性无法求解计算，得到K值为4．8。在此压力损失系数下进行仿通过试验直接准确获取，一般对其采用三维流场仿真进真计算，计算结果相对试验结果的偏差如表1所示，温度行计算，但三维仿真对人力、物力消耗较大，耗时较长，且最大偏差为2．26℃。按照相关仿真及设计经验，此模型已数值准确度难以保证。因此，本文将其近似处理为具有一经达到了较高仿真精度要求，可以用此模型对动力舱空定压力损失系数的阻力模块，并依据整车

7、试验数据反馈气流道不变的冷却系统进行仿真预测。求解压力损失系数。图1为系统空气侧吹风布置形式3D示意图，其中阻表1仿真与试验结果对比分析力模块特性定义如下嗍：参数试验结果仿真结果仿真偏差2，Ap=(1)发动机转速，Z(1820r／min)式中：△p一阻力，Pa；一压力损失系数，无量纲；进风温度／~C47_3Op一空气密度，kg／m3；一空气体积流速，m／s。水散热器进口温度／~C97．8897．880．0o水散热器出口温度／℃92．2092．29O．O9冷却液流量，(I]min)271．51271．

8、31-0．22水散热器散热量，kW97．70中冷器图1一维仿真模型3D示意图进气温度／~C162．491．2整车热平衡试验及压力损失系数求解中冷器出气温度／~C67．9865．72-2．26参照汽车行业整车热平衡试验相关标准，并针对所研究工程机械机型对试验方法作相关调整后，进行整20I杠拭I删5．6缸械第46卷I第6期总第500期1．3仿真预测及试验验证却风量主要体现为风扇转速及风道阻力。采用前述已经为了验证本文一维仿真方法的可行性及准确性，冷过验证的一维仿真模型对发