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Kuli發(fā)動(dòng)機(jī)仿真

2020-05-14 00:44:44·  
　
一、前言發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，保證了絕大多數(shù)工況下發(fā)動(dòng)機(jī)總成能在正常溫度范圍內(nèi)工作。乘用汽車(chē)運(yùn)行工況復(fù)雜多樣，發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷大且變化迅速
一、前言
發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，保證了絕大多數(shù)工況下發(fā)動(dòng)機(jī)總成能在正常溫度范圍內(nèi)工作。乘用汽車(chē)運(yùn)行工況復(fù)雜多樣，發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷大且變化迅速，冷卻系統(tǒng)工作環(huán)境惡劣。而當(dāng)車(chē)輛在城市道路或者城市近郊區(qū)域內(nèi)運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)又面臨性能過(guò)剩的問(wèn)題。換句話(huà)說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的工作性能在較大程度上影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能。
發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)主要包括散熱器、冷卻風(fēng)扇、水泵、節(jié)溫器、膨脹箱、機(jī)體內(nèi)水套以及冷卻管路等。近年來(lái)，隨著汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的緊湊化、輕量化、高比功率化發(fā)展，對(duì)冷卻系統(tǒng)提出的要求也越來(lái)越高。本文利用KULI 軟件對(duì)某款汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)性能仿真。
如圖一所示，所研究車(chē)型的冷卻系統(tǒng)為半封閉式系統(tǒng)。其中，小循環(huán)是指冷卻液經(jīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)后直接從節(jié)溫器到水泵的循環(huán)回路; 而大循環(huán)是指冷卻液經(jīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)后從節(jié)溫器到散熱器，再到水泵的循環(huán)回路，大循環(huán)回路對(duì)系統(tǒng)散熱能力起主要作用。
 
圖一 冷卻系統(tǒng)循環(huán)回路
二、所匹配的模型
在KULI 中，把車(chē)輛前端進(jìn)氣壓力損失定義為Cp模塊( 入口壓降模型) ，表示車(chē)速產(chǎn)生風(fēng)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)的利用率。在整車(chē)布置中，冷凝器實(shí)際位于散熱器前面，勢(shì)必會(huì)對(duì)散熱器的迎風(fēng)面積造成部分阻擋，即散熱器迎風(fēng)面積小于其全部面積，因此將其模擬為區(qū)域面積壓降模型( AＲes 模塊)。發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜，需要用BiＲ模塊來(lái)定義機(jī)艙內(nèi)壓力損失，以模擬冷卻空氣流通面積變化等產(chǎn)生的全部壓力損失。三維視圖如下圖所示。
 
圖二 三維分布圖
三、參數(shù)設(shè)置
水路的冷卻劑為40%的乙二醇，水路壓力為1500hpa。節(jié)溫器當(dāng)溫度小于90℃時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行小循環(huán)，當(dāng)溫度大于90℃時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行大循環(huán)。
圖三 冷卻劑循環(huán)回路
 
油路所用機(jī)油粘度為10w-40，質(zhì)量流為0.2kg/s,壓力為1200hp；平行流冷凝器流動(dòng)類(lèi)型是逆流。
 
圖四 油循環(huán)回路
模擬瞬態(tài)條件，時(shí)間段為0-1800s；周?chē)諝鉂穸葹?0%，參考溫度24℃，參考?jí)毫?024hpa,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1500 1/min,駕駛速度50 km/h。
 
圖五 模擬條件
四、結(jié)果
供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度水平。下圖顯示在低溫下流向發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量較多。這主要是由低溫下發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦損失大，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出保持不變，這會(huì)導(dǎo)致更高的燃油消耗。需要注意的是，下圖僅顯示向第一排氣缸冷卻液和機(jī)油供應(yīng)的熱量，第二排會(huì)受到第一排的干擾。
 
 圖六 供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)的的熱量
圖七顯示了模擬溫度的曲線(xiàn)圖，發(fā)動(dòng)機(jī)水溫穩(wěn)定在96.7℃，結(jié)果較好，對(duì)實(shí)際研發(fā)有一定的參考價(jià)值。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度和乘員艙內(nèi)的溫度受到節(jié)溫器的限制，同時(shí)顯示了發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣溫度。發(fā)動(dòng)機(jī)艙的溫度突然上升，580秒后溫度受到節(jié)溫器的控制溫度上升變緩。
圖七 溫度曲線(xiàn)
 
 
 
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