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Kuli發(fā)動機仿真

2020-05-14 00:44:44·  
　
一、前言發(fā)動機冷卻系統(tǒng)是發(fā)動機的重要組成部分，保證了絕大多數(shù)工況下發(fā)動機總成能在正常溫度范圍內(nèi)工作。乘用汽車運行工況復雜多樣，發(fā)動機熱負荷大且變化迅速
一、前言
發(fā)動機冷卻系統(tǒng)是發(fā)動機的重要組成部分，保證了絕大多數(shù)工況下發(fā)動機總成能在正常溫度范圍內(nèi)工作。乘用汽車運行工況復雜多樣，發(fā)動機熱負荷大且變化迅速，冷卻系統(tǒng)工作環(huán)境惡劣。而當車輛在城市道路或者城市近郊區(qū)域內(nèi)運行時，發(fā)動機冷卻系統(tǒng)又面臨性能過剩的問題。換句話說，發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的工作性能在較大程度上影響著發(fā)動機的工作性能。
發(fā)動機冷卻系統(tǒng)主要包括散熱器、冷卻風扇、水泵、節(jié)溫器、膨脹箱、機體內(nèi)水套以及冷卻管路等。近年來，隨著汽車發(fā)動機的緊湊化、輕量化、高比功率化發(fā)展，對冷卻系統(tǒng)提出的要求也越來越高。本文利用KULI 軟件對某款汽車發(fā)動機系統(tǒng)進行了系統(tǒng)性能仿真。
如圖一所示，所研究車型的冷卻系統(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)動機后直接從節(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)動機后從節(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，把車輛前端進氣壓力損失定義為Cp模塊( 入口壓降模型) ，表示車速產(chǎn)生風進入發(fā)動機機艙內(nèi)的利用率。在整車布置中，冷凝器實際位于散熱器前面，勢必會對散熱器的迎風面積造成部分阻擋，即散熱器迎風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)動機機艙內(nèi)結(jié)構(gòu)布置復雜，需要用BiＲ模塊來定義機艙內(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)設置
水路的冷卻劑為40%的乙二醇，水路壓力為1500hpa。節(jié)溫器當溫度小于90℃時，發(fā)動機進行小循環(huán)，當溫度大于90℃時發(fā)動機進行大循環(huán)。
圖三 冷卻劑循環(huán)回路
 
油路所用機油粘度為10w-40，質(zhì)量流為0.2kg/s,壓力為1200hp；平行流冷凝器流動類型是逆流。
 
圖四 油循環(huán)回路
模擬瞬態(tài)條件，時間段為0-1800s；周圍空氣濕度為50%，參考溫度24℃，參考壓力1024hpa,發(fā)動機轉(zhuǎn)速1500 1/min,駕駛速度50 km/h。
 
圖五 模擬條件
四、結(jié)果
供應給發(fā)動機的熱量取決于發(fā)動機的溫度水平。下圖顯示在低溫下流向發(fā)動機的熱量較多。這主要是由低溫下發(fā)動機的摩擦損失大，發(fā)動機的功率輸出保持不變，這會導致更高的燃油消耗。需要注意的是，下圖僅顯示向第一排氣缸冷卻液和機油供應的熱量，第二排會受到第一排的干擾。
 
 圖六 供應給發(fā)動機的的熱量
圖七顯示了模擬溫度的曲線圖，發(fā)動機水溫穩(wěn)定在96.7℃，結(jié)果較好，對實際研發(fā)有一定的參考價值。發(fā)動機冷卻液溫度和乘員艙內(nèi)的溫度受到節(jié)溫器的限制，同時顯示了發(fā)動機中的空氣溫度。發(fā)動機艙的溫度突然上升，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
 
 
 
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