车用发动机冷却系统匹配计算研究
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件 定义 为压损 元件 ， 时将水 套 、 热器 、 同 散 中冷 器 、
车用 水冷 式发 动机通 常都 采用 闭式 强制 循环
冷却 系统 ， 即利 用 水 泵 强 制 冷 却 液 在 发 动 机 机 体
收稿 日期 ： Ｏ ０ １ ８ ２ １ — ２ Ｉ
பைடு நூலகம்
机 油 冷 却 器 等 定 义 为 换 热 元 件 ， 热 元 件 的 换 热 换
因 此 ， 立 一 个 可 以 对 各 部 件 的 匹 配 性 能 进 行 预 建 测 分 析 且 方 便 快 捷 的 发 动 机 冷 却 系 统 模 拟 计 算 平
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Ｌ冷 器 ｝ ｌ
台是很 有意 义的 ． 文 运 用 一维 流 体 系 统仿 真分 本 析 软件 Ｆ ｏ ｌｗｍａｔｒ ｓｅ 建立 车 用 发 动 机冷 却 系统 的
Ｖ ｏ ． Ｎｏ． １ ３５ ２
Ａｐ ．２ ｒ ０１１
２１ ０ １年 ４月
车用 发 动 机 冷 却 系 统 匹 配计 算 研究
邓 义 斌
（ 汉 理 工 大 学 能 源 与 动 力 工 程 学 院 武 汉 武 ４０６ ） ３ ０ ３
摘 要 ： 用 Ｆ ｏ ｍａ ｔｒ 运 ｌｗ ｓｅ 商业 软 件 ， 立 了车 用 发 动 机 冷 却 系 统 的一 维 计 算 模 型 ； 对 一 台 车 用 发 建 针 动机 ， 以冷 却 系 统 主 要 部 件 的性 能 参 数 和 曲线 作 为 边 界 条 件 ， 所 建 的 模 型 中 进 行 了标 定 点 工 况 在 的 计 算 分 析 ， 出冷 却 系 统 存 在 的 问 题 ． 整 发 动 机 冷 却 系 统 的部 分 参 数 ， 过 模 拟 计 算 和 对 比 ， 指 调 通 对 影 响 该 型 发 动 机 冷 却性 能 的 各 因 素进 行 了 分 析 ． 关 键 词 ： 动 机 ； 却 系 统 ； 真 计 算 ； 配 ； ｌｗｍａ ｔｒ 发 冷 仿 匹 Ｆｏ ｓｅ
冷却水 温 的控 制 主要 由节温 器调 节流 向散 热器 的
冷 却水 流量来 实 现． 式 强 制循 环 冷却 系统 主 要 闭 由水泵 、 热 器 、 散 冷却 风 扇 、 温器 、 油 冷 却器 、 节 机 发 动机 机体 和气缸 盖 中的水套 以及 循环 管路 等组
成 ． 据 汽 车 发 动 机 冷 却 系 统 的 结 构 ， Ｆｏ 根 在 ｌｗ—
第 ３ ５卷
第 ２期
武汉 理工 大学 学报 （ 通 科学 与工程 版 ） 交
Ｊｏ ｎ ｌｏｆＷ ｕｈ ｎ Ｕ ｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｅ ｈ ｌ ｇｙ ｕｒ ａ ａ ｉ ｅ ｓｔ ｆＴ ｃ ｎｏ ｏ
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计 算模 型 ， 测分 析系统 的匹配性 能． 预
１ Ｆｏ ｌｗｍａｔｒ下 冷 却 系 统 模 型 的 ｓｅ 建 立
１ １ 冷 却 系统 模 型 的 建 立 ．
图 １ Ｆｏ ｌ ｗｍａｔｒ ｓｅ 冷却 系统 计 算 模 型
在 Ｆｏ ｌｗｍａｔｒ 件 中 ， 冷 却 系 统 的 主 要 部 ｓｅ 软 将
１９ ０ ｒ ｒｉ ． ０ ／ ｎ ａ
边界条件 有 系统 参数和 元件参数 ．
元件．
格 栅
性） 等确 定 因素 的影 响 ， 而且还 受待 定参 数相 互之 间甚 至人 为 因素 等 不 确定 因素 的影 响 ］ 设 计 人 ． 员 把大 量 的时问 和精 力 用 于 繁 重 的计 算 中 ， 且 而 经 过若 干次试 算 ， 后不 一定 能取 得满 意的结 果． 最
１ ２ 研 究 对 象 及 边 界 条 件 ．
表 １ 标 定 工 况 下计 算 值与 溃验 值
研 究 对 象 为 某 型 重 载 车 用 柴 油 机 ， 要 参 数 主
为： 发动机型式 为 四冲 程 、 四气 门 、 直列 六缸 、 共轨
直 喷 、 冷 ； 径 ×行 程 为 １ ３ｍＹ× １ ６ｍｍ 发 水 缸 ２ ／ ５ ／ 动 机 排 量 为 １ ． ２Ｌ； 气 方 式 为 增 压 中 冷 ； 缩 １ １ 进 压 比为 １ ． ： ； 定 功 率 为 ２ ６ｋ ； 定 转 速 为 ６４ ｌ 额 ６ Ｗ 额
影 响这些 参数 的 因 素相 当复 杂 ， 仅 受 到设 计 要 不
求 、 热 元 件 特 性 （ 力 特 性 、 力 特 性 、 何 特 换 阻 热 几
ｍａｔｒ 立 的 冷 却 系 统 计 算 模 型 如 图 １所 示 ， ｓｅ 建
图 中Ｐ为 压 力 元 件 ； 为 流 量 元 件 ； 为 转 速 控 制 Ｆ
提 出 更 高 的 要 求 ［ ． 统 的 冷 却 系 统 设 计 是 根 据 】传 Ｊ 相 似 车 辆 积 累 的 经 验 进 行 的 ， 关 的 热 力 学 参 数 相 和 技 术 参 数 是 在 一 定 的 经 验 范 围 内 来 选 择 ， 是 但
和缸盖 中的水套 等 组 成 的封 闭循 环通 路 中流 动 ，
中图法分类号 ： ＴＫ４ ２ ２ Ｉ０Ｉ １ ． ９ ３ ｊｉｓ ． ０ ６２ ２ ． ０ １ ０ ． ４ ） ： ０ ３ ６ ／．ｓ ｎ １ ０ — ８ ３ ２ １ ． ２ ０ ０
随 着现代 车用 发动 机采用 更加 紧凑 的 设计和 具有更 大 的升 功率 ， 强化 程度 越来 越高 ， 发 动机 使 的热负荷 有较 大 提 高 ， 对车 用 发 动 机 的 冷却 系 统
面积或 换热效 率 等参数 作为边 界 条件输 入 ．
邓 义斌 （９ ９ ： ， 士 ， 师 ， 要 研 究 领 域 为热 流控 制 与 管 理 １７ 一）男 硕 讲 主
・
３４ ８ ・
武 汉 理 工 大 学学 报 （ 交通 科 学 与工 程 版 ）
ｚｔ 年 ｏｔ
第 ３ 卷 ５
车用 水冷 式发 动机通 常都 采用 闭式 强制 循环
冷却 系统 ， 即利 用 水 泵 强 制 冷 却 液 在 发 动 机 机 体
收稿 日期 ： Ｏ ０ １ ８ ２ １ — ２ Ｉ
பைடு நூலகம்
机 油 冷 却 器 等 定 义 为 换 热 元 件 ， 热 元 件 的 换 热 换
因 此 ， 立 一 个 可 以 对 各 部 件 的 匹 配 性 能 进 行 预 建 测 分 析 且 方 便 快 捷 的 发 动 机 冷 却 系 统 模 拟 计 算 平
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台是很 有意 义的 ． 文 运 用 一维 流 体 系 统仿 真分 本 析 软件 Ｆ ｏ ｌｗｍａｔｒ ｓｅ 建立 车 用 发 动 机冷 却 系统 的
Ｖ ｏ ． Ｎｏ． １ ３５ ２
Ａｐ ．２ ｒ ０１１
２１ ０ １年 ４月
车用 发 动 机 冷 却 系 统 匹 配计 算 研究
邓 义 斌
（ 汉 理 工 大 学 能 源 与 动 力 工 程 学 院 武 汉 武 ４０６ ） ３ ０ ３
摘 要 ： 用 Ｆ ｏ ｍａ ｔｒ 运 ｌｗ ｓｅ 商业 软 件 ， 立 了车 用 发 动 机 冷 却 系 统 的一 维 计 算 模 型 ； 对 一 台 车 用 发 建 针 动机 ， 以冷 却 系 统 主 要 部 件 的性 能 参 数 和 曲线 作 为 边 界 条 件 ， 所 建 的 模 型 中 进 行 了标 定 点 工 况 在 的 计 算 分 析 ， 出冷 却 系 统 存 在 的 问 题 ． 整 发 动 机 冷 却 系 统 的部 分 参 数 ， 过 模 拟 计 算 和 对 比 ， 指 调 通 对 影 响 该 型 发 动 机 冷 却性 能 的 各 因 素进 行 了 分 析 ． 关 键 词 ： 动 机 ； 却 系 统 ； 真 计 算 ； 配 ； ｌｗｍａ ｔｒ 发 冷 仿 匹 Ｆｏ ｓｅ
冷却水 温 的控 制 主要 由节温 器调 节流 向散 热器 的
冷 却水 流量来 实 现． 式 强 制循 环 冷却 系统 主 要 闭 由水泵 、 热 器 、 散 冷却 风 扇 、 温器 、 油 冷 却器 、 节 机 发 动机 机体 和气缸 盖 中的水套 以及 循环 管路 等组
成 ． 据 汽 车 发 动 机 冷 却 系 统 的 结 构 ， Ｆｏ 根 在 ｌｗ—
第 ３ ５卷
第 ２期
武汉 理工 大学 学报 （ 通 科学 与工程 版 ） 交
Ｊｏ ｎ ｌｏｆＷ ｕｈ ｎ Ｕ ｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｅ ｈ ｌ ｇｙ ｕｒ ａ ａ ｉ ｅ ｓｔ ｆＴ ｃ ｎｏ ｏ
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计 算模 型 ， 测分 析系统 的匹配性 能． 预
１ Ｆｏ ｌｗｍａｔｒ下 冷 却 系 统 模 型 的 ｓｅ 建 立
１ １ 冷 却 系统 模 型 的 建 立 ．
图 １ Ｆｏ ｌ ｗｍａｔｒ ｓｅ 冷却 系统 计 算 模 型
在 Ｆｏ ｌｗｍａｔｒ 件 中 ， 冷 却 系 统 的 主 要 部 ｓｅ 软 将
１９ ０ ｒ ｒｉ ． ０ ／ ｎ ａ
边界条件 有 系统 参数和 元件参数 ．
元件．
格 栅
性） 等确 定 因素 的影 响 ， 而且还 受待 定参 数相 互之 间甚 至人 为 因素 等 不 确定 因素 的影 响 ］ 设 计 人 ． 员 把大 量 的时问 和精 力 用 于 繁 重 的计 算 中 ， 且 而 经 过若 干次试 算 ， 后不 一定 能取 得满 意的结 果． 最
１ ２ 研 究 对 象 及 边 界 条 件 ．
表 １ 标 定 工 况 下计 算 值与 溃验 值
研 究 对 象 为 某 型 重 载 车 用 柴 油 机 ， 要 参 数 主
为： 发动机型式 为 四冲 程 、 四气 门 、 直列 六缸 、 共轨
直 喷 、 冷 ； 径 ×行 程 为 １ ３ｍＹ× １ ６ｍｍ 发 水 缸 ２ ／ ５ ／ 动 机 排 量 为 １ ． ２Ｌ； 气 方 式 为 增 压 中 冷 ； 缩 １ １ 进 压 比为 １ ． ： ； 定 功 率 为 ２ ６ｋ ； 定 转 速 为 ６４ ｌ 额 ６ Ｗ 额
影 响这些 参数 的 因 素相 当复 杂 ， 仅 受 到设 计 要 不
求 、 热 元 件 特 性 （ 力 特 性 、 力 特 性 、 何 特 换 阻 热 几
ｍａｔｒ 立 的 冷 却 系 统 计 算 模 型 如 图 １所 示 ， ｓｅ 建
图 中Ｐ为 压 力 元 件 ； 为 流 量 元 件 ； 为 转 速 控 制 Ｆ
提 出 更 高 的 要 求 ［ ． 统 的 冷 却 系 统 设 计 是 根 据 】传 Ｊ 相 似 车 辆 积 累 的 经 验 进 行 的 ， 关 的 热 力 学 参 数 相 和 技 术 参 数 是 在 一 定 的 经 验 范 围 内 来 选 择 ， 是 但
和缸盖 中的水套 等 组 成 的封 闭循 环通 路 中流 动 ，
中图法分类号 ： ＴＫ４ ２ ２ Ｉ０Ｉ １ ． ９ ３ ｊｉｓ ． ０ ６２ ２ ． ０ １ ０ ． ４ ） ： ０ ３ ６ ／．ｓ ｎ １ ０ — ８ ３ ２ １ ． ２ ０ ０
随 着现代 车用 发动 机采用 更加 紧凑 的 设计和 具有更 大 的升 功率 ， 强化 程度 越来 越高 ， 发 动机 使 的热负荷 有较 大 提 高 ， 对车 用 发 动 机 的 冷却 系 统
面积或 换热效 率 等参数 作为边 界 条件输 入 ．
邓 义斌 （９ ９ ： ， 士 ， 师 ， 要 研 究 领 域 为热 流控 制 与 管 理 １７ 一）男 硕 讲 主
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武 汉 理 工 大 学学 报 （ 交通 科 学 与工 程 版 ）
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第 ３ 卷 ５