整车热管理系统研究.ppt

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1、整车热管理系统研究同济大学汽车学院倪计民博士、教授**整车热管理车辆热管理系统(VTMS,VehicleThermalManagementSystem)--整车的流场研究。主要研究发动机舱的冷却系统和驾驶室（车厢）的人员环境的舒适性。发动机热管理系统（ETMS,EngineThermalManagementSystem)主要是以冷却介质流动为基础，研究在提高发动机的冷却能力的同时，保持发动机良好的动力性、经济性、排放性能和可靠性。同时还涉及到发动机冷却系统零部件的设计。**与热管理相关的车辆子系统**汽车热管理开发

2、过程**热管理模拟的各个部分**目前在用软件Kuli：特点：--整车和发动机开发中心开发的软件，实用--整体考虑整车、发动机、冷却系统（散热器、热交换器、风扇）零部件，可以在热管理平台上优化各系统和零部件--技术支持：Magna中国技术中心同济大学Flowmaster：特点：--通用性强，尤其是在管路计算方面--对于整车、发动机、零部件整合不理想--汽车、内燃机专业人员支持力量不够**Kuli软件的功能群**Kuli软件功能和参数（发动机舱）**软件的应用实例整车厂发动机厂零部件厂整车热管理平台开发和研究**整车热

3、管理所涉及的专业和部门**热管理—不同的冷却系统模型（参数和边界条件）整车设计1）冷却空气侧建模（1）空气侧模型**乘用车冷却空气流动模型**冷却空气外流场参数定义和测量**双隔栅冷却空气外流场参数定义和测量**空气侧的流动模型（可能布置方式）**冷却空气流动模型**冷却空气侧计算网络**一款柴油机轿车空气侧模型**AudiA8V8TDI空气侧冷却系统示意图**空气侧和传热模型（2）数据测量（试验台）**结构阻力曲线测量试验台**结构阻力特征线测量数据模式**面积阻力的阻力特性曲线**BorgWarner冷却系统公

4、司LKW试验台**BorgWarner冷却系统公司LKW试验台2）带乘员室环境舒适性的空气侧模型**带乘员室空气调节的空气流网络**总模型**应用于PKW的模拟计算模型**空气流通通道示意图**带通风的空气对流模拟计算模型**车身模型**带和不带车厢加热的冷却循环压力损失**带发动机的加热循环**带前、后Modul的冷却介质循环**PTC运行特征和模拟计算模型**热气运行模拟计算模型（HGC）**热泵循环模拟计算模型3）带空调的空气侧模型在PKW中，空调对舒适性有很大影响，**空调循环示意图**空调循环过程**空调

5、和车辆冷却模型**冷却系统和空调的模拟计算模型**空调系统模型2.冷却零部件1）散热器（水箱）热功率特性曲线（Nesselt数与Reynold数和Prandt数之间的关系）**散热器工作点与车辆运行工况点的对应关系（由此可以进行散热器工况点优化）2）风扇特性曲线**测量的和无量纲化阻力特性曲线**冷却水泵和风扇在全耦合时对油耗的影响**风扇特性测量试验台在PKW和LKW中，风扇的耗能是不一样的，PKW可以忽略，但是在LKW中需要特别重视。**风扇试验台和数据处理**风扇运行工况点确定**考虑通过风扇功率变化适应发动

6、机运行工况点变动的模拟计算模型**粘性风扇**风扇接合控制策略**风扇接合控制策略**耦合器的结合和脱离转速**粘性耦合器的结合特性**粘性耦合器和风扇扭矩特性场**压力与空气流关系**风扇功率与流率的关系图4风扇与流率的关系**无量纲的风扇性能**不同风扇的风扇功率和散热器性能**发电机效率特性场（高级车专用）**发电机集成到模拟计算模型中3.发动机热流**发动机散热分析**发动机冷却介质循环**所应用的发动机热模型示意图**用冷却水冷却增压空气的NT冷却系统1）稳态（1）模型**早期用Flowmaster软件的

7、模拟模型**稳态工况商用车冷却系统模拟计算模型**冷却介质内循环模型**稳态模拟计算时的液态循环**流体循环**模型和数据输入格式**发动机传热特性场，按照汽车特性场来确定（2）稳态试验2）动态模型（1）质量模型**按照最高车速（250km/h）设计冷却系统时，在低速全负荷加速时出现短暂的冷却能力不足状态：通过无级变速箱使得发动机在优化的功率范围内加速**2-质量发动机模型**4-质量模型**发动机模拟计算模型**发动机模拟计算模型**发动机5质量热流模型**瞬态模型**瞬态模拟模型（1.PM、2.PM（Punkt

8、masse）为质量）3）动态试验**动态试验**汽车热管理瞬态模拟图**车辆瞬态模拟框图**行驶模拟**稳态工况和动态工况计算4）动态模型验证所有动态模拟计算都需要试验支持**基本标定的散热特性（测量和模拟计算）**在突然爬坡14.5%，车速66km/h时温度上升变化情况**验证—循环加速和刹车，120km/h后等速行驶**在负荷跳跃式交变时的冷却水温度变化