重型车发动机冷却系统优化匹配与机舱热管理研究

论文摘要

目前商用车的发展日新月异,国内的商用车尤其是高速公路运输载货车不仅对动力性、经济性、舒适性提出了更高的要求,而且对可靠性的要求也在提高。对于大功率重型汽车,随着发动机性能的不断强化和结构的日益紧凑,其热负荷和机械负荷普遍提高,因此对发动机冷却系统的设计匹配和总体布置提出了更高的要求。本文主要针对华菱某重卡6×4牵引车在运行过程中出现的水温过高及机舱过热问题,通过对该车冷却系统及部件的匹配选型计算和机舱布置的仿真优化研究分析,提出了新的改进方案并被单位采纳实施,大大地改善了该车的散热条件,提高了车辆的使用性能。本文根据重型车冷却系统部件的选型方法,按照整车参数和发动机参数对散热器和风扇进行改进选型,并根据厂家提供的各部件性能参数和曲线,对冷却系统的匹配情况作出计算,校核了冷却常数和沸腾进风温度,从而设计了该重型车冷却系统的优化选型方案。本文在整车冷却系统匹配选型的基础上进行了机舱热管理的仿真计算研究。使用ProE软件建立了机舱的三维模型；经网格化处理和研究相关数学模型,设定了计算的边界条件；对该车进行了道路试验并测得了机舱内空间温度分布情况,据此对模型进行了标定,确保了该计算模型的正确性。然后针对恶劣工况的边界条件和模型参数,进行流场和温度场的仿真计算,就机舱内的温度场和速度场情况分析了影响空气流动和散热能力的结构和布置上的原因,提出了改进方案。本文在满足原车机舱布置边界条件情况下,对影响气流组织和散热能力的结构布置做出了改进,主要通过增加进风面积、引导气流流向、保障排气顺畅等措施,改善了冷却系统散热能力。改进后的冷却系统和机舱布置满足整车使用要求,为提高整车的使用可靠性起到了重要的作用。本研究工作对于产品的机舱热管理改进和缩短后续丌发周期、降低成本提供了有效的手段和方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 本文的研究目的与意义
• 1.2 重型车发动机冷却系统的研究现状
• 1.3 机舱热管理技术的研究现状
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 发动机冷却系统匹配选型与分析
• 2.1 原车散热器选型计算与分析
• 2.1.1 散热器选型计算方法
• 2.1.2 原车散热器选型计算
• 2.2 原车风扇设计计算与分析
• 2.2.1 风扇选型计算方法
• 2.2.2 原车风扇选型计算
• 2.3 发动机冷却系统匹配计算
• 2.3.1 冷却系统匹配计算关键参数
• 2.3.2 冷却系统匹配计算过程
• 2.4 小结
• 第3章 重型车机舱热管理研究
• 3.1 原车机舱热管理模型标定
• 3.1.1 机舱三维模型建立与处理
• 3.1.2 模型边界条件设定
• 3.1.3 模型的标定
• 3.2 恶劣工况下机舱热管理仿真计算
• 3.2.1 边界条件
• 3.2.2 换热器参数设定
• 3.3 机舱热管理状况分析
• 3.4 小结
• 第4章 机舱总布置优化设计
• 4.1 机舱总布置设计原则
• 4.2 原车发动机舱体结构与布置改进措施
• 4.3 小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢