某高速汽油机热管理系统的仿真分析与优化

随着对驾驶品质要求提高和各项法规的出台,人们不再是单纯的关注对发动机动力性能指标,而是对于经济、排放、可靠等全方面进行综合考量。如此对发动机各项技术的应用和热管理系统研究就更加迫切。本文针对某摩托车发动机热管理系统展开仿真分析和优化工作,提升发动机综合性能。主要工作内容有:1.对发动机然管理系统中各部件进行单品试验,获取冷却水泵、散热器、电子风扇、机油泵等性能数据;完成发动机热平衡试验,掌握不同工况下发动机冷却水工作温度变化,发动机缸体温度分布,和润滑油温度压力的变化情况;完成整车台架测试,获取整车环境下发动机和散热器附近冷却气流分布,冷却气流与整车车速变化规律。2.搭建发动机冷却系统、润滑系统、机体传热系统、发动机运行仿真,相互关联获取完整发动机热管理系统仿真模型。模型计算数据经与试验数据对比,冷却风速、冷却水温、润滑油油温等,等各项指标与实验测试吻合度较好,误差均在4%以内。该发动机热管理系统仿真模型具有较高的精度,可以用于实际工程应用。3.利用所建立的发动机热管理系统仿真模型对热管理系统中关键的零部件参数和运行参数对发动机性能影响规律分析,为发动机热管理系统的评估和优化提供数据支撑。针对发动机出水温度偏低的问题,重新优化匹配冷却水泵流量和风扇转速来解决,同时优化计算应重点考虑小负荷大转速和大负荷小转速两个特殊工况。4.通过对冷却水泵流量和风扇转速的重新匹配计算,优化方案水泵流量降低10%,风扇转速相应匹配提高,发动机全负荷下出水温度基本处于发动机设计的最佳出水温度区间。优化方案全面提升发动机动力特性,输出功率最大提升0.9kw。并统筹兼顾发动机安全、可靠性,实现发动机整体综合性能的提升。5.针对发动机热管理系统优化方案降低冷却水流量,发动机排气侧鼻梁区域会有过热的安全风险(该区域水套流道较窄,热负荷高,散热恶劣)。通过对冷却水套过水孔面积优化调整,增加排气侧流道通流流量比例,有效增强排气侧换热能力,抵消因优化方案对缸头产生的局部过热的风险。本文某高速汽油机热管理系统仿真与优化从零部件分析到系统的研究提出优化方案,再到零部件的验证实现了完整的发动机热管理系统分析流程,具有较高的工程实践价值。