某客车发动机舱热管理研究与散热性能改进

在当下世界环境污染不断加剧、不可再生能源日益减少、尾气排放标准逐渐提高的环境下,发动机舱热管理技术逐渐演化为保证车辆在极端工作条件下能够正常运行的重要检举措施。随着车辆设计制造技术的飞跃发展,在满足足够动力性、舒适性和经济性的条件下,车辆早已被压缩成一个精密的移动工具,发动机舱安置空间的压缩,大量电子元件以及高功率发热机体被挤压在一起,导致关键零部件因工作环境温度过高发生变形或失效,这无疑对车辆的发动机舱冷却性能提出了巨大的考验。本文为了在产品初期开发匹配过程中,改善发动机舱的冷却性能,得到机舱的冷却效率初步分析结果,为后续车型发动机舱及其内部零件的改进布置提供参考依据,避免后期因多次改型、完善、试验验证所带来的时间和财力上的浪费,采用一维、三维联合仿真的方法,对某中型客车进行了较为系统的发动机舱冷却性能仿真分析,同时将模拟仿真结果与样车试验结果进行了对比,误差均在5%以内,验证了这套流程方法的可行性和准确性,并利用CFD仿真软件对此车型的冷却系统进行匹配研究,以及对机舱现存的结构布置问题,提供了相关的改进措施,仿真结果显示发动机舱的散热性能有所提升,能为后续工程提供指导。选用一维软件KULI对发动机冷却组进行稳态仿真计算。通过对冷却系统中散热器、风扇、中冷器等各个部件进行台架试验,收集各部件台架试验中的各项性能数据,包括冷却性能参数曲线、结构参数等,并输入车辆在额定功率、最大扭矩工况下的工作条件数据以及三维模拟仿真中的修正边界结果,得出发动机冷却液温度的仿真结果,并与热平衡试验下的样车水温进行对标,确认一维、三维仿真的精度。组建并计算四种冷却系统部件匹配的一维模拟仿真模型,对比匹配前后的冷却液降温效果,结果显示:更换散热器更有助于维持发动机水温的工作平衡。最后利用三维流体分析软件STARCCM+对发动机舱进行数值模拟仿真,通过结果观察发动机舱的气体温度和速度分布,认为该车发动机舱温度满足法规要求,散热性适中,并找到其内部问题较重的部件设计结构及布置方式。通过将方形导流罩造型改为三角形通道,增加了散热器在高速时的表面进风量约2%,在低速时虽下降了2.1%,但导流罩体积的减少增加了发动机舱内的进风量,舱温明显下降,利大于弊;通过增加后舱门开口导流翼板、散热器上端开口密封、分离高温热源等改进措施,对发动机舱内部的气流流动问题进行了改善,增强了发动机舱的散热性能,为后续车辆生产提供参考依据,能够更好地适应温度较高地区的设计要求。