整车热管理系统联合仿真及多目标优化研究

整车热管理系统是一个复杂的、涉及到汽车动力性、经济性、排放性以及散热性能等多方面性能的系统。随着汽车设计的发展,汽车发动机的功率日益强劲,结构日益紧凑,在出现的汽车故障当中,有很大的比例与发动机的冷却以及整车的热管理系统相关。与此同时,随着油价的上涨以及各地排放法规的推出,整车的燃油经济性和排放性能也逐渐受到消费者们的重视。因此,通过对整车热管理系统进行建模仿真来分析其对于经济性、排放性的影响成为了汽车开发阶段必不可少的研究。本文利用AVL_Cruise和AMESim软件的联合仿真建立了完整的整车热管理系统的仿真模型,并结合敏感性分析的结果,以燃油经济性和排放性能为目标函数进行了多目标优化。本文进行的主要工作有:(1)完成了各个子系统的原理分析及建模详细分析了发动机冷却系统、润滑系统、空调系统、动力传动系统的组成及各部件的工作原理和数学模型,并利用Amesim软件搭建了冷却、润滑和空调系统的仿真模型,利用Cruise软件搭建了动力传动系统的仿真模型。(2)完成了整车热管理系统模型的集成及仿真以Cruise软件作为仿真平台,建立了一个集成了各个子系统的整车热管理仿真模型。并通过与试验数据的对比验证了模型的精确度。(3)完成了整车热管理系统参数的敏感性分析及多目标优化匹配在搭建的整车热管理系统的基础上,对热管理系统参数变化对于综合行驶循环工况下百公里燃油消耗量以及CO、HC和NOx的排放量的影响进行了分析。根据敏感性分析的结果,按照优化设计的理论,建立了以经济性和排放性为综合目标的目标函数。并以热管理系统各部件的参数为设计变量,以整车的动力性和散热性能的设计要求为约束条件,采用DOE试验设计的方法求解该优化设计的最优方案,确定了使燃油经济性和排放性均得到改善的参数配置。