轻型卡车空—空中冷系统仿真分析及优化设计

随着排放法规的不断升级,中冷器已成为柴油车不可缺少的关键零件。中冷性能的优劣直接影响着车辆的动力、油耗、排放以及耐久性能。近几年随着经济的发展,用户对车辆动力性、经济性的要求越来越高,加之发动机企业IQA(Installation Quality Assurance)要求的逐步强硬,中冷性能指标的实现及其验证已成为整车开发过程中不可或缺的环节。本文结合某轻型卡车的开发,根据车辆定位、布置空间以及发动机要求,完成了中冷系统零件选型及方案设计,提出了相关边界系统的指标要求。运用一维热流体仿真软件Flowmaster对中冷系统性能进行了仿真分析,得出中冷器出口温度超出限值7.5℃,不满足性能要求。针对温度超标问题,分别采用调整中冷器位置、优化中冷器结构、加大风扇等方式进行优化。仿真分析表明,调整中冷器布置位置对中冷器出口温度以及发动机出水口温度的影响较小；优化中冷器结构可有效提高中冷性能,但由于成本及空间限制,优化方案仅可降低温度约5℃；最终采用加大风扇并优化中冷器结构的方案,中冷器出口温度可降至27.4℃,达到了性能目标要求。为了验证设计及优化结果,对优化后的车辆进行了热平衡试验,结果表明所设计的中冷性能符合性能指标要求,与仿真结果相比最大偏差约为5%,具有一定的指导意义。通过本文的研究,得到了一种高效的便于系统工程师操作的方法,对整车中冷性能乃至冷却性能的分析有着重要意义。