2017年第6期
国外内燃机
汽车发动机冷却系统匹配研究
李文
（上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心上海200438）
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摘要：介绍了某款汽车冷却系统的开发原理及方法，分析了发动机冷却系统中重要零部件的匹配计算方法。运用三维软件fluent进行风量仿真分析，并根据发动机原理搭建flowmaster一维仿真模型。在所建的模型中对设计工况点进行仿真计算，并对影响冷却系统部分参数提出建议。
关键调：发动机冷却系统
仿真分析
0前言
当发动机在运转时，燃料产生的15%～30% 的热量需要通过发动机冷却系统带走。冷却系统作用是将发动机及传动装置等进行适度冷却，将受热件所传导出来的热量及时散出，使发动机和传动装置等在适宜的热状态下能够可靠而有效地工作[1]。汽车发动机在运转时，燃烧室内产生的高温(约2000C)会使机体受热件的机概强度降低，造成热变形，破坏零件之闻间的配合闻隙，引起强烈磨损。高温也会引起气缸壁机油变质，润滑性能失效，甚至结焦。另外，高温还会引起发动机充气系数下降，使其功率降低。因此必须对发动机机体进行有效冷却。如果对发动机冷却过度，又会造成散热损失和摩擦损失增加，零件磨损加剧，使得发动机工作过程变坏，同时造成燃烧不良，燃油消耗过高，排放污染物增多。试验证明，1个良好的冷却系统，可以保证发动机在各种工况下处于最适宜的温度，系统各部件之间匹配良好，消耗功率少，加工成本低。
与发达国家相比，国内汽车的发动机冷却系统产品开发和理论研究较落后。企业的理论分析能力和计算能力低。目前，国内汽车厂家在进行发动机冷却系统设计时，多采用类比法，以经验为主，理论计算能力极为有限，产品开发需要反复进行冷却系统中重要部件匹配试验。这种冷却系统产品往往需要较长的开发周期，有时需要数月才能完成，在产品开发周期愈短的今天，已经不能满足产品开发的需要。研究发动机冷却系统传热机理，针对发动机冷却系统采用仿真模拟计算方法对散热能力进行预估，可减少试验次数，因此缩短
开发周期。万方数据
1发动机冷却系统
目前，汽车发动机冷却系统多为强制冷却系统，主要包括：散热器、散热器进水管、散热器出水管、水泵、节温器、风扇和膨胀水箱等。其在整车上架构布置见图1。
图1整车发动机冷却系统架构布置
从热力学与传热学来讲，发动机冷却系统是由两套换热系统组成：
(1)水路换热循环：由发动机水泵驱动的循环冷却液为高温热源端，通过冷却液在冷却系统中循环，将发动机水套热量通过冷却液带至高温散热器。
(2)气路换热循环：通过风扇带动，冷空气从格栅经过各冷却模块，最终通过风扇驱动的低温气流
将高温散热器水路中的热量携带走。 1.1发动机冷却系统开发
采用的仿真手段为三维仿真与一维仿真相结合的方式。主要通过对整车外流和发动机舱内流进行同步数值模拟的方法来实现。通过三维仿真来实现