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冷却系统是发动机的重要组成部分,汽车发动机舱是个半封闭的空间,对温度场的要求特别高,一方面舱内各种材料的零件如橡胶件、线束对温度有一定的要求;另一方面发动机本身需要适当的散热,以保证在各种工况下都具有最佳的动力性和经济性。随着发动机转速和功率的不断提高,对冷却系统的要求越来越高,因而对发动机冷却系统的设计与研究也愈来愈深入,研究方法也越来越多。冷却系统零部件的研究已趋于成熟,且对于主机厂来说具体的零部件设计都由供应商完成。但基于系统层面的开发在国内尚不成熟,尤其是对于流场的分析与匹配还处于发展阶段。基于此,发动机冷却系统的匹配一直是整车厂关注的课题。本文研究的目的是对江铃汽车引进的一款欧洲商务车进行冷却系统的重新匹配。此款车型为加长轴距17座,由于地域差异,这款商务车在欧洲主要用途是为运输货物,在中国的主要用途改为搭载乘客,因此空调性能在整车定义中需要提高要求。为了满足整车怠速和低速时的空调性能进而提高整车舒适性指标,根据经验初步判断更改方案:将原有车型冷却风扇系统更改为双电子风扇方式。其优点是可大大提高了整车怠速和低速时的空调性能,大大降低了发动机负荷,提高了整车动力性和经济性;缺点是最高风量较机械风扇有所降低,不能满足冷却系统散热要求,这就需要对散热器进行重新匹配。同时由于空调系统本身的优化会更改前端模块中的冷凝器,因而冷凝器的风阻特性也随之改变,这对系统的风阻会产生一定的影响。综合以上更改要求,需要对整个冷却系统进行重新选型与匹配。本文在冷却系统的匹配中使用了如下研究方法:(1)研究分析原始车型的冷却系统设计原理及各重要零部件的性能。首先需要获得原始车型水泵、散热器、冷凝器、风扇的性能曲线,同时得到原始冷却系统回路中各个子回路的冷却液流量,这些信息都可以通过整车实验及零部件台架实验测得。在此基础上分析冷却系统的布置,根据布置特点及实验数据结合原车型的RAM曲线,分析计算出在得出冷却系统在整车怠速时的散热量为31KW,最大扭矩点散热器的散热量为48KW,最大功率点的散热器的散热量为71KW。以此作为冷却系统更改的基础数据及参考依据。(2)基于原始车型数据,结合国内市场的用途及整车空调属性定义,提出重新匹配的冷却系统所要达到的散热量目标及风量目标。由于在国内市场上无需增加拖车要求,散热量可适当下调,但怠速风量需大幅度提高以提高空调性能。根据此目标对散热器及风扇进行重新设计计算与开发,由于原始车型的发动机舱及进气通道都没有改变,我们可以运用原始车型的RAM曲线完成散热器、冷凝器、电子风扇的重新匹配与计算,计算结果表明重新匹配的电子风扇可以使怠速时通过冷却模块的风速由2.56m/s提高到3.2m/s,使空调性能有了较大的提高;30Km/h和70km/h时的通过冷却模块的风速分别为3.51m/s和4.12m/s,与原始车型相比有所降低,但散热器性能的提升弥补了风量的下降,重新匹配的散热器的散热能力在最大扭矩点和功率点分别为47kw及64kw,散热量皆高于水套散热量10%以上,且在校核工况-扭矩点的散热量与原始车型相当。(3)利用CFD流体分析手段完成辅助设计,结合工程和属性开发目标的要求,将相关工况及约束条件转化成边界条件进行输入分析,并对输出结果做分析和判断。经过CFD分析结果显示,冷却系统在怠速时通过冷却系统的风量为3.46m/s,30Km/h和70km/h时的通过冷却模块的风速分别为3.84m/s和4.5m/s,结果皆优于RAM计算结果,但结果差异在10%以内。通过分析可判断之前理论计算风险较小,可在整车上实施。(4)通过汽车风洞性能实验、道路评估实验验证了汽车在各种主要工况下的发动机冷却系统的重新匹配性能。实验设定环境温度为43℃,整车满载负荷,选择了最高车速、常用工况及最恶劣工况等6个工况进行验证,在所有工况下,发动机最高水温不超过110℃的要求,发动机机油温度不超过140℃的要求,发动机舱温度满足设计要求,同时整车动力性无下降.尤其是怠速工况通过冷却模块的风速明显大于优化设计前,从而保证了空调系统的性能得到提升。实验结果表明:优化设计后的冷却系统完全满足设计要求。本文通过理论与实践相结合的方法,结合台架实验、RAM曲线、CFD分析对原始车型完成了冷却系统的重新匹配,通过风洞实验以及道路实验对冷却系统进行验证,最终实验表明在任何恶劣环境与复杂工况下,冷却系统匹配优良,系统功能发挥良好,满足发动机散热及空调属性要求。由于CFD及RAM曲线的应用大大增加了匹配的准确性,避免了反复验证与优化,也为项目的开发节省了大量开发成本、缩短了时间周期。文中也适时的加入了冷却系统开发模式介绍、冷却系统理论匹配方法,RAM曲线的使用方法,CFD模型简化方法、台架实验、风洞实验及道路实验的实验方法及条件设定,这些方法的综合应用为今后在实际工作中对系统及零部件的性能分析和匹配都提供了成功运用经验,也为其他主机厂进行冷却系统匹配提供了一定的参考依据。该款车型已经在2010年8月上市,经过夏季高温环境验证,冷却系统效率充分,空调性能优越,顾客反映良好,为公司赢得了经济效益和社会效益。