发动机冷却系统

这个例子展示了如何使用Simscape™fluid™Thermal Liquid blocks建模一个带有机油冷却回路的发动机冷却系统。该系统包括冷却回路和油冷却回路。固定排量泵通过冷却回路驱动冷却剂。来自发动机的大部分热量被冷却剂吸收,并通过散热器散发出去。系统温度由恒温器调节,只有当温度高于阈值时,恒温器才会将流向散热器。机油冷却回路也会吸收一部分来自发动机的热量。加入到油中的热量通过油冷却剂热交换器传递到冷却剂中。散热器是由物理信号输入控制空气侧流量的E-NTU热交换器(TL)块。油冷却剂换热器为E-NTU换热器(TL-TL)块。冷却液泵和油泵均由发动机转速驱动。

模型

引擎子系统

发动机产生的热功率是发动机瞬时转速和发动机扭矩的函数。这个功率被分成两个部分,冷却剂和油回路。假设从发动机排出的热量的50%加到冷却剂中,从发动机排出的热量的20%加到机油中。

发动机分系统的热流率

风扇子系统

风扇单元子系统

散热器中的冷却空气速度采用二维查找表建模,该查找表是车辆瞬时速度和风扇控制器信号的函数。

风扇控制子系统

风扇控制器单元包括两个控制级。主液面在高于主控制目标温度的冷却剂温度下工作。一旦冷却剂温度超过一个温度阈值,二级被激活。

2级风机控制器子系统

空气子系统

驾驶循环子系统

给出了基于瞬时车速、发动机转速和发动机转矩输入的真实车辆行驶循环。

轴转速子系统

来自scope的模拟结果

模拟结果来自Simscape测井

这些图显示了打开发动机冷却系统中的恒温器的效果。发动机组的温度稳步上升,直到恒温器打开。此时,通过散热器的冷却剂流量急剧上升,而通过旁路软管的冷却剂流量下降。由于冷却剂通过散热器释放热量到大气中,发动机缸体的温度上升较慢。

这张图显示了冷却剂在冷却系统中不同位置的密度随时间的变化。冷却剂的密度在整个网络中根据当地的温度和压力而变化。

这些图显示了瞬时车速、发动机转速和扭矩输入曲线。车辆从静止开始加速到接近最大速度。随后,车辆减速,直到完全停止。