[发明专利]一种发动机热管理系统的建模方法

说明书

本发明公开一种发动机热管理系统的建模方法，包括以下步骤：确定发动机热管理系统的组成、确定发动机热管理系统各组件的连接顺序、在软件中选取相应的库及组件、发动机模型的选取与设置、节温器模型的选取与设置、水泵模型的选取与设置、膨胀水箱模型的选取与设置、HEAT插件图标选择、散热器模型的选取与设置、电控硅油离合器风扇模型的选取与设置、车辆与环境参数的设置、设置不同车速对散热器散热性能的影响。本发明同时使用了冷却系统库和HEAT库中的模型为发动机热管理系统中的部件建模，与单一使用冷却系统库进行建模相比可以实现更复杂的控制策略且具有更高的精度，为发动机热管理系统的进一步研究奠定基础。

技术领域

本发明涉及发动机热管理系统建模及优化领域，为根据热管理系统零部件性能参数完成单个部件及热管理系统建模的方法，特别涉及一种发动机热管理系统的建模方法。

背景技术

热管理技术是传统燃油汽车的关键技术之一，它直接关系到汽车的动力性和经济性。发动机热管理技术从系统整体的角度出发，将与散热有关的部件集成为一个整体，然后考虑各个部件之间的热量交换关系，结合控制理论与系统管理的方法，控制和优化热量传递，从而保证汽车能够高效安全地运行，提高汽车经济性并降低排放。

热管理技术的研究与优化离不开热管理系统的建模。热管理系统的建模方法包括一维建模与三维建模。在实际的建模中，三维建模虽然精度较高，结果较为直观，但建模过程十分复杂，消耗的计算资源较大，所以一维建模在实际的工程应用中更为常见。

过去使用建模软件进行发动机热管理系统建模时，多单独使用软件中预置的冷却系统库(Cooling System)，并且关键的参数多使用经验系数进行简化，导致发动机热管理系统模型精度不高，难以对标实际情况，因此需要针对传统建模方法进行改进，得到能够为相关研究工作提供指导意义的模型。

冷却风扇是最重要的发动机冷却系统部件之一，其性能的优劣及工作转速直接影响发动机的工作状态。在实际的发动机冷却系统中，冷却风扇与发动机以机械传动或使用硅油离合器的方式相连接，随着汽车技术的发展，使用硅油离合器，尤其是电控硅油离合器驱动冷却风扇愈加常见，但当前在热管理系统模型中针对电控硅油离合器的建模方法并不完善，因此研究包含电控硅油离合器风扇的发动机热管理系统建模方法具有研究与工程应用的意义。

中国发明公开专利CN114239133A中公开了“混合动力汽车热管理系统一维联合仿真建模方法”，在进行发动机热管理系统建模的过程中，现有技术针对发动机冷却系统未考虑到冷却风扇与发动机间的连接关系，事实上，在商用车冷却系统中，电控硅油离合器作为连接发动机与冷却风扇的重要部件，负责将发动机的转矩传递至冷却风扇，其控制策略影响了冷却风扇的工作转速，进而影响了发动机热管理系统的工作效果。因此研究电控硅油离合器在发动机热管理系统中的建模问题具有十分重要的意义。

发明内容

本发明使用机电液一体化建模软件建立了发动机热管理系统的仿真模型。主要使用冷却系统库与HEAT库完成基础零部件的选取，介绍了各个零部件的重要参数及使用重要参数完成零部件设置的方法。其中，建立了发动机、节温器、水泵、膨胀水箱、散热器、电控硅油离合器风扇总成等部件的建模方法。根据车速对散热器散热性能的影响，建立了施加于热插件函数表达式。本发明为发动机热管理系统的优化设计提供了参考依据，可以用作研究电控硅油离合器控制策略的改进问题，或冷却系统部件间的匹配问题等。

为了实现本发明目的，本发明提供的一种发动机热管理系统的建模方法，包括以下步骤：

(1)确定发动机热管理系统的组成：根据车辆的具体结构，确定发动机热管理系统涉及的组件。在具体的建模过程中，需要忽略对热管理系统影响不显著的部件，从而简化模型，突出主要部件的影响。