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首页节温器动态特性对发动机热系统性能的关键影响
本文主要探讨了节温器非线性动态特性与发动机热系统之间的交互作用对发动机热系统动态性能的影响。论文发表在2004年的《清华大学学报(自然科学版)》上,作者罗建曦和张扬军来自清华大学汽车工程系的汽车安全与节能国家重点实验室,他们的研究专注于在理解节温器、散热器和发动机等关键部件的综合参数基础上,构建热系统动力学的数学模型。 作者们利用质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本物理原理,设计了一套复杂的数学模型,这个模型能够精确地模拟发动机在冷启动过程中热系统的动态行为。通过这种方法,他们不仅进行了仿真计算,还进行了对比分析,以揭示节温器的不同布置方式、时间延迟以及温度偏移等热特性对发动机热系统性能的具体影响。 研究结果显示,节温器作为发动机热管理系统中的关键元件,其工作特性如开闭特性、响应速度等,对于发动机在各种工况下的冷却效率和稳定性具有显著影响。非线性动态特性使得系统的响应不再简单,而是呈现出更为复杂的瞬态行为。特别是在冷启动时,由于系统延迟的存在,节温器的控制策略对防止过热或过冷至关重要。 通过对这些影响因素的深入理解,论文提供了理论依据和技术指导,有助于优化发动机热管理系统的设计,提高其工作效率和可靠性。此外,这项研究也为汽车制造商和工程师在开发新型节温器技术或改进现有系统时提供了重要的参考依据,从而提升汽车的整体性能和驾驶体验。中图分类号U464.138的设置,表明了该研究属于内燃机工程领域,而文献标识码A则表示本文为学术论文,具有较高的学术价值。
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ISSN 1000-0054
CN 11-2223/
N
清华大学学报 (自然科学版)
J T singhua U niv (Sci & T ech),
2004 年第44 卷第5 期
2004,Vol. 44,No. 5
32/ 36
701-704
节温器对发动机热系统动态性能的影响
罗建曦, 张扬军
(清华大学 汽车工程系,汽车安全与节能国家重点实验室,北京 100084)
收稿日期:2003-06-02
作者简介:罗建曦(1979-),男 (汉),重庆,硕士研 究生。
通讯联系人 :张扬 军,教授,E-mail:yjzh ang@ tsingh ua. edu. cn
摘 要:节温器非线性动态特性与发动机热系统延迟效应
相互作用,使系统动态特性复杂。在建立节温器、散热器及发
动机等部件集总参数模型的基础上,利用质量守恒、动量守
恒和能量守恒等基本控制方程,建立了描述热系统复杂动力
学过程的数学模型,发展了相应算法,并利用该方法对发动
机冷起动过程的热系统动态特性进行了仿真计算和对比分
析。研究结果表明,节温器的布置方式和时间延迟、温度偏移
等热特性对发动机热系统动态性能影响显著。
关键词:节温器;发动机;热系统;动态特性;仿真
中图分类号:U 464. 138
+
.3 文献标识码:A
文章编号:1000-0054(2004)05-0701-04
Influences of thermostat on engine thermal
system transient performance
LUO Jianxi,ZHANG Ya ngjun
(State Key L aboratory of Automotive Safety and Energy,
Department of Automotive Engineering,
T sing hua U n iver sity,Beijing 100084,China)
Abstract:T he interplay between thermostat nonlinear dynamic
characteristics and eng ine thermal system hysteresis complicates
system transient phenom ena. A m athematical m odel to predict the
com plicated o per ation process of the engine therm al system w as
developed. On the basis of the mass, momentum and energy
governing equations for the w hole thermal-fluid networks, the
th erm ostat,radiator,engine and other components w ere descr ibed
by lumped parameters. T he m odel w as solved numerically and the
real-tim e sim ulation w as achieved to analyze the therm al system
transient phenomena in the engine w arm-up process. T he
inv estig ation r esults indicate that the allo cations and
temperature-response characteristics of the thermostat, including
h ysteresis offset,time resistance and etc,have g reat influences on
th e eng ine thermal system transient perform ance.
Key words:th erm ostat; engine; ther m al system ; transient
performance;simulation
热系统对发动机动力性、经济性、排放以及使用
寿命等都有很大影响。热系统动态特性研究对于改
善发动机过渡工况性能、优化设计控制系统等具有
重要意义
[1]
。
节温器根据冷却剂温度变化,自动调节其循环
途径和通过散热器的流量,控制流体温度,保证发动
机工作在合适温度,并可实现快速暖机。节温器为热
系统关键部件之一,对热系统性能具有重要影响。但
目前针对节温器对热系统动态特性影响的相关研究
较少。
本文采用模块化建模方法,在建立发动机热系
统的动态数学模型中,对发动机热系统冷起动过程
的动态特性进行数值研究,探讨节温器热特性和布
置方式对发动机热系统动态性能的影响
[2~ 5]
。
1 数学模型
热系统由节温器、散热器、水泵和管道联接件等
组成,与发动机相接,对发动机进行热管理。图 1 所
示的发动机热系统模型中,发动机为惟一热源,所有
能量均在散热器处释放,热能通过流体网络在两者
间传递
。
图 1 汽车发动机热系统模型简图
冷却剂循环通路被节温器分为通向散热器和旁
路两条。当冷却剂温度低于设定值,节温器关闭通向
散热器的流路,使冷却剂流过旁通小管,在发动机内
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