车辆及其冷却系统的设计方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种车辆冷却系统的设计方法，包括：在目标车型的发动机处于极限工况时，获得散热器的需求散热量，需求水流量，需求冷却风量，换热温差和迎面风速；所述极限工况包括最大扭矩点工况或最大功率点工况；根据所述需求冷却风量和所述迎面风速，确定所述散热器的迎风面积；根据所述需求水流量，所述需求散热量，所述换热温差，所述迎面风速和所述迎风面积，确定目标散热器；上述方案提供了一种新的冷却系统的正向设计方案，与一维仿真设计方案相比，避免了不正确沿用通用设计参数导致散热器性能与新车型不匹配，造成开发效率降低的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
车辆及其冷却系统的设计方法和装置


[0001]本申请涉及车辆
，尤其涉及一种车辆及其冷却系统的设计方法和装置。

技术介绍

[0002]散热器、风扇、水泵是汽车冷却系统的主要部件，高温环境下，发动机工作产生的热量需要通过冷却系统散掉，以保证发动机的正常工作。如何在车型开发初期通过正向设计的手段完成冷却系统的设计开发，一直是各个车企整车热管理开发设计的重中之重。
[0003]目前一种冷却系统正向设计的方法是应用流体动力学分析软件对冷却系统进行一维模拟，以在设计初期模拟冷却系统的压力分布、流量分配以及温度分布等，进而通过参数优化得到最优化匹配的参数，并根据这些最优化参数来对冷却系统进行评价和改进以使其满足设计要求；其整体方案路线是：设计部门首先为分析部门提供冷却系统的总体布置形式、水泵、散热器、水套、暖风芯体、膨胀箱以及连接管道的长度、直径、特性曲线等初始设计参数，分析部门根据初始设计参数和分析目的搭建分析模型，根据需要分析不同工况下冷却系统的工作状态，最后根据分析结果，对设计部门提供的冷却系统初始设计参数进行评价与改进。虽然采用一维仿真存在仿真周期较短等优势，但因为冷却系统核心零部件的空间位置、物理尺寸和性能特征均是采用已有的通用元件、特性曲线和各类参数值进行体现；因此很容易在开发新车型时，因为已有设计参数的不正确沿用，造成热管理系统及其零部件的不匹配，使整个车型的油耗升高或者发动机冷却系统超负荷，影响发动机的正常工作。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种车辆及其冷却系统的设计方法和装置，以解决或者部分解决目前基于已有参数进行一维仿真的车辆或发动机冷却系统设计方案，容易造成冷却系统与设计车型或发动机不匹配，冷却系统开发工作效率降低的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，根据本专利技术一个可选的实施例，提供了一种车辆冷却系统的设计方法，包括：
[0006]在目标车型的发动机处于极限工况时，获得散热器的需求散热量，需求水流量，需求冷却风量，换热温差和迎面风速；所述极限工况包括最大扭矩点工况或最大功率点工况；
[0007]根据所述需求冷却风量和所述迎面风速，确定所述散热器的迎风面积；
[0008]根据所述需求水流量，所述需求散热量，所述换热温差，所述迎面风速和所述迎风面积，确定目标散热器。
[0009]可选的，所述获得散热器的迎面风速，包括：
[0010]获得在所述极限工况下，所述目标车型的估计行车速度；
[0011]根据所述估计行车速度和第一映射关系，获得所述迎面风速；所述第一映射关系是行车速度与所述散热器的平均迎面风速的映射关系。
[0012]进一步的，在所述确定目标散热器之后，所述设计方法还包括：
[0013]在所述估计行车速度小于设定速度时，根据预设背压和所述需求冷却风量，确定目标冷却风扇；
[0014]在所述估计行车速度大于或等于所述设定速度时，根据所述迎风面积，确定散热格栅的开口面积。
[0015]进一步的，所述开口面积是所述散热格栅开口在所述散热器上的正投影面积；
[0016]所述根据所述迎风面积，确定散热格栅的开口面积，包括：
[0017]根据所述迎风面积，确定所述正投影面积；所述正投影面积大于或等于所述迎风面积的16％～20％。
[0018]可选的，所述获得散热器的需求散热量，包括：
[0019]获得发动机的水套散热量和目标部件的发热量，所述目标部件是被所述散热器散热的车载部件；
[0020]根据所述水套散热量和所述发热量，获得所述需求散热量；所述需求散热量不小于所述水套散热量和所述发热量之和。
[0021]可选的，所述获得散热器的需求水流量，包括：
[0022]获得在所述极限工况下的发动机转速；
[0023]根据所述发动机转速和水泵速比，获得水泵转速；
[0024]根据所述水泵转速和第二映射关系，确定总水流量；所述第二映射关系是水泵转速与流量的映射关系；
[0025]根据所述总水流量和分流水流量，获得所述需求水流量；所述分流分水量是除所述散热器以外的零部件的用水流量。
[0026]可选的，所述获得散热器的换热温差，包括：
[0027]获得所述冷却系统的最高水温和所述散热器的进口风温；所述进口风温根据所述冷却系统的许用环境温度确定；
[0028]根据所述最高水温与所述进口风温的差值，获得所述换热温差。
[0029]进一步的，所述获得散热器的需求冷却风量，包括：
[0030]获得所述散热器的最大出风温度；
[0031]根据所述需求散热量，所述最大出风温度，所述进口风温和空气比热，获得所述需求冷却风量。
[0032]根据本专利技术另一个可选的实施例，提供了一种车辆冷却系统的设计装置，包括：
[0033]获取模块，用于获取在目标车型的发动机处于极限工况时，获得散热器的需求散热量，需求水流量，需求冷却风量，换热温差和迎面风速；所述极限工况包括最大扭矩点工况或最大功率点工况；
[0034]第一确定模块，用于根据所述需求冷却风量和所述迎面风速，确定所述散热器的迎风面积；
[0035]第二确定模块，用于根据所述需求水流量，所述需求散热量，所述换热温差，所述迎面风速和所述迎风面积，确定目标散热器。
[0036]根据本专利技术又一个可选的实施例，提供了一种车辆，所述车辆的冷却系统采用前述技术方案中的任一项所述设计方法进行设计。
[0037]通过本专利技术的一个或者多个技术方案，本专利技术具有以下有益效果或者优点：
[0038]本专利技术提供了一种车辆冷却系统的设计方法，根据发动机在极限工况，如最大扭矩点或最大功率点的设计工况下的负载，得到散热器的需求散热量，需求水流量，需求冷却风量，换热温差和迎面风速，根据散热器在极限工况下的上述性能需求进行目标散热器的性能选型；通过上述设计方法，可以在新车型开发初期，基于新车型拟搭载发动机的极限工况，有针对性的对车辆冷却系统中的散热器进行性能边界的设计定义，从而在车型开发初期，实现冷却系统的正向开发以及散热器的性能选型；与目前一维仿真方案相比，避免了不正确沿用通用设计参数导致散热器性能与新车型不匹配，造成重复设计和人工浪费；另外，结合迎面风速进行散热器的性能设计，减少了散热器散热能力的冗余设计；故而上述方案能够提高车辆冷却系统的开发效率，节省了开发成本和时间。
[0039]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0040]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆冷却系统的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括：在目标车型的发动机处于极限工况时，获得散热器的需求散热量，需求水流量，需求冷却风量，换热温差和迎面风速；所述极限工况包括最大扭矩点工况或最大功率点工况；根据所述需求冷却风量和所述迎面风速，确定所述散热器的迎风面积；根据所述需求水流量，所述需求散热量，所述换热温差，所述迎面风速和所述迎风面积，确定目标散热器。2.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述获得散热器的迎面风速，包括：获得在所述极限工况下，所述目标车型的估计行车速度；根据所述估计行车速度和第一映射关系，获得所述迎面风速；所述第一映射关系是行车速度与所述散热器的平均迎面风速的映射关系。3.如权利要求2所述的设计方法，其特征在于，在所述确定目标散热器之后，所述设计方法还包括：在所述估计行车速度小于设定速度时，根据预设背压和所述需求冷却风量，确定目标冷却风扇；在所述估计行车速度大于或等于所述设定速度时，根据所述迎风面积，确定散热格栅的开口面积。4.如权利要求3所述的设计方法，其特征在于，所述开口面积是所述散热格栅开口在所述散热器上的正投影面积；所述根据所述迎风面积，确定散热格栅的开口面积，包括：根据所述迎风面积，确定所述正投影面积；所述正投影面积大于或等于所述迎风面积的16％～20％。5.如权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述获得散热器的需求散热量，包括：获得发动机的水套散热量和目标部件的发热量，所述目标部件是被所述散热器散热的车载部件；根据所述水套散热量和所述发热量，获得所述需求散热量；所述需求散热量不小于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小碧，董哲明，宋晓颖，施睿，邓培，
申请(专利权)人：东风汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：