基于Simulink的柴油机冷却水温度实时仿真模型

Posted 2022-05-17 studyer_domi

1、内容简介
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2、内容说明
略
答1疑2咨3询4企q鹅q号：1762016542

整个发动机冷却系统由两个体系构成：冷却水回路和冷却空气通道。
冷却水回路包括发动机、水管、节温器、散热器、冷却水泵
冷却空气依次通过中冷器、散热器、风扇、发动机

1、发动机
当空气不足时，发动机单位时间散发的热量   ：
当空气充足时：

热平衡方程为：

2、节温器
节温器当水温达到其触发温度时开启 ,并且开启程度随水温上升而增大直到其最大开启程度(饱和)。其有两个非线性特征：实践延迟( )和迟滞(，1.7℃)。时间延迟是水温达到触发温度后节温器不能马上动作而是经过一段时延才开启。同意开口比列时，上升和下降的温度是不同的，其差值就是迟滞值。（如图2）
在节温器触发范围内 ,其开口比例可以简化成冷却水的温度函数为:
当 时，
当 时， 
当 且温度为上升阶段时，有：

当 且温度为下降阶段时，有：

其中：为节温器开口比例，为节温器开始触发时冷却水温度，为节温器开口达到最大时冷却水温度。

3、散热器
散热器与空气进行热交换的关系可用以下方程近似描述 :

其中 :下标 r 和 a 分别是冷却水流体和空气流体 , in 以及 out 为进口和出口，为流体质量流量，C为流体比热，T为流体温度， 为散热器的散热系数， 为散热器的有效散热面积。因为通过辐射散发的热量比例湘桂对流散热较小，所以再次辐射散热率忽略不计。
   在正常情况下，空气通过芯子被加热，而冷却水依次逐渐冷却所以散热器内各处的水 – 气温温度是变化的。散热器以对数平均温差作为平均温度 为：

其中在发动机启动阶段，当节温器打开热的冷却水进入散热器时，高温的冷却水与散热器原来的低温冷却水混合，此时的热交换为：

其中： 为散热器冷却水的初始温度， 为t时刻流进散热器中的冷却水的总质量，  为散热器的水量。

4、水泵
流量方程：

式中 : 是冷却水流量的补偿系数 , RPM为发动机转速。
热平衡方程：

其中：为发动机中冷却水的流量， 为旁路的水流量。假设散热器流出的水与通过旁路的水在水泵中混合进行热交换没有热量散发到外界同时水泵的运转因摩擦产生的热量可以忽略不计。

5、空气通道
空气通道实际是空气在冷却系统的流经的途径。空气在经过一系列组件后 , 气温会发生变化其关系可以近似用以下方程描述。（如图3）

在中冷器中：

在散热器中：

在发动机侧：

6、冷却风扇
开启温度时，驱动结构触发水力偶合计，使风扇运转。随着温度升高，力矩变大从而风速增加（见下表 1）。模型中风速有两档风速。类似于节温器，风速换档时也有时间延迟 ( ta = 15 秒) 。
表1  风扇特性
风速档位    风速启动条件
0（m/s）     ℃
4（m/s）    80℃ ℃
6（m/s）    ℃ 

3、仿真分析
略

4、参考论文
略