CN111881516A - 一种独立燃油暖风整车水流量分配线路模型建立与分析方法 - Google Patents

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邹亮
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Abstract

本发明公开了一种独立燃油暖风整车水流量分配线路模型的建立与分析方法。包括以下步骤：1）采集或计算模型分析所需要的参数；2）根据步骤1得到的参数，建立各个分管路子模块；3）根据整车管路布置CAD模型中各模块连接方式，将所建立的子模块进行连接，获得模型；4）采集需要进行数据转换的参数，并完成数据转换；5）用建立好的模型模拟出不同的工况；6）根据步骤5模拟出的不同工况，计算出部件中水流量分配结果并进行评价分析。本发明可以模拟独立燃油暖风整车水流量的分配情况，将一个复杂的三维流场简化为一维流场，监测整车水流量分配情况，可以方便快捷地评价出各子模块水流量是否满足使用要求和国六标准。

Description

一种独立燃油暖风整车水流量分配线路模型建立与分析方法
技术领域
本发明属于汽车水流量分配模型领域，具体涉及一种独立燃油暖风整车水流量分配线路模型建立与分析方法。
背景技术
汽车在工作过程中，经常会遇到某些部件水流量不足而导致的故障。如尿素箱解冻管路水流量不足会导致尾气处理低效甚至失效，而现有的技术只能通过实验的方式才能够测得各个管路的水流量分配情况，这种方式显然是低效的。因此，对整车水流量分配线路模型建立与分析将会成为一项关键技术。
发明内容
为解决现有技术中由于缺少一个系统来模拟整车水流量分配情况的问题，本发明提供了一种独立燃油暖风整车水流量分配线路系统模型建立与分析方法，包括以下步骤：
步骤1，采集或计算模型分析所需要的参数；
步骤2，根据步骤1得到的参数，建立各个分管路子模块；
步骤3，根据整车管路布置CAD模型中各模块连接方式，将步骤2所建立的子模块进行连接，获得独立燃油暖风整车水流量分配线路系统模型；
步骤4，采集需要进行数据转换的参数，并完成散热器性能、风量和水泵性能的数据转换；
步骤5，用建立好的独立燃油暖风整车水流量分配线路系统模型模拟出不同的工况；
步骤6，根据步骤5模拟出的不同工况，计算出部件中水流量分配结果并进行评价分析。
进一步地，步骤1的操作步骤包括：
a）采集当发动机水泵转速为4392r/min时，不同流量下扬程的大小，即发动机水泵参数；
b）采集独立燃油加热器电动离心水泵在工作点不同流量下压力的大小，即独立燃油加热器电动离心水泵参数；
c）采集机油冷却器水阻参数、EGR水阻参数、散热器水阻参数、燃油暖风加热器水套水阻参数、前暖风水阻参数和后暖风水阻参数；根据发动机水套CAD模型计算发动机水套水阻参数；所述水阻参数指不同水流量下压降的大小；
d）根据整车管路布置CAD模型采集各连接管路参数，所述连接管路参数为管路长度和内直径的具体数据。
进一步地，步骤2的操作步骤包括：
a）根据步骤1中获得的发动机水泵参数、发动机水套水阻参数、机油冷却器水阻参数以及连接管路参数建立发动机管路子模块；
b）根据步骤1中获得的连接管路参数、散热器水阻参数建立尿素解冻管路子模块和散热器管路子模块；
c）根据步骤1中获得的独立燃油加热器电动离心水泵参数、燃油暖风加热器水套水阻参数和连接管路参数建立独立燃油暖风管路子模块；
d）根据步骤1中获得的EGR水阻参数和连接管路参数建立EGR管路子模块；
e）根据步骤1中获得的前暖风水阻参数和后暖风水阻参数建立前暖风管路子模块和后暖风管路子模块。
进一步地，步骤3的操作步骤包括：
a）根据整车管路布置CAD模型，将前暖风管路子模块与发动机第二缸体相连；将EGR管路子模块与发动机第二缸体相连；将独立燃油暖风管路子模块与尿素解冻管路子模块和后暖风管路子模块相连；将散热器管路子模块与发动机第一缸体相连；将EGR管路子模块和前暖风管路子模块并联，将尿素解冻管路子模块和后暖风管路子模块并联，再将以上两路相连；
b）根据整车管路布置CAD模型，调节各管路长度，形成独立燃油暖风整车水流量分配线路系统模型。
进一步地，步骤4中所述的模拟出不同的工况包括：
a）采集散热器性能曲线转换参数、水泵性能和风量数据转换等参数关系；
b）完成散热器性能、风量和水泵性能的数据转换。
进一步地，步骤5中所述的模拟出以下不同的工况，包括：
a）模拟寒区冷启动发动机关闭工况；
b）模拟寒区冷启动发动机低速工况；
c）模拟除霜工况；
d）模拟正常行驶怠速工况；
e）模拟正常行驶标定工况；
f）模拟正常行驶发动机最大扭矩工况；
g）模拟正常行驶发动机最大功率有后暖风工况；
h）模拟正常行驶发动机最大功率无后暖风工况。
进一步地，步骤6的操作步骤包括：
a）分析寒区冷启动发动机关闭工况的模拟结果，分别查看发动机水流量大小、SCR喷射管水流量大小和SCR尿素箱解冻管路水流量大小；
b）分析寒区冷启动发动机低速工况的模拟结果，分别查看前暖风管路水流量大小、后暖风管路水流量大小、SCR喷射管水流量大小、SCR尿素箱解冻管路水流量大小和EGR管路水流量大小；
c）分析除霜工况的模拟结果，分别查看前暖风管路水流量大小、后暖风管路水流量大小、SCR喷射管水流量大小、SCR尿素箱解冻管路水流量大小和EGR管路水流量大小；
d）分析正常行驶怠速工况的模拟结果，分别查看前暖风管路水流量大小、后暖风管路水流量大小、SCR喷射管水流量大小、SCR尿素箱解冻管路水流量大小和EGR管路水流量大小；
e）分析正常行驶标定工况的模拟结果，分别查看前暖风管路水流量大小、后暖风管路水流量大小、SCR喷射管水流量大小、SCR尿素箱解冻管路水流量大小和EGR管路水流量大小；
f）分析正常行驶发动机最大扭矩工况的模拟结果，分别查看前暖风管路水流量大小、后暖风管路水流量大小、SCR喷射管水流量大小、SCR尿素箱解冻管路水流量大小、EGR管路水流量大小和散热器管路水流量大小；
g）分析正常行驶发动机最大功率有后暖风工况的模拟结果，分别查看前暖风管路水流量大小、后暖风管路水流量大小、SCR喷射管水流量大小、SCR尿素箱解冻管路水流量大小、EGR管路水流量大小和散热器管路水流量大小；
h）分析正常行驶发动机最大功率无后暖风工况的模拟结果，分别查看SCR喷射管水流量大小和SCR尿素箱解冻管路水流量大小。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明可以模拟独立燃油暖风整车水流量的分配情况，将一个复杂的三维流场简化为一维流场，监测整车水流量分配情况，可以方便快捷地评价出各子模块水流量是否满足使用要求和国六标准。
附图说明：
图1为本发明的流程图；
图2为本发明实施例中整车管路布置CAD模型图；
图3为本发明实施例中独立燃油暖风整车水流量分配线路模型；
图4为本发明实施例中发动机水套模型。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示为本实施例的流程示意图，具体步骤包括：
步骤1：采集或计算模型分析所需的参数。
a）采集当发动机水泵转速为4392r/min时，不同流量下扬程的大小，即发动机水泵参数。
表1发动机水泵参数
Figure 430355DEST_PATH_IMAGE001
。
表2 发动机SOFIM缸体各个出口流量分配
Figure 409813DEST_PATH_IMAGE002
。
表3 发动机水套水阻参数
Figure 189550DEST_PATH_IMAGE003
。
b）采集独立燃油加热器电动离心水泵在工作点不同流量下压力的大小，即独立燃油加热器电动离心水泵参数。
表4独立燃油加热器电动离心水泵参数
Figure 584759DEST_PATH_IMAGE004
。
c）采集机油冷却器水阻参数、EGR水阻参数、散热器水阻参数、燃油暖风加热器水套水阻参数、前暖风水阻参数和后暖风水阻参数；根据发动机水套CAD模型计算发动机水套水阻参数；所述水阻参数指不同水流量下压降的大小。
表5.1各系统水阻参数
Figure 399131DEST_PATH_IMAGE005
。
表5.2各系统水阻参数
Figure 283911DEST_PATH_IMAGE006
。
d）根据整车管路布置CAD模型采集各连接管路参数，所述连接管路参数为管路长度和内直径的具体数据。
表6管路参数
Figure 550944DEST_PATH_IMAGE007
。
步骤2：根据步骤1得到的参数，建立各个分管路子模块。
a）根据步骤1中获得的发动机水泵参数、发动机水套水阻参数、机油冷却器水阻参数以及连接管路参数建立发动机管路子模块；
b）根据步骤1中获得的连接管路参数、散热器水阻参数建立尿素解冻管路子模块和散热器管路子模块；
c）根据步骤1中获得的独立燃油加热器电动离心水泵参数、燃油暖风加热器水套水阻参数和连接管路参数建立独立燃油暖风管路子模块；
d）根据步骤1中获得的EGR水阻参数和连接管路参数建立EGR管路子模块；
e）根据步骤1中获得的前暖风水阻参数和后暖风水阻参数建立前暖风管路子模块和后暖风管路子模块。
步骤3：根据整车管路布置CAD模型中各模块连接方式，将步骤2所建立的模块进行连接，获得独立燃油暖风整车水流量分配线路系统模型。
a）根据如附图2所示的整车管路布置CAD模型，将前暖风管路模块与发动机缸体2相连；
b）根据如附图2所示的整车管路布置CAD模型，将EGR管路模块与发动机缸体2相连；
c）根据如附图2所示的整车管路布置CAD模型，将独立燃油暖风管路子模块与尿素解冻管路子模块和后暖风管路子模块相连；
d）根据如附图2所示的整车管路布置CAD模型，将散热器管路子模块与发动机缸体1相连；
e）根据如附图2所示的整车管路布置CAD模型，将EGR管路子模块和前暖风管路子模块并联，将尿素解冻管路子模块和后暖风管路子模块并联，再将以上两路相连；
f）根据如附图2所示的整车管路布置CAD模型，调节各管路长度，最终形成独立燃油暖风整车水流量分配线路系统模型如附图3所示。
步骤4：根据表7.1、表7.2、表7.3、表8、表9中的数据关系，完成散热器性能、风量、水泵性能的数据转换。
表7.1 散热器性能工质描述
Figure 749844DEST_PATH_IMAGE009
。
表7.2 散热器换热量性能描述表
Figure 418723DEST_PATH_IMAGE010
。
表7.3 单位面积散热器性能描述表
Figure 474404DEST_PATH_IMAGE011
。
表8 风量数据转换表
Figure 228733DEST_PATH_IMAGE012
。
表9 水泵pump-curve转换表
Figure 965745DEST_PATH_IMAGE013
。
步骤5：用建立好的独立燃油暖风整车水流量分配线路系统模型模拟出不同的工况。
a）模拟寒区冷启动发动机关闭工况，独立燃油暖风水泵开启，发动机水温-18℃，节温器开度0。
b）模拟寒区冷启动发动机低速工况，即发动机转速800r/min，独立燃油暖风水泵开启，发动机水温-18℃，节温器开度0。
c）模拟除霜工况，即发动机转速800r/min，独立燃油暖风水泵关闭，发动机水温-18℃，节温器开度0。
d）模拟正常行驶怠速工况，即发动机转速800r/min，独立燃油暖风水泵关闭，发动机水温95℃，节温器全开。
e）模拟正常行驶标定工况，即发动机转速1800r/min，独立燃油暖风水泵关闭，发动机水温95℃，节温器全开。
f）模拟正常行驶发动机最大扭矩工况，即发动机转速2390r/min，独立燃油暖风水泵关闭，发动机水温95℃，节温器全开。
g）模拟正常行驶发动机最大功率有后暖风工况，即发动机转速3187r/min，独立燃油暖风水泵关闭，发动机水温95℃，节温器全开。
h）模拟正常行驶发动机最大功率无后暖风工况，即发动机转速3187r/min，无后暖风配置，尿素解冻水路关闭，发动机水温95℃，节温器全开（对应5档车速120km/h）。
步骤6：根据步骤5模拟出的不同工况，计算出部件中水流量分配结果并进行评价分析。
a）模拟寒区冷启动发动机关闭工况的结果为发动机水流量28.68 L/min，SCR喷射管水流量为3.83 L/min，SCR尿素箱解冻水流量为7.39 L/min，三者的结果都是满足要求的。
b）模拟寒区冷启动发动机低速工况的结果为前暖风水流量1.73L/min，不能满足要求；后暖风水流量为14.06 L/min，满足要求；SCR喷射管水流量为3.83 L/min，满足要求；SCR尿素箱解冻管路水流量为7.38 L/min，满足要求；EGR管路水流量为8.10 L/min，不能满足要求。
c）模拟除霜工况的结果为前暖风水流量1.87 L/min，满足要求；后暖风水流量为0.58 L/min，不计入考核；SCR喷射管水流量为0.055 L/min，不计入考核；SCR尿素箱解冻管路水流量为0.11 L/min，不计入考核；EGR管路水流量为8.46 L/min，不能满足要求。
d）模拟正常行驶怠速工况的结果为前暖风水流量为4.02 L/min，满足要求；后暖风水流量为1.69 L/min，不计入考核；SCR喷射管水流量为0.81 L/min，略微低于标准值，在可节省范围内；SCR尿素箱解冻管路水流量为1.23 L/min，不计入考核；EGR管路水流量为9.57 L/min，不满足要求。
e）模拟正常行驶标定工况的结果为前暖风水流量为10.01 L/min，满足要求；后暖风水流量为3.68 L/min，不计入考核；SCR喷射管水流量为1.69 L/min，满足要求；SCR尿素箱解冻管路水流量为2.80 L/min，满足要求；EGR管路水流量为20.12 L/min，不满足要求。
f）模拟正常行驶发动机最大扭矩工况的结果为前暖风水流量为13.65 L/min，满足要求；后暖风水流量为4.83 L/min，不计入考核；SCR喷射管水流量为2.27 L/min，满足要求；SCR尿素箱解冻管路水流量为3.75L/min，满足要求；EGR管路水流量为26.44 L/min，不满足要求；散热器管路水流量为81.85 L/min，满足要求。
g）模拟正常行驶发动机最大功率有后暖风工况的结果为前暖风水流量为18.72L/min，满足要求；后暖风水流量为6.41 L/min，不计入考核；SCR喷射管水流量为3.01 L/min，满足要求；SCR尿素箱解冻管路水流量为4.98 L/min，满足要求；EGR管路水流量为35.07 L/min，不计入考核；散热器水流量为110.08 L/min，满足要求。
h）模拟正常行驶发动机最大功率无后暖风工况的结果为SCR喷射管水流量为5.51L/min，满足要求；SCR尿素箱解冻管路水流量为0，满足要求。
通过本次系统的调用和计算可以看出，本系统可以方便快捷的模拟出各个部件水流量分配情况，对于现实分配管路方法有指导意义。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种独立燃油暖风整车水流量分配线路系统模型的建立与分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，采集或计算模型分析所需要的参数；
步骤2，根据步骤1得到的参数，建立各个分管路子模块；
步骤3，根据整车管路布置CAD模型中各模块连接方式，将步骤2所建立的子模块进行连接，获得独立燃油暖风整车水流量分配线路系统模型；
步骤4，采集需要进行数据转换的参数，并完成散热器性能、风量和水泵性能的数据转换；
步骤5，用建立好的独立燃油暖风整车水流量分配线路系统模型模拟出不同的工况；
步骤6，根据步骤5模拟出的不同工况，计算出部件中水流量分配结果并进行评价分析。
2.根据权利要求1所述的独立燃油暖风整车水流量分配线路系统模型的建立与分析方法，其特征在于，步骤1的操作步骤包括：
a） 采集当发动机水泵转速为4392r/min时，不同流量下扬程的大小，即发动机水泵参数；
b） 采集独立燃油加热器电动离心水泵在工作点不同流量下压力的大小，即独立燃油加热器电动离心水泵参数；
c） 采集机油冷却器水阻参数、EGR水阻参数、散热器水阻参数、燃油暖风加热器水套水阻参数、前暖风水阻参数和后暖风水阻参数；根据发动机水套CAD模型计算发动机水套水阻参数；所述水阻参数指不同水流量下压降的大小；
d） 根据整车管路布置CAD模型采集各连接管路参数，所述连接管路参数为管路长度和内直径的具体数据。
3.根据权利要求1所述的独立燃油暖风整车水流量分配线路系统模型的建立与分析方法，其特征在于，步骤2的操作步骤包括：
a） 根据步骤1中获得的发动机水泵参数、发动机水套水阻参数、机油冷却器水阻参数以及连接管路参数建立发动机管路子模块；
b） 根据步骤1中获得的连接管路参数、散热器水阻参数建立尿素解冻管路子模块和散热器管路子模块；
c） 根据步骤1中获得的独立燃油加热器电动离心水泵参数、燃油暖风加热器水套水阻参数和连接管路参数建立独立燃油暖风管路子模块；
d） 根据步骤1中获得的EGR水阻参数和连接管路参数建立EGR管路子模块；
e）根据步骤1中获得的前暖风水阻参数和后暖风水阻参数建立前暖风管路子模块和后暖风管路子模块。
4.根据权利要求1所述的独立燃油暖风整车水流量分配线路系统模型建立与分析方法，其特征在于，步骤3的操作步骤包括：
a） 根据整车管路布置CAD模型，将前暖风管路子模块与发动机第二缸体相连；将EGR管路子模块与发动机第二缸体相连；将独立燃油暖风管路子模块与尿素解冻管路子模块和后暖风管路子模块相连；将散热器管路子模块与发动机第一缸体相连；将EGR管路子模块和前暖风管路子模块并联，将尿素解冻管路子模块和后暖风管路子模块并联，再将以上两路相连；
b） 根据整车管路布置CAD模型，调节各管路长度，形成独立燃油暖风整车水流量分配线路系统模型。
5.根据权利要求1所述的独立燃油暖风整车水流量分配线路系统模型建立与分析方法，其特征在于，步骤4中所述的操作步骤包括：
a） 采集散热器性能曲线转换参数、水泵性能和风量数据转换参数关系；
b） 完成散热器性能、风量和水泵性能的数据转换。
6.根据权利要求1所述的独立燃油暖风整车水流量分配线路系统模型建立与分析方法，其特征在于，步骤5中所述的模拟出以下工况，包括：
a） 模拟寒区冷启动发动机关闭工况；
b） 模拟寒区冷启动发动机低速工况；
c）模拟除霜工况；
d）模拟正常行驶怠速工况；
e）模拟正常行驶标定工况；
f）模拟正常行驶发动机最大扭矩工况；
g）模拟正常行驶发动机最大功率有后暖风工况；
h）模拟正常行驶发动机最大功率无后暖风工况。
7.根据权利要求1所述的独立燃油暖风整车水流量分配线路系统模型建立方法，其特征在于，步骤6的操作步骤包括：
a） 分析寒区冷启动发动机关闭工况的模拟结果，分别查看发动机水流量大小、SCR喷射管水流量大小和SCR尿素箱解冻管路水流量大小；
b） 分析寒区冷启动发动机低速工况的模拟结果，分别查看前暖风管路水流量大小、后暖风管路水流量大小、SCR喷射管水流量大小、SCR尿素箱解冻管路水流量大小和EGR管路水流量大小；
c） 分析除霜工况的模拟结果，分别查看前暖风管路水流量大小、后暖风管路水流量大小、SCR喷射管水流量大小、SCR尿素箱解冻管路水流量大小和EGR管路水流量大小；
d） 分析正常行驶怠速工况的模拟结果，分别查看前暖风管路水流量大小、后暖风管路水流量大小、SCR喷射管水流量大小、SCR尿素箱解冻管路水流量大小和EGR管路水流量大小；
e） 分析正常行驶标定工况的模拟结果，分别查看前暖风管路水流量大小、后暖风管路水流量大小、SCR喷射管水流量大小、SCR尿素箱解冻管路水流量大小和EGR管路水流量大小；
f） 分析正常行驶发动机最大扭矩工况的模拟结果，分别查看前暖风管路水流量大小、后暖风管路水流量大小、SCR喷射管水流量大小、SCR尿素箱解冻管路水流量大小、EGR管路水流量大小和散热器管路水流量大小；
g） 分析正常行驶发动机最大功率有后暖风工况的模拟结果，分别查看前暖风管路水流量大小、后暖风管路水流量大小、SCR喷射管水流量大小、SCR尿素箱解冻管路水流量大小、EGR管路水流量大小和散热器管路水流量大小；
h） 分析正常行驶发动机最大功率无后暖风工况的模拟结果，分别查看SCR喷射管水流量大小和SCR尿素箱解冻管路水流量大小。
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