CN117610157A - 卡车冷却系统及基于gt-suite的节能仿真分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卡车冷却系统及基于GT‑SUITE的节能仿真分析方法，基于GT‑SUITE的卡车冷却系统的节能仿真分析方法包括：构建卡车冷却系统的仿真模型；输入卡车冷却系统中的散热风扇的初始控制策略；输入预设卡车工况和边界参数，并求解；判断热平衡指标是否满足工作要求；若热平衡指标满足工作要求，则计算散热风扇的能耗值；根据散热风扇的能耗值，确定卡车冷却系统中的最终冷却方案。采用上述技术方案，可有利于对卡车冷却系统进行优化，在冷却系统在满足发动机要求的前提下，降低消耗功率最低，进而降低整车油耗。

Description

卡车冷却系统及基于GT-SUITE的节能仿真分析方法

技术领域

本发明涉及卡车冷却系统设计技术领域，尤其涉及一种卡车冷却系统及基于GT-SUITE的节能仿真分析方法。

背景技术

卡车发动机的排量和马力段越来越大，随着排放和油耗法规的升级，车辆对冷却系统的要求越来越高，散热器尺寸和风扇直径越来越大，风扇转速越来越高，风扇的消耗功率占比进一步提高。冷却系统需要保证发动机在最佳温度下工作，同时保证油耗最低，这就对冷却系统的节能提出了更高的要求，因此，在开发前期采用仿真的手段对冷却系统各零件进行方案选型及电控硅油风扇的控制策略优化来评价系统的节能效果是必不可少的。

发明内容

本发明提供了一种卡车冷却系统及基于GT-SUITE的节能仿真分析方法，以降低散热风扇的功耗。

根据本发明的一方面，提供了一种基于GT-SUITE的卡车冷却系统的节能仿真分析方法，其特征在于，包括：

构建所述卡车冷却系统的仿真模型；

输入所述卡车冷却系统中的散热风扇的初始控制策略；

输入预设卡车工况和边界参数，并求解；

判断热平衡指标是否满足工作要求；

若所述热平衡指标满足工作要求，则计算所述散热风扇的能耗值；

根据所述散热风扇的能耗值，确定所述卡车冷却系统中的最终冷却方案。

可选的，构建所述卡车冷却系统的仿真模型，包括：

通过COOL3D准三维仿真模块，构建所述卡车冷却系统中的发动机舱的三维模型；其中，所述发动机舱包括进气格栅、冷凝器、中冷器、散热器、风扇护风罩、风扇和发动机；

通过GEM3D准三维仿真模块，构建所述卡车冷却系统中的管路的三维模型；其中，所述管路包括散热器进水管、散热器出水管、膨胀箱回水管、暖风进水管、暖风出水管和小循环接管；

在所述COOL3D准三维仿真模块和所述GEM3D准三维仿真模块中进行网格离散，并根据所述卡车冷却系统的原理图搭建一维部件的仿真模型；其中，所述一维部件包括发动机、水泵、机油冷却器、EGR冷却器、膨胀箱、暖风散热器、大循环调温器和小循环调温器。

可选的，根据所述卡车冷却系统的原理图搭建一维部件的仿真模型，包括：

根据所述卡车冷却系统的原理图，按实际的冷却液流动方向对所有部件进行连接，建立冷却液循环和空气循环的相关部件。

可选的，在构建所述卡车冷却系统的仿真模型之前，还包括：

输入多个冷却方案；其中，在任意两个所述冷却方案中，所述散热器的尺寸、所述散热风扇的尺寸和所述散热风扇速比中的一个或多个不同。

可选的，还包括：

若所述热平衡指标未满足工作要求，则优化所述卡车冷却系统的仿真模型。

可选的，优化所述卡车冷却系统的仿真模型，包括：

增加所述散热器的尺寸、增加所述散热风扇的尺寸、增加所述散热风扇速比、增加所述进气格栅的尺寸、改变所述管路的位置、增加所述管路的直径、减少所述管路的弯折中的一个或多个。

可选的，输入预设卡车工况和边界参数，并求解，包括：

输入卡车的发动机扭矩变化曲线、环境温度、初始压力、冷却液初始温度、冷却液型号；

选取所述发动机扭矩变化曲线中的峰值点，并计算发动机的扭矩为所述峰值点时的最高水温、中冷器出气温度、系统水流量分配、压力分布。

可选的，根据所述散热风扇的能耗值，确定所述卡车冷却系统中的最终冷却方案之后，还包括：

定义所述卡车冷却系统中的所述散热风扇的风扇转速与冷却液的温度的变化关系为控制策略曲线，并输入多个不同的所述控制策略曲线；

根据预设卡车工况和边界参数，计算各所述控制策略曲线下的所述散热风扇的能耗值；

确定所述能耗值最小的所述控制策略曲线为最优的所述散热风扇的控制策略。

可选的，根据预设卡车工况和边界参数，计算各所述控制策略曲线下的所述散热风扇的能耗值，包括：

输入卡车基于预设卡车工况的车速变化曲线、发动机转速变化曲线和发动机扭矩变化曲线，并获取各所述控制策略曲线下的发动机的出水温度和风扇转速随时间变化的曲线；

根据各所述控制策略曲线下的所述发动机的出水温度和所述风扇转速随时间变化的曲线，获取各所述控制策略曲线下的风扇消耗功率曲线；

对所述风扇消耗功率曲线进行积分，得到各所述控制策略曲线下的所述散热风扇的能耗值。

根据本发明的另一方面，提供了一种卡车冷却系统，包括：进气格栅、冷凝器、中冷器、散热器、风扇护风罩、散热风扇、散热器进水管、散热器出水管、膨胀箱回水管、暖风进水管、暖风出水管、小循环接管和控制器；

其中，卡车冷却系统中的部件采用上述最终冷却方案，控制器用于执行上述控制策略。

本发明的技术方案，通过建立基于预设卡车工况的整车冷却系统仿真模型，无需搭建整车动力性经济性仿真模型便将冷却系统与整车节能降耗联系起来，采用Gt-Suite软件模拟机舱流动并评估车速、机舱各零件尺寸及布置对风量的影响，在开发阶段对冷却系统中的主要耗功元件风扇的转速和功率消耗进行评价，满足热平衡的前提下，对整个冷却系统进行部件选型进行优化设计，评估散热器尺寸、风扇尺寸、风扇速比及控制策略对整车节能的影响，以期望冷却系统在满足发动机要求的前提下，达到消耗功率最低，降低整车油耗。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种基于GT-SUITE的卡车冷却系统的节能仿真分析方法的流程图；

图2是本发明实施例一提供的一种基于预设卡车工况的车速变化的曲线示意图；

图3是本发明实施例一提供的基于预设卡车工况的发动机转速变化的曲线示意图；

图4是本发明实施例一提供的基于预设卡车工况的发动机扭矩变化曲线示意图；

图5是本发明实施例一提供的一种发动机舱的三维模型示意图；

图6是图5另一种视角的发动机舱的三维模型示意图；

图7是本发明实施例一提供的一种冷却系统的管路的三维模型示意图；

图8是本发明实施例一提供的卡车冷却系统的一维部件的仿真模型图；

图9是本发明实施例二提供的一种基于GT-SUITE的卡车冷却系统的节能仿真分析方法的流程图；

图10是本发明实施例二提供的一种散热风扇的控制策略曲线示意图；

图11是本发明实施例二提供的一种基于预设卡车工况的发动机出水温度和风扇转速随时间变化的曲线示意图；

图12是本发明实施例二提供的一种基于预设卡车工况的风扇消耗功率的曲线示意图。

图中：1、进气格栅；2、冷凝器；3、中冷器；4、发动机外形；5、散热器；6、风扇护风罩；7、散热风扇；8、机舱流体域；9、散热器进水管；10、散热器出水管；11、膨胀箱回水管；12、暖风进水管；13、暖风出水管；14、小循环接管；15、发动机模型；16、水泵；17、小循环调温器；18、大循环调温器；19、机油冷却器；20、EGR冷却器；21、发动机水套；22、膨胀箱；23、暖风散热器；24、COOL 3D机舱离散模型；25、风扇控制策略模型；26、流量进口；27、压力出口；28、速度进口；29、压力出口。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种基于GT-SUITE的卡车冷却系统的节能仿真分析方法的流程图。如图1所示，该方法包括：

S110、构建卡车冷却系统的仿真模型。

具体的，采用Gt-Suite软件构建卡车冷却系统的仿真模型，可对卡车冷却系统中的各部件进行选型、优化，得到不同的冷却方案。

在一可选的实施例中，在构建卡车冷却系统的仿真模型之前，节能仿真分析方法还包括：输入多个冷却方案；其中，在任意两个冷却方案中，散热器的尺寸、散热风扇的尺寸和散热风扇速比中的一个或多个不同。

其中，冷却方案是指卡车冷却系统中的各部件的模型选择。

Gt-Suite相比于其他一维仿真软件优势在于集成了多个准三维仿真模块，如GEM3D、COOL3D。GEM3D可以对管路和腔体进行三维转换，COOL3D准三维仿真模块可以对机舱进行准三维建模，在开发初期模拟车速、进气格栅、冷却模块尺寸及布置对系统性能的影响，与三维CFD仿真相比大幅度节约仿真时间。同时，Gt-Suite的模型库包含多种模型元件，可搭建详细的整车和发动机模型，有利于对卡车冷却系统的能耗进行分析。

S120、输入卡车冷却系统中的散热风扇的初始控制策略。

其中，散热风扇包括但不限于电控硅油风扇，初始控制策略可以是Gt-Suite软件自带的风扇离合器模型，也可以是用户采用基本元件搭建水温-风扇控制策略模型。Gt-Suite软件包含多种控制元件，可搭建详细的控制策略模型，可用于多系统联合瞬态仿真，方便快速对系统方案进行优化。

S130、输入预设卡车工况和边界参数，并求解。

其中，预设卡车工况可以国家对重型商用车进行油耗认证的标准工作循环(C-WTVC)工况，也可以是其他循环工况，本发明实施例对此不做限定。边界参数包括但不限于环境温度、初始压力、初始温度、冷却液型号等参数信息，一般冷却液为采用50％的乙二醇水溶液。

示例性的，可输入发动机转速从“怠速～额定转速“，发动机扭矩从0～100％工况下的发动机放热量MAP、中冷器进气温度MAP、增压空气流量MAP，以便进行瞬态仿真。然后输入卡车基于预设卡车工况的车速变化曲线、发动机转速变化曲线和发动机扭矩变化曲线，如图2-图4所示。其中，发动机扭矩变化曲线可通过整车动力性经济性仿真数据获得，或者基于现有车型整车循环工况转毂台架试验数据，发动机转速变化曲线可直接获得，发动机扭矩曲线通过扭矩百分比数据进行转化后获得。再结合边界参数，计算卡车冷却系统的热平衡状态。

在一可选的实施例中，输入预设卡车工况和边界参数，并求解，包括：输入卡车的发动机扭矩变化曲线、环境温度、初始压力、冷却液初始温度、冷却液型号；选取所述发动机扭矩变化曲线中的峰值点，并计算发动机的扭矩为所述峰值点时的最高水温、中冷器出气温度、系统水流量分配、压力分布。

其中，所述发动机扭矩变化曲线中的峰值点为发动机扭矩变化曲线中的扭矩较大的尖端点，例如可以是扭矩值大于1200，且位于曲线尖端的点。

示例性的，可采用软件自带的后处理模块Gt-Post进行结果可视化并评价在较大的扭矩点和额定功率点时，发动机最高水温、中冷器出气温度，以及系统水流量分配、压力分布。

S140、判断热平衡指标是否满足工作要求。若是，则执行S150。

示例性的，通过评估仿真模型的热平衡状态，判断当前选择的模型和控制策略是否可以在恶劣环境下工作，以保证模型和控制策略的可行性。若热平衡指标满足工作要求，则说明当前选择的模型和控制策略可以在恶劣环境下工作，进而在应用在卡车上时，可以保证卡车的正常工作。若热平衡指标不满足工作要求，则说明当前选择的模型和控制策略在恶劣环境下无法正常工作，不能应用在卡车上。

在一可选的实施例中，若热平衡指标未满足工作要求，则优化卡车冷却系统的仿真模型。

在上述实施例的基础上，优化卡车冷却系统的仿真模型，包括：增加所述散热器的尺寸、增加所述散热风扇的尺寸、增加所述散热风扇速、增加进气格栅的尺寸、改变管路的位置、增加管路的直径、减少管路的弯折中的一个或多个。

示例性的，热平衡指标未满足工作要求时，若发动机最高水温不满足要求，需通过增加散热器尺寸、增大散热风扇的直径、提高散热风扇速比、增加进气格栅开口面积等方式进行优化，确保满足要求；若系统水流量分配不满足换热元件要求，可通过调整进回水口位置和增加管路直径、减少弯折的方式进行优化。一般情况下，优先选择增加所述散热器的尺寸、增加所述散热风扇的尺寸、增加所述散热风扇速中的一个或多个，若仍无法满足要求，再通过调整进回水口位置和增加管路直径、减少弯折的方式进行优化。

S150、计算散热风扇的能耗值。

具体的，计算散热风扇在各冷却方案，即各冷却方案对应的仿真模型，以及初始控制策略下的能耗值。其中，能耗值是指散热风扇在一个预设卡车工况时间内的能量消耗量。

示例性的，通过根据不同的部件选型、优化，并进行相同工况的模拟、仿真，获取各冷却方案下发动机的出水温度和风扇转速随时间变化的曲线，获取各冷却方案下的风扇消耗功率曲线，然后对风扇消耗功率曲线进行积分，得到各冷却方案下的所述散热风扇的能耗值。

S160、根据散热风扇的能耗值，确定卡车冷却系统中的最终冷却方案。

具体的，通过根据不同的部件选型、优化，并进行相同工况的模拟、仿真，计算各冷却方案下，基于预设卡车工况和初始控制策略的散热风扇的能耗值，选取能耗值最小的冷却方案为最终冷却方案。在一实施方式中，可将初始控制策略作为最终的控制策略。

本发明实施例一，通过建立基于预设卡车工况的整车冷却系统仿真模型，无需搭建整车动力性经济性仿真模型便将冷却系统与整车节能降耗联系起来，采用Gt-Suite软件模拟机舱流动并评估车速、机舱各零件尺寸及布置对风量的影响，在开发阶段对冷却系统中的主要耗功元件风扇的转速和功率消耗进行评价，满足热平衡的前提下，对整个冷却系统进行部件选型进行优化设计，评估散热器尺寸、风扇尺寸、风扇速比及控制策略对整车节能的影响，以期望冷却系统在满足发动机要求的前提下，达到消耗功率最低，降低整车油耗。

在一可选的实施例中，构建卡车冷却系统的仿真模型包括：通过COOL3D准三维仿真模块，构建卡车冷却系统中的发动机舱的三维模型；通过GEM3D准三维仿真模块，构建卡车冷却系统中的管路的三维模型；在COOL3D准三维仿真模块和GEM3D准三维仿真模块中进行网格离散，并根据卡车冷却系统的原理图搭建一维部件的仿真模型。

发动机舱的三维模型如图5和图6所示，发动机舱包括进气格栅1、冷凝器2、中冷器3、散热器5、风扇护风罩6、散热风扇7和发动机外形4和机舱流体域8。卡车冷却系统中的管路的三维模型如图7所示，其中，管路包括散热器进水管9、散热器出水管10、膨胀箱回水管11、暖风进水管12、暖风出水管13和小循环接管14。一维部件的仿真模型如图8所示，一维部件包括发动机模型15、水泵16、机油冷却器19、EGR冷却器20、膨胀箱22、暖风散热器23、大循环调温器18和小循环调温器17等。

示例性的，搭建机舱COOL 3D准三维仿真模型，参见图5和图6，根据发动机舱内各零部件空间布置关系，在模型库中选择对应元件，建立进气格栅1、冷凝器2、中冷器3、发动机外形4、散热器5、风扇护风罩6、散热风扇7、机舱流体域8，相对位置关系同实际应用时一致。

进气格栅1和发动机外形4在CREO软件中按实际三维模型进行简化，根据整车坐标以stp格式导入到COOL3D中。冷凝器2采用简易热源模型，输入冷凝器的换热量及空气侧的阻力特性试验数据；中冷器3、散热器5采用详细换热模型，输入散热器5的换热特性及液侧与空气侧的阻力特性试验数据，输入中冷器3的换热特性及增压空气侧与冷却空气侧的阻力特性试验数据，对模型进行校验，换热性能拟合误差应小于5％。风扇护风罩6按实际三维数据建模，散热风扇7采用P-Q曲线建模，输入风量-静压-效率性能曲线试验数据，散热风扇7在0转速条件下作为阻力元件，流动阻力特性由三维CFD仿真获得，不考虑风扇与护风罩间隙。机舱流体域8模型尺寸根据三维数据定义，长度方向选取进气格栅到变速器后端面长度，宽度方向选取车架外宽，高度方向选取散热器下表面距离驾驶室地板高度。采用速度进口，压力出口方式。在COOL 3D中进行网格离散，生成的一维CFD机舱模型。

搭建管路GEM3D仿真模型，参见图7，根据发动机舱内各零部件空间布置关系，采用creo三维软件对散热器进水管9、散热器出水管10、膨胀箱回水管11、暖风进水管12、暖风出水管13、小循环接管14进行建模，采用stl格式导入到GEM3D中，完成管路转换，并设置管路初始状态、壁温、材料和表面粗糙度数据。在GEM3D中进行网格离散，生成的一维管路模型。

搭建整车冷却系统一维仿真模型，并与COOL 3D和GEM 3D模型集成，参见图8，在Gt-ISE模块中根据整车冷却系统原理图冷却液和气流方向搭建一维部件仿真模型，在模型库中选择对应元件，,包括发动机模型15、水泵16、小循环调温器17、大循环调温器18、机油冷却器19、EGR冷却器20、发动机水套21、膨胀箱22、暖风散热器23。发动机模型15采用EngineBlock-3Mass模型，输入缸体、缸盖质量，冷却液容积，传热系数，传热系数由水套CFD仿真获得，输入不同冷却液流量下的传热系数曲线，输入不同发动机转速和扭矩下的冷却液热量MAP(包括机油冷却器与EGR冷却器的放热量)，发动机水套21作为阻力元件，输入流量阻力特性数据。水泵16采用P-Q曲线建模，输入水泵各转速的流量-扬程-效率性能曲线，调温器模块采用软件自带的模型，输入大循环调温器18的温度-升程特性试验数据、升程-流量-阻力特性数据，输入小循环调温器17的升程-流量-阻力特性数据。换热器元件机油冷却器19、EGR冷却器20、暖风散热器23仅作为阻力元件，不考虑换热，输入水侧的流量阻力特性数据；将COOL3D与GEM3D离散模型导入到Gt-ISE一维环境中。

在上述实施例的基础上，根据卡车冷却系统的原理图搭建一维部件的仿真模型，包括：根据卡车冷却系统的原理图，按实际的冷却液流动方向对所有部件进行连接，建立冷却液循环和空气循环的相关部件。

示例性的，冷却液循环包括第一冷却液循环、第二冷却液循环和第三冷却液循环。第一冷却液循环包括：发动机15、暖风散热器23、小循环调温器17、水泵16、发动机15，或者，发动机15、暖风散热器23、大循环调温器18、散热器5、发动机15、暖风散热器23。第二冷却液循环包括：发动机15、机油冷却器19、发动机水套21、小循环调温器17、水泵16、发动机15，或者，发动机15、机油冷却器19、发动机水套21、大循环调温器18、散热器5、水泵16、发动机15。第三冷却液循环包括：发动机15、EGR冷却器20、小循环调温器17、水泵16、发动机15，或者，发动机15、EGR冷却器20、大循环调温器18、散热器5、水泵16、发动机15。

其中，散热器5在COOL3D模型24中。水泵16转速及散热风扇7转速按与发动机转速实际传动比进行建模。连接增压空气循环，采用流量进口26，与中冷器3进口连接，中冷器3出口与压力出口27连接，中冷器3在COOL3D模型24中，输入不同发动机转速和扭矩下的增压空气流量MAP、中冷器进气温度MAP、中冷器进气压力MAP。连接空气流动，采用速度进口28，与机舱流体域8进口连接，机舱流体域8出口与压力出口29连接，机舱流体域8在COOL3D模型24中。

实施例二

图9是本发明实施例二提供的一种基于GT-SUITE的卡车冷却系统的节能仿真分析方法的流程图，本实施例与上述实施例相比，还优化了散热风扇的控制策略。如图9所示，该方法包括：

S210、构建卡车冷却系统的仿真模型。

S220、输入卡车冷却系统中的散热风扇的初始控制策略。

S230、输入预设卡车工况和边界参数，并求解。

S240、判断热平衡指标是否满足工作要求。若是，则执行S250。

S250、计算散热风扇的能耗值。

S260、根据散热风扇的能耗值，确定卡车冷却系统中的最终冷却方案。

S270、定义卡车冷却系统中的散热风扇的风扇转速与冷却液的温度的变化关系为控制策略曲线，并输入多个不同的控制策略曲线。

其中，控制策略曲线如图10所示，通过控制策略曲线可以定义各个范围的风扇转速的启动条件，例如冷却液的温度达到80℃后，散热风扇全啮合旋转，冷却液的温度达到88℃后，散热风扇的转速可达到1500rpm。

S280、根据预设卡车工况和边界参数，计算各控制策略曲线下的散热风扇的能耗值。

S290、确定能耗值最小的控制策略曲线为最优的散热风扇的控制策略。

示例性的，热平衡通过评价后进行基于循环工况的冷却系统瞬态仿真，得到不同的冷却方案(散热器尺寸、散热风扇的尺寸及速比等)下的散热风扇的能耗值，选择冷却液温度满足发动机要求、且风扇功耗最低的方案作为最终冷却方案，最后对电控硅油风扇的控制策略进行优化，以进一步减小散热风扇的功耗。

在一可选的实施例中，计算各控制策略曲线下的散热风扇的能耗值，包括：输入卡车基于预设卡车工况的车速变化曲线、发动机转速变化曲线和发动机扭矩变化曲线，并获取各所述控制策略曲线下的发动机的出水温度和风扇转速随时间变化的曲线，如图11所示；然后根据各所述控制策略曲线下的发动机的出水温度和所述风扇转速随时间变化的曲线，获取各所述控制策略曲线下的风扇消耗功率曲线，如图12所示；最后对风扇消耗功率曲线进行积分，得到散热风扇的能耗值。

本发明实施例二，通过自定义散热风扇的控制策略曲线，然后计算在最终冷却方案下，基于预设卡车车况，散热风扇的能耗值，确定能耗值最小的控制策略曲线为最优的散热风扇的控制策略，如此，可以进一步优化散热风扇的控制策略，降低散热风扇消耗的能量，以进一步减小整车油耗。

实施例三

本发明实施例三提供一种卡车冷却系统，如图5-图8所示，该装置包括：进气格栅1、冷凝器2、中冷器3、散热器5、风扇护风罩6、散热风扇7、散热器进水管9、散热器出水管10、暖风进水管12、暖风出水管13、小循环接管14和控制器(图中未示出)。

其中，卡车冷却系统中的部件可采用本发明任意实施例所提供的最终冷却方案，控制器用于执行本发明任意实施例所提供的控制策略。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于GT-SUITE的卡车冷却系统的节能仿真分析方法，其特征在于，包括：

构建所述卡车冷却系统的仿真模型；

输入所述卡车冷却系统中的散热风扇的初始控制策略；

输入预设卡车工况和边界参数，并求解；

判断热平衡指标是否满足工作要求；

若所述热平衡指标满足工作要求，则计算所述散热风扇的能耗值；

根据所述散热风扇的能耗值，确定所述卡车冷却系统中的最终冷却方案。

2.根据权利要求1所述的基于GT-SUITE的卡车冷却系统的节能仿真分析方法，其特征在于，构建所述卡车冷却系统的仿真模型，包括：

通过COOL3D准三维仿真模块，构建所述卡车冷却系统中的发动机舱的三维模型；其中，所述发动机舱包括进气格栅、冷凝器、中冷器、散热器、风扇护风罩、风扇和发动机；

通过GEM3D准三维仿真模块，构建所述卡车冷却系统中的管路的三维模型；其中，所述管路包括散热器进水管、散热器出水管、膨胀箱回水管、暖风进水管、暖风出水管和小循环接管；

在所述COOL3D准三维仿真模块和所述GEM3D准三维仿真模块中进行网格离散，并根据所述卡车冷却系统的原理图搭建一维部件的仿真模型；其中，所述一维部件包括发动机、水泵、机油冷却器、EGR冷却器、膨胀箱、暖风散热器、大循环调温器和小循环调温器。

3.根据权利要求2所述的基于GT-SUITE的卡车冷却系统的节能仿真分析方法，其特征在于，根据所述卡车冷却系统的原理图搭建一维部件的仿真模型，包括：

根据所述卡车冷却系统的原理图，按实际的冷却液流动方向对所有部件进行连接，建立冷却液循环和空气循环的相关部件。

4.根据权利要求2所述的基于GT-SUITE的卡车冷却系统的节能仿真分析方法，其特征在于，在构建所述卡车冷却系统的仿真模型之前，还包括：

输入多个冷却方案；其中，在任意两个所述冷却方案中，所述散热器的尺寸、所述散热风扇的尺寸和所述散热风扇速比中的一个或多个不同。

5.根据权利要求2所述的基于GT-SUITE的卡车冷却系统的节能仿真分析方法，其特征在于，还包括：

若所述热平衡指标未满足工作要求，则优化所述卡车冷却系统的仿真模型。

6.根据权利要求5所述的基于GT-SUITE的卡车冷却系统的节能仿真分析方法，其特征在于，优化所述卡车冷却系统的仿真模型，包括：

增加所述散热器的尺寸、增加所述散热风扇的尺寸、增加所述散热风扇速比、增加所述进气格栅的尺寸、改变所述管路的位置、增加所述管路的直径、减少所述管路的弯折中的一个或多个。

7.根据权利要求1所述的基于GT-SUITE的卡车冷却系统的节能仿真分析方法，其特征在于，输入预设卡车工况和边界参数，并求解，包括：

输入卡车的发动机扭矩变化曲线、环境温度、初始压力、冷却液初始温度、冷却液型号；

选取所述发动机扭矩变化曲线中的峰值点，并计算发动机的扭矩为所述峰值点时的最高水温、中冷器出气温度、系统水流量分配、压力分布。

8.根据权利要求1所述的基于GT-SUITE的卡车冷却系统的节能仿真分析方法，其特征在于，根据所述散热风扇的能耗值，确定所述卡车冷却系统中的最终冷却方案之后，还包括：

定义所述卡车冷却系统中的所述散热风扇的风扇转速与冷却液的温度的变化关系为控制策略曲线，并输入多个不同的所述控制策略曲线；

根据预设卡车工况和边界参数，计算各所述控制策略曲线下的所述散热风扇的能耗值；

确定所述能耗值最小的所述控制策略曲线为最优的所述散热风扇的控制策略。

9.根据权利要求8所述的基于GT-SUITE的卡车冷却系统的节能仿真分析方法，其特征在于，根据预设卡车工况和边界参数，计算各所述控制策略曲线下的所述散热风扇的能耗值，包括：

输入卡车基于预设卡车工况的车速变化曲线、发动机转速变化曲线和发动机扭矩变化曲线，并获取各所述控制策略曲线下的发动机的出水温度和风扇转速随时间变化的曲线；

根据各所述控制策略曲线下的所述发动机的出水温度和所述风扇转速随时间变化的曲线，获取各所述控制策略曲线下的风扇消耗功率曲线；

对所述风扇消耗功率曲线进行积分，得到各所述控制策略曲线下的所述散热风扇的能耗值。

10.一种卡车冷却系统，其特征在于，包括：进气格栅、冷凝器、中冷器、散热器、风扇护风罩、散热风扇、散热器进水管、散热器出水管、膨胀箱回水管、暖风进水管、暖风出水管、小循环接管和控制器；

其中，卡车冷却系统中的部件采用权利要求1-9中任一项所述的最终冷却方案，控制器用于执行权利要求1-9中任一项所述的控制策略。