基于整車(chē)行駛工況的熱管理系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)體系研究

馬信元 倪計(jì)民 石秀勇 夏廣范 劉越

（同濟(jì)大學(xué)，上海 201804）

基于整車(chē)行駛工況的熱管理系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)體系研究

馬信元 倪計(jì)民 石秀勇 夏廣范 劉越

（同濟(jì)大學(xué)，上海 201804）

以某款客車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)作為研究對(duì)象，以客車(chē)14常用工況點(diǎn)下水泵和風(fēng)扇的平均功耗作為發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，并結(jié)合冷卻性能指標(biāo)和限制性指標(biāo)，建立發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)體系。以此評(píng)價(jià)體系作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，運(yùn)用GT-Drive和GT-Cool軟件，以仿真模擬和試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)散熱器、水泵和風(fēng)扇的不同選型方案進(jìn)行優(yōu)化匹配。結(jié)果表明，系統(tǒng)功耗由2.61 kW降低到1.60 kW，沸騰環(huán)境溫度值由49℃提升到60℃。

1 前言

汽車(chē)熱管理技術(shù)對(duì)汽車(chē)節(jié)能減排和提高整車(chē)性能有重要作用，曾被美國(guó)列為21世紀(jì)商用車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)之一[1]。以往的研究都是在最大扭矩和最大功率點(diǎn)結(jié)合冷卻常數(shù)或者冷卻系統(tǒng)功耗等指標(biāo)對(duì)冷卻系統(tǒng)零部件進(jìn)行匹配[2～3]，很少考慮車(chē)輛的實(shí)際行駛狀況。因此，本文在現(xiàn)有熱管理系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，提出了基于客車(chē)行駛工況的熱管理系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)體系，并以此作為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行熱管理系統(tǒng)的零部件選型匹配。

2 基于行駛工況的熱管理綜合評(píng)價(jià)體系

現(xiàn)行的熱管理系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有：冷卻常數(shù)、沸騰環(huán)境溫度（Air TO Boil,ATB）、冷卻系統(tǒng)能耗、冷卻效率、功率系數(shù)和體積系數(shù)。這些評(píng)價(jià)指標(biāo)只是對(duì)熱管理系統(tǒng)某一方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，缺乏對(duì)熱管理系統(tǒng)的整體性評(píng)價(jià)。本文在原有指標(biāo)的基礎(chǔ)上提出了一種基于車(chē)輛實(shí)際行駛工況的熱管理系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)體系，用于評(píng)價(jià)實(shí)車(chē)運(yùn)行環(huán)境下冷卻系統(tǒng)的性能。

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇

2.1.1 限制性指標(biāo)

車(chē)輛熱管理系統(tǒng)的首要目標(biāo)是滿足車(chē)輛正常行駛過(guò)程中的散熱需求。重型商用車(chē)?yán)鋮s系統(tǒng)的限制指標(biāo)是指在極限環(huán)境條件和極限工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液不超過(guò)最高許用溫度。

目前，一般規(guī)定極限環(huán)境條件為環(huán)境溫度45℃，極限工況為外特性下最大扭矩和最大功率點(diǎn)。

2.1.2 冷卻能力指標(biāo)

參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12542—2009《汽車(chē)熱平衡能力道路試驗(yàn)方法》，使用發(fā)動(dòng)機(jī)極限工況下的ATB作為冷卻系統(tǒng)冷卻能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.1.3 經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

冷卻風(fēng)扇和水泵是冷卻系統(tǒng)中的主要耗功部件，在對(duì)冷卻系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，以車(chē)輛行駛工況下冷卻系統(tǒng)的平均功耗作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，其計(jì)算公式為：

式中，E為基于車(chē)輛行駛工況下的冷卻系統(tǒng)平均功率；Pi為車(chē)輛行駛工況i下的冷卻系統(tǒng)功率；Pwi為車(chē)輛行駛工況i下的冷卻液側(cè)的功率；Pai為車(chē)輛行駛工況i下的冷卻空氣側(cè)的功率；wi為車(chē)輛行駛工況i下的運(yùn)行時(shí)間比例（權(quán)重系數(shù)）。

由公式（1）可以看出，所提出的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)可以衡量客車(chē)常用行駛工況下熱管理系統(tǒng)的能耗。

根據(jù)以上評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇，建立熱管理系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)體系的層次分析模型，如圖1所示。

圖1 冷卻系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)體系的層次模型

2.2 權(quán)重的確定

構(gòu)成評(píng)價(jià)體系目標(biāo)函數(shù)的另一個(gè)關(guān)鍵因素就是權(quán)重系數(shù)的分配。權(quán)重系數(shù)的分配可以依據(jù)層次分析理論，構(gòu)造判斷矩陣計(jì)算得到，但更多的是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成。在熱管理系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)體系中，權(quán)重系數(shù)可以根據(jù)自身的需求分配，相對(duì)靈活。本文在滿足熱管理系統(tǒng)限制性指標(biāo)的情況下，更注重于熱管理系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，因此對(duì)于權(quán)重值的分配為冷卻能力∶經(jīng)濟(jì)性=3∶7。

2.3 量綱統(tǒng)一化

在建立的熱管理系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)體系中，ATB為追求極大值的指標(biāo)，熱管理系統(tǒng)平均功率為追求極小值的指標(biāo)。將變化趨勢(shì)統(tǒng)一為越大越好，采用量綱統(tǒng)一化公式，極大值和極小值為：

式中，Si為參考值；Ci為方案計(jì)算（或試驗(yàn)）結(jié)果值；比值Ni的量綱為1，反映了不同冷卻系統(tǒng)方案相對(duì)于參考方案在第i個(gè)指標(biāo)上性能的優(yōu)化/劣化程度，且Ni值越大，表明優(yōu)化程度越大。

2.4 綜合評(píng)價(jià)體系

結(jié)合權(quán)重系數(shù)分配和量綱統(tǒng)一化，得到冷卻系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)體系中的目標(biāo)函數(shù)：

式中，T即為冷卻系統(tǒng)最終的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，反映了該方案相對(duì)于參考方案的優(yōu)化/劣化幅度；k1、k2分別為ATB和冷卻系統(tǒng)平均功率在綜合評(píng)價(jià)體系中的總權(quán)重，其值為該項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重與所對(duì)應(yīng)的類指標(biāo)權(quán)重的乘積；N1、N2分別為ATB和熱管理系統(tǒng)平均功率量綱統(tǒng)一化后的值。

3 熱管理系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)體系應(yīng)用研究

3.1 客車(chē)常用工況的確定

應(yīng)用GT-Drive軟件建立客車(chē)的仿真計(jì)算模型，基于客車(chē)的行駛循環(huán)（C-WTVC,WTVC,World Transient Vehicle Cycle），通過(guò)仿真得到整車(chē)行駛循環(huán)下的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)。

3.1.1 客車(chē)GT-Drive整車(chē)建模與標(biāo)定

根據(jù)不同的仿真計(jì)算任務(wù)，搭建整車(chē)動(dòng)力總成匹配仿真模型，并進(jìn)行標(biāo)定和仿真計(jì)算。模型的主要標(biāo)定參數(shù)如表1所列，其中標(biāo)定參數(shù)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)源于客車(chē)的整車(chē)道路試驗(yàn)[4]。從表1可以看出，仿真計(jì)算值和試驗(yàn)值吻合較好。

表1 整車(chē)GT-Drive模型的標(biāo)定參數(shù)及誤差

3.1.2 C-WTVC循環(huán)工況下發(fā)動(dòng)機(jī)常用工況點(diǎn)

C-WTVC循環(huán)工況是在GB/T 27840—2011《重型商用車(chē)輛燃料消耗量測(cè)量方法》中規(guī)定了用來(lái)評(píng)價(jià)重型車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性的循環(huán)工況。該循環(huán)工況由市區(qū)、公路和高速工況3部分組成，不同類別的車(chē)輛運(yùn)行情況不同。

所研究車(chē)輛類別屬于客車(chē)，滿載質(zhì)量為14 000 kg，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可知市區(qū)、公路和高速工況的比例為1∶2∶7（GVW＞12 500 kg），其中GVW為包括乘客質(zhì)量的車(chē)輛總質(zhì)量。

3.1.3 GT-Drive仿真結(jié)果分析與處理

根據(jù)C-WTVC的循環(huán)工況數(shù)據(jù)，在建立的整車(chē)GTDrive模型中，分別運(yùn)行市區(qū)循環(huán)、公路循環(huán)和高速循環(huán)，仿真計(jì)算結(jié)果如圖2～圖4所示，其中BMEP為發(fā)動(dòng)機(jī)平均有效壓力。發(fā)動(dòng)機(jī)在C-WTVC循環(huán)下工作，圖中負(fù)工況是由于循環(huán)中的急減速過(guò)程中制動(dòng)器工作造成的，該扭矩即為制動(dòng)力扭矩，發(fā)動(dòng)機(jī)在該轉(zhuǎn)速下的輸出扭矩為零。

圖2 C-WTVC市區(qū)循環(huán)客車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性

圖3 C-WTVC公路循環(huán)客車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性

圖4 C-WTVC高速循環(huán)客車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性

將GT-Drive整車(chē)模型計(jì)算得到的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)及時(shí)間頻率進(jìn)行處理。可以看到，在市區(qū)、公路和高速循環(huán)中，發(fā)動(dòng)機(jī)分布在700～1 350 r/min區(qū)間內(nèi)的工況點(diǎn)較少，且時(shí)間頻率很小，因此將其作為一個(gè)工況區(qū)域處理；將1 350～2 300 r/min區(qū)間均勻劃分為16個(gè)工況區(qū)域，如表2所列。

表2 工況分布劃分規(guī)則

在滿足一定的許用誤差下，瞬態(tài)循環(huán)工況可以用若干個(gè)穩(wěn)態(tài)工況點(diǎn)替代原瞬態(tài)工況以進(jìn)行等效簡(jiǎn)化，方便進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)[5]。按此規(guī)則分別對(duì)市區(qū)、公路和高速循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況分布圖做劃分處理，然后將單個(gè)工況區(qū)域內(nèi)的工況點(diǎn)用一個(gè)常用穩(wěn)態(tài)工況點(diǎn)表征。常用工況點(diǎn)由每個(gè)工況區(qū)域的平均點(diǎn)來(lái)代替，其加權(quán)系數(shù)（時(shí)間頻率）由區(qū)域內(nèi)所有工況點(diǎn)的總時(shí)間頻率確定，得到市區(qū)、公路和高速循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的常用穩(wěn)態(tài)工況點(diǎn)及其時(shí)間頻率如圖5～圖7所示。

由文獻(xiàn)[6]可知，在對(duì)NEDC循環(huán)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)工況點(diǎn)簡(jiǎn)化時(shí)，當(dāng)簡(jiǎn)化工況點(diǎn)的數(shù)目大于10個(gè)時(shí)，基于加權(quán)簡(jiǎn)化工況點(diǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)油耗計(jì)算結(jié)果已經(jīng)基本趨于穩(wěn)定，當(dāng)繼續(xù)增加簡(jiǎn)化工況點(diǎn)的數(shù)目，油耗計(jì)算結(jié)果基本不變。由于目前簡(jiǎn)化后的工況點(diǎn)數(shù)目大于10個(gè)，為方便評(píng)價(jià)進(jìn)行如下處理：

a.按照市區(qū)∶公路∶高速=1∶2∶7的比例，得到各簡(jiǎn)化工況在C-WTVC中的總權(quán)重系數(shù)。

b.對(duì)相鄰的工況點(diǎn)求其平均點(diǎn)，判斷的準(zhǔn)則是相鄰兩工況的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷均相差±2%以內(nèi)。

c.剔除總權(quán)重系數(shù)小于1%的工況，最后對(duì)篩選得到的工況點(diǎn)重新計(jì)算權(quán)重系數(shù)。

最終得到14個(gè)高頻工況點(diǎn)如圖8所示。

3.2 客車(chē)熱管理系統(tǒng)GT-Cool建模及標(biāo)定

所研究客車(chē)熱管理系統(tǒng)中冷卻水泵采用皮帶傳動(dòng)；冷卻風(fēng)扇采用三擋式電磁離合器傳動(dòng)；空調(diào)的冷凝器與蒸發(fā)器一起安裝在客車(chē)頂部，通過(guò)獨(dú)立風(fēng)扇來(lái)強(qiáng)制散熱。應(yīng)用GT-Cool軟件建立客車(chē)熱管理系統(tǒng)的仿真模型。通過(guò)GT-Drive軟件可以計(jì)算得到整車(chē)熱平衡道路試驗(yàn)工況下對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)，以此作為GTCool仿真時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)工況。GT-Cool仿真時(shí)，按照整車(chē)道路試驗(yàn)[4]時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，節(jié)溫器設(shè)置全開(kāi)，冷卻模塊的入口流速按照整車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)艙冷卻模塊流場(chǎng)試驗(yàn)[4]的擬合值設(shè)置，環(huán)境溫度25℃，環(huán)境壓力為100 kPa，仿真結(jié)果如表3所列。

圖5 市區(qū)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)常用穩(wěn)態(tài)工況點(diǎn)

圖6 公路循環(huán)發(fā)動(dòng)常用穩(wěn)態(tài)工況點(diǎn)

圖7 高速循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)常用穩(wěn)態(tài)工況點(diǎn)

圖8 C-WTVC循環(huán)簡(jiǎn)化工況點(diǎn)分布

由表3可知，GT-Cool模型的仿真值和整車(chē)道路熱平衡試驗(yàn)的試驗(yàn)值變化趨勢(shì)比較吻合，且誤差在5%以內(nèi)，其中誤差來(lái)源于多個(gè)方面，主要有模型中經(jīng)驗(yàn)值的采用、試驗(yàn)值的測(cè)量誤差等。

表3 GT-Cool仿真結(jié)果誤差分析

3.3 原車(chē)GT-Cool仿真計(jì)算結(jié)果分析

3.3.1 原車(chē)外特性工況仿真

在GT-Cool中設(shè)置環(huán)境溫度為45℃，發(fā)動(dòng)機(jī)在外特性下運(yùn)行，冷卻液的進(jìn)出口溫度如圖9所示。

圖9 外特性下發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液進(jìn)出口溫度

由圖9可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液出口溫度隨轉(zhuǎn)速呈先升后降的趨勢(shì)。這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)散熱量隨轉(zhuǎn)速的提高而增加，水泵和風(fēng)扇的工作能力也隨之提高，冷卻液流量和冷卻風(fēng)量增加，使得熱管理系統(tǒng)的散熱能力也不斷提升，因此導(dǎo)致高轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)冷卻液的出口溫度逐漸降低，在轉(zhuǎn)速1 600 r/min（最大扭矩點(diǎn)附近）時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的出口溫度最高，達(dá)到96.4℃，仍低于最高許用溫度100℃，滿足熱管理系統(tǒng)的強(qiáng)制性指標(biāo)。

3.3.2 原車(chē)ATB值計(jì)算

在GT-Cool中設(shè)置不同的環(huán)境溫度，計(jì)算得到發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩點(diǎn)下的冷卻液出口溫度，如圖10所示。

圖10 不同環(huán)境溫度下冷卻液出口溫度

由圖10可以看出，隨著環(huán)境溫度的提高，冷卻液出口與冷卻空氣間的溫差減小，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻溫度上升。在環(huán)境溫度為49℃時(shí)，冷卻液達(dá)到100℃而沸騰，因此原車(chē)熱管理系統(tǒng)的ATB為49℃。

3.3.3 原車(chē)熱管理系統(tǒng)平均功耗計(jì)算

在GT-Cool中設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)在14常用工況下運(yùn)行，計(jì)算得到各工況下水泵、風(fēng)扇功耗，如圖11所示。

圖11 客車(chē)14常用工況下水泵和風(fēng)扇的功耗

根據(jù)前文客車(chē)14常用工況的權(quán)重系數(shù)，將發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)的總功耗按照公式（1）處理，得到發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理的平均功耗為2.60 kW。

4 客車(chē)熱管理系統(tǒng)零部件優(yōu)化選型

發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)涉及散熱器、水泵和風(fēng)扇等多個(gè)零部件，系統(tǒng)綜合性能的好壞不僅取決于單個(gè)零部件的性能，同時(shí)也取決于各個(gè)零部件之間的參數(shù)匹配?；诎l(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)體系，對(duì)不同的零部件匹配方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，以選擇最優(yōu)的匹配方案。

根據(jù)供應(yīng)商提供的熱管理系統(tǒng)各零部件信息，經(jīng)過(guò)篩選，最終確定3款散熱器（A1、A2、A3）、2款水泵（B1、B2）和3款風(fēng)扇（C1、C2、C3）作為熱管理系統(tǒng)的匹配部件，具體參數(shù)見(jiàn)表4。其中，A1、B1、C1為原車(chē)熱管理系統(tǒng)零部件，其余為待選的散熱器、風(fēng)扇、水泵。通過(guò)對(duì)各零部件進(jìn)行排列組合，可以得到18種不同的匹配方案。

表4 熱管理系統(tǒng)可選部件參數(shù)

4.1 各匹配方案強(qiáng)制性指標(biāo)檢驗(yàn)

在GT-Cool模型中分別輸入各匹配方案的零部件結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)，對(duì)以上各匹配方案進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)強(qiáng)制性指標(biāo)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)A1B1C2和A1B2C2這兩組方案在環(huán)境溫度45℃，節(jié)溫器全開(kāi)的狀態(tài)下，冷卻液出口溫度大于100℃（見(jiàn)圖12），不滿足要求。

圖12 各匹配方案在最大扭矩點(diǎn)下的冷卻液出口溫度

4.2 各匹配方案ATB值計(jì)算

對(duì)滿足發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)限制性指標(biāo)的16組匹配方案做進(jìn)一步仿真計(jì)算，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行處理，得到各方案的ATB值，如圖13所示。

圖13 各匹配方案的ATB值

比較相同冷卻液和冷卻空氣流量下散熱器的換熱量，可知采用散熱器A2和A3方案的ATB要高于采用A1的方案。因此，在滿足強(qiáng)制性指標(biāo)的前提下，如果選擇散熱能力相對(duì)較弱的散熱器，要匹配冷卻液和冷卻空氣流量相對(duì)較強(qiáng)的水泵和風(fēng)扇，而這直接導(dǎo)致熱管理系統(tǒng)的功耗上升。

4.3 各匹配方案熱管理系統(tǒng)平均功耗計(jì)算

根據(jù)仿真結(jié)果計(jì)算得到熱管理系統(tǒng)的平均功耗，如圖14所示。

從圖14可以看出，采用風(fēng)扇C2方案的熱管理系統(tǒng)平均功耗要低于采用風(fēng)扇C1和C3的方案。需要注意的是，采用較小流量的風(fēng)扇需要匹配合適的散熱器和水泵，否則會(huì)不滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱需求而導(dǎo)致“開(kāi)鍋”現(xiàn)象。

4.4 基于綜合評(píng)價(jià)體系的匹配方案優(yōu)選

采用客車(chē)熱管理系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)體系對(duì)各匹配方案進(jìn)行綜合優(yōu)選。為便于比較其它方案相對(duì)于原車(chē)的優(yōu)劣程度，在計(jì)算過(guò)程中將原車(chē)方案（A1B1C1）設(shè)為參考值，故原車(chē)的綜合評(píng)價(jià)值為0，若其它方案的綜合評(píng)價(jià)值大于0，則該方案的綜合性能優(yōu)于原車(chē)方案，反之則其綜合性能劣于原車(chē)方案。

圖14 各匹配方案平均功耗

將各匹配方案的ATB和熱管理系統(tǒng)平均功耗按照公式（4）進(jìn)行處理，得到各個(gè)匹配方案的綜合評(píng)價(jià)值，如圖15所示。

圖15 不同方案的綜合評(píng)價(jià)值

選定綜合評(píng)價(jià)值最高的A3B1C2方案作為最終方案，綜合評(píng)價(jià)值為0.338。在冷卻能力方面，該方案的ATB為60℃，比原車(chē)方案提高了11℃；在經(jīng)濟(jì)性方面，該方案的平均功耗為1.60 kW，比原車(chē)方案降低了1.01 kW，降低幅度為38.8%。

5 結(jié)束語(yǔ)

a.進(jìn)行了客車(chē)的常用（高頻）工況研究，按客車(chē)行駛循環(huán)工況C-WTVC，用GT-Drive軟件仿真計(jì)算得到了客車(chē)的14個(gè)常用工況及其權(quán)重系數(shù)。把發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)冷卻能力和經(jīng)濟(jì)性的綜合評(píng)價(jià)建立在整車(chē)實(shí)際行駛狀況的基礎(chǔ)上，使得綜合評(píng)價(jià)更貼近實(shí)際情況。

b.按建立的綜合評(píng)價(jià)體系的指標(biāo)，從18種不同匹配方案中獲得了最佳的匹配方案A3B1C2，相對(duì)于原車(chē)方案，熱管理系統(tǒng)平均耗功由2.61 kW降低為1.60 kW，系統(tǒng)最大扭矩點(diǎn)下的ATB由49℃提高到了60℃，以原車(chē)為參考值的綜合評(píng)價(jià)指數(shù)達(dá)到了0.338。

c.結(jié)合客車(chē)的行駛工況提出了新的熱管理系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，相對(duì)于原有單一評(píng)價(jià)指標(biāo)更為精細(xì)，經(jīng)濟(jì)性的評(píng)價(jià)結(jié)合整車(chē)實(shí)際行駛工況，更貼近實(shí)際。

1 王賢海,杜傳進(jìn),王文端.汽車(chē)熱管理研究現(xiàn)狀及新進(jìn)展.拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車(chē),2005（5）:11～13,24.

2 仲韻.整車(chē)熱管理系統(tǒng)的仿真與優(yōu)化：[學(xué)位論文].上海：同濟(jì)大學(xué)，2008.

3 顧寧.汽車(chē)熱管理系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與匹配研究：[學(xué)位論文].上海：同濟(jì)大學(xué)，2010.

4 沈凱.后置發(fā)動(dòng)機(jī)客車(chē)熱管理研發(fā)體系構(gòu)建和設(shè)計(jì)方法研究：[學(xué)位論文].上海：同濟(jì)大學(xué)，2014.

5 韓永強(qiáng),劉忠長(zhǎng),許允,等.用發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)研究輕型車(chē)排放.吉林工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）,2002（4）:1～6.

6 李捷輝,唐敏.NEDC循環(huán)工況法輕型汽車(chē)排放特性模擬計(jì)算.小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車(chē),2010（4）:49～52.

（責(zé)任編輯 晨 曦）

修改稿收到日期為2016年8月15日。

Research on Comprehensive Evaluation System of Engine Thermal Management System Based on Bus Operating Conditions

Ma Xinyuan,Ni Jimin,Shi Xiuyong,Xia Guangfan,Liu Yue（Tongji University,Shanghai 201804）

Based on a bus engine thermal management system,an engine thermal management comprehensive evaluation system is established in this research,which consists of cooling performance indicator,restricted indicator and economic evaluation indicator including the water pump and fan average power consumption based on the 14 high frequency operation conditions.With this comprehensive evaluation system as evaluation index,the different combinations of radiator,water pump and fan are evaluated to obtain the best match by using GT-Drive and GT-Cool.Results show that the power consumption decreases from 2.61 kW to 1.60 kW and theATBvalue is increased to 60℃from 49℃.

Engine thermal management,Bus 14 high-frequency condition,Comprehensive evaluation

發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng) 客車(chē)14常用工況 綜合評(píng)價(jià)體系

U461.2

A

1000-3703（2017）04-0023-06