一种汽车冷却系统的优化方法与流程

本发明涉及一种冷却系统的优化方法，尤其涉及一种汽车冷却系统的优化方法。

背景技术：

冷却系统是发动机的重要组成部分,据有关资料介绍,汽车故障的50％左右来自发动机,而发动机故障的50％左右是由冷却系统故障引起的,由此可见冷却系统在汽车可靠性中的重要作用。冷却系统不仅对发动机的可靠性会产生重大影响,而且也是影响发动机动力性和经济性的重要因素,其功用就是保证发动机在任何负荷条件下和工作环境下均能在最适合的温度状态下正常和可靠地工作。随着现代发动机的转速和功率不断提高,发动机热负荷愈来愈高,对发动机的排放和噪声控制也越来越严格,因而对发动机冷却系统的设计与研究也愈来愈深入。尤其是当前采用增压型的发动机逐渐增多,增压发动机一般结构紧凑,热负荷和机械负荷普遍提高,对发动机的冷却问题更为敏感,也为冷却系统提出了更高的要求。另一方面,传统冷却系统耗能多,尤其是冷却风扇耗能高也是急需解决的问题。在当前能源供应紧张,油价不断上升的情况下,降低冷却系统能耗对于发动机节能显得十分重要。在满足冷却要求的前提下,尽可能地提高冷却效率,降低能耗,减少噪音已成为冷却系统的主要研究方向。新技术、新材料的广泛应用,设计手段和制造工艺的不断更新,也为合理设计发动机冷却系统提供了有利条件。提高冷却效率,降低能耗,是发动机冷却系统未来的发展方向，因此对冷却风扇进行结构优化设计,对散热器结构对性能的影响展开研究,以及冷却风扇与散热器的优化匹配。

技术实现要素：

本发明专利要解决的技术问题是一种汽车冷却系统的优化方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为一种汽车冷却系统的优化方法，包括发动机水箱、电源、冷却风扇和控制器，所述冷却风扇的优化方案为：

1)在给定相关技术参数的前提下,计算风扇风量和风压,通过优化设计风扇的结构参数,求出最佳的风扇内径dr外径d2和风扇转速n以及径向间隙sr使风扇消耗的功率nf最小；

2)求解出最佳的风扇内径dr外径d2和风扇转速n以及径向间隙sr之后,将drd2nsr作为已知参数,再来计算叶片参数，使风扇的液力效率ηh最高；

3)建立优化数学模型,求解

比上述方案更进一步的，所述信号采集时,可用两个同类型传感器进行多次测量,剔除最高值和最低值,取平均值作为该次测量的取样值。

比上述方案更进一步的，所述控制器整体采用模块化设计,如单片机智能控制模块。

比上述方案更进一步的，所述电源对整个汽车冷却系统供电。

本发明的有益效果是：采用变尺度法和惩罚函数法,以冷却风扇消耗功率和风扇液力效率作为优化目标,采用混合惩罚函数法,利用fortran语言编程,对发动机冷却风扇结构参数进行了优化计算。

附图说明

图1为本发明的结构连接示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。

一种汽车冷却系统的优化方法，包括发动机水箱、电源、冷却风扇和控制器，所述冷却风扇的优化方案为：

1)在给定相关技术参数的前提下,计算风扇风量和风压,通过优化设计风扇的结构参数,求出最佳的风扇内径dr外径d2和风扇转速n以及径向间隙sr使风扇消耗的功率nf最小；

2)求解出最佳的风扇内径dr外径d2和风扇转速n以及径向间隙sr之后,将drd2nsr作为已知参数,再来计算叶片参数，使风扇的液力效率ηh最高；

3)建立优化数学模型,求解

确定优化目标并建立数学模型,编制计算机程序,求解最佳结构参数,优化冷却风扇结构。对优化后的风扇结构参数及计算机程序的实际应用价值进行验证,并与优化前的风扇进行比较。风扇的风量是风扇性能的重要指标之一,在风扇消耗功率相同的前提下,希望风扇的风量越大越好；或者在风扇的风量一定的情况下,风扇的功率消耗最小，发动机常用的薄钢板风扇效率较低,一般只有30％一50％,风扇效率的提高有助于降低能耗。

信号采集:对发动机水温、进气量大小压力、发动机转速等信号参数的采集,非常重要,它们是智能控制实现的依据。信号采集时,可用两个同类型传感器进行多次测量,剔除最高值和最低值,取平均值作为该次测量的取样值。用平均值作为测量值可以减少测量误差,提高控制精度。

模块化设计:控制系统整体采用模块化设计,如单片机智能控制模块。自动复位模块、数据采集与信号调理模块、a/d模数转换模块,这样便于扩展,适用性强。智能控制系统不仅可以控制节温器的阀门,同时还可以用于控制电控冷却风扇、电控导风板等,只要增加不同的控制装置,就可以有不同的用途。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种汽车冷却系统的优化方法，包括发动机水箱、电源、冷却风扇和控制器，所述冷却风扇的优化方案为：1)在给定相关技术参数的前提下,计算风扇风量和风压,通过优化设计风扇的结构参数,求出最佳的风扇内径Dr外径D2和风扇转速n以及径向间隙Sr使风扇消耗的功率Nf最小；2)求解出最佳的风扇内径Dr外径D2和风扇转速n以及径向间隙Sr之后,将Dr D2 n Sr作为已知参数,再来计算叶片参数，使风扇的液力效率ηh最高；3)建立优化数学模型,求解与现有技术相比，本发明采用变尺度法和惩罚函数法,以冷却风扇消耗功率和风扇液力效率作为优化目标,采用混合惩罚函数法,利用Fortran语言编程,对发动机冷却风扇结构参数进行了优化计算。

技术研发人员：李翠凤
受保护的技术使用者：浙江工商职业技术学院
技术研发日：2018.11.05
技术公布日：2019.03.01