优化平台助力宝马团队构建可靠的瞬态冷却系统模型

在降低燃油消耗的技术路径中，提升发动机瞬态冷却系统性能是一种行之有效的策略。宝马柴油发动机开发部门采用 modeFRONTIER 对冷却系统相关的发动机参数进行优化，并支持最新更新的热力学模型的验证工作，从而构建了一套精确的框架，用于不同冷却方案的对比与优化。

主要成果

1：验证可靠的瞬态冷却系统模型

2：实现机油温度降低

3：实现参数自动精细调校

技术挑战

为了优化六缸/225千瓦柴油发动机瞬态冷却系统的配置方案，宝马工程师团队利用 Kuli 软件开发了空气侧与冷却液回路模型，并辅以 3D-CFD 仿真进行支持。为验证模型的有效性，团队在试验台上针对两种不同的驾驶循环及负荷阶跃工况进行了测量。将整车及试验台上机油与冷却水回路的冷却热平衡进行对比后，结果显示即使在发动机工况非常接近的情况下，两者仍存在显著差异。尤其值得关注的是，影响曲轴箱、油底壳及气缸盖的风速，以及发动机舱内的实际热状况，在试验台上难以精确复现，这直接影响了相关瞬态冷却仿真的可靠性。为提升此类仿真的可信度，团队对发动机模型进行了精细化改进，以缩小验证试验中观测到的测量偏差。

宝马六缸柴油发动机

技术方案

发动机模型所涵盖的冷却液回路与空气路径模型中，包含两大类需待优化的关键参数：五组热传递系数与四组热容参数。modeFRONTIER 使工程师能够构建高效的优化工作流程，自动与 Kuli 发动机模型进行交互，并识别出九个参数的最优配置组合。宝马仿真部门负责人 Günther Pessl 表示："两款软件之间简便的集成方式，使我们能够更快地识别出发动机分析中最佳的热传递系数与热惯性参数。"在将试验台模型迁移至真实整车模型的过程中，部分参数在验证循环中表现出波动，其中机油温度在上坡工况循环中偏差最为显著。"得益于针对上坡工况循环所进行的优化迭代，发动机参数得以精细化调整，并在宝马米拉马斯测试跑道上验证了精度的显著提升。" Günther Pessl 补充道。

成果与价值

modeFRONTIER 助力宝马团队构建了可靠的瞬态冷却系统模型，该模型不仅符合新的测试规范要求，而且具备足够的精度，可复用于不同冷却方案的对比与优化。该软件显著降低了机油温度及冷却液侧模型的误差，并优化了相关温度变化趋势。此外，modeFRONTIER 的自动化功能与其强大的优化算法相结合，实现了参数的自动精细调校，为模型验证环节提供了有力支持并有效缩短了验证周期。

用于发动机参数标定的两种不同验证循环

BMW 

BMW集团是德国最大的工业企业之一，也是全球最为成功的汽车与摩托车制造商之一。凭借 BMW、MINI 及 Rolls-Royce 三大品牌，宝马集团拥有汽车行业内最具影响力的三个高端品牌。其生产的车辆在美学设计、动力性能、技术创新及品质工艺方面均树立了标准，这充分彰显了公司在工程研发与创新领域的地位。