发动机智能冷却技术

发动机智能冷却技术的冷却功率消耗，仅占发动机的有效功率的比率约为2%，功率消耗降低了80%。对应于整车的燃料消耗降低率为≥5%。

2012年3月14日，中国机械工业联合会受国家科学技术委员会委托，组织召开对ATS技术的”国家高新技术企业科技成果鉴定”会议，由方茂东、王秉刚、陈全世等九位著名专家组成的鉴定委员会一致认为：ATS技术“总体技术达国际先进水平”。

2009年，获“影响中国客车业2009年度中国客车技术应用创新贡献奖”

2011年，获“2011第六届中国国际客车大赛中国客车零部件技术创新奖”

2011年，获“中国客车零部件创新奖”

一、技术名称：发动机智能冷却技术

三、与该技术相关的能耗及碳排放现状

由于冷却系统对于发动机的动力性、经济性、可靠性具有综合性的影响，发动机智能冷却技术作为传统冷却系统的升级换代新技术，不仅有效提升了发动机的性 能、降低了燃料消耗、污染排放总量和噪声，而且具有成本低、效益好、安全可靠 等优势，因此必将得到广泛推广应用。应用该技术可实现节能量3万tce/a，CO2减排约8万t/a。

1.技术原理

传统冷却系统的”非温控”、”非按需散热”、”非独立换热器”等三个”三非”主要特点，是商用车辆燃耗高的主要原因。发动机智能冷却系统优化节能技术模拟了发动机台架实验工况的水、气温度条件，将台架试验时的良好条件”移植”到整车，使发动机在整车上得到良好应用。同时，采用了低能耗的新型驱动管理技术，综合降低了燃耗。

2.关键技术

（1）冷却系统的产品架构设计技术，解决了困扰商用车冷却系统设计的“二元换热”理论数学模型问题。

（2）将发动机台架试验工况理想状态，成功”移植”于整车使用，整车维持最佳水、气温度，提高发动机热效。

（3）先进的冷却系统设计架构、实时温度控制策略和独立换热器布置型式。

（4）全数字化、闭环式的电控系统控制设计方案，”PWM”脉宽调制波变频控制技术、数字化传感技术、“AVF”直流变频、变压、变流等变控技术。温控方式ECU化、变频化、实时化、恒温化。

（5）专用高效换热器设计技术。

3.工艺流程

工艺流程如图1所示。

应用单位：北京公交集团

技术提供单位：苏州驿力机车科技股份有限公司

建设规模：1000台公交车。主要技改内容：通过在用车技术改造和更新车标配，在公交车装配采用发动机智能冷却技术的冷却装置。已经实施的情况：2009年在用车进小批量技改换装，一种车型换装发动机智能冷却技术的设备；2010年技改换装量72台，三种车型换装发动机智能冷却技术的设备；2011年技改换装量612台，采购新车标配290台，共八种车型换装发动机智能冷却技术的设备。建设期：2年。项目投资总额1025.8万元，年节能量为1998吨标准煤，年节能经济效益约829.6万元，投资回收期约14个月

预计未来5年，该技术在行业内的推广潜力可达到55%，预计总投入60亿元，年节能能力141万tce/a，减排能力373万tCO2/a。 2100433B

《用于发动机冷却系统的副水箱和发动机冷却系统》涉及发动机领域，更具体地说，涉及一种用于发动机冷却系统的副水箱和发动机冷却系统。

薄膜冷却　由液体推进剂或气体在受热壁面上形成薄膜阻止燃气向壁面传热的冷却方式分别称为液膜冷却或气膜冷却。液体火箭发动机的推力室在热流密度最大的喷管喉部附近采用液膜冷却，更多的是在喷注器周边设置一圈低混合比的喷嘴或燃料直流射孔，在燃烧室内壁面附近形成低温边区或薄膜，把中心区高温燃气与壁面隔开。涡轮喷气发动机的涡轮叶片和火焰筒常用气膜冷却，叶片温度可降低400～600°C。有的液体火箭发动机把涡轮排气引入推力室喷管，对喷管内壁进行气膜冷却。

发汗冷却 　也称发散冷却。受热件用多孔材料制成，冷却剂通过微孔渗出受热表面把热量带走，同时在壁面上形成一层冷却薄膜，有很好的冷却效果。由于研制多孔材料比较困难，碳氢燃料燃烧后的积碳容易堵塞微孔，这种冷却方式未能广泛应用,仅用于液氧-液氢发动机喷注器面板的冷却。

烧蚀冷却 　广泛用于固体火箭发动机的喷管（见烧蚀防热、烧蚀材料）。还有一种自冷却方式，机理与烧蚀冷却类似，用多孔钨作基体，渗入银、铜、锌等熔点较低的材料，遇热时熔点低的材料升华逸出而起冷却作用。基体钨难熔耐蚀，能保持外形，适用于制作固体火箭发动机喷管喉衬。

辐射冷却 　利用炽热物体的热辐射向外散热。辐射冷却一般用于火箭发动机中热流密度较小的喷管延伸段、燃气温度较低的燃气发生器和单元推进剂分解的推力室。活塞式发动机汽缸头的黑色散热片也起辐射散热作用。提高辐射散热效果主要靠选用耐高温材料制造受热零件；其次靠提高表面黑度，即在壁面上涂黑度0.85以上的高温涂料。

隔热层 　在受热壁面上涂敷或粘贴导热率低的耐高温材料，减少燃气向壁传热。常用的隔热材料如氧化锆、氧化铝等适用于液体火箭发动机；石墨、碳化钨、陶瓷等适用于固体火箭发动机；陶瓷、高温隔热漆、石棉等适用于涡轮喷气发动机。

不同的冷却方式可以分别使用，也可以同时使用。如液体火箭发动机的推力室同时采用对流冷却和薄膜冷却（见图）；涡轮喷气发动机的涡轮叶片同时采用喷射冷却和气膜冷却。

对流冷却 　冷却剂流过受热零件壁面，靠对流传热将热量带走，如对着受热壁面喷射冷却剂以提高对流冷却的效果（称为喷射冷却）。对流冷却广泛用于发动机的各种受热零、组件。航空发动机的涡轮叶片采用空气对流冷却，可使叶片温度降低200～250°C，液体火箭发动机的推力室用推进剂的一种组元作为冷却剂，使其流过冷却套来冷却室壁，然后进入燃烧室参加燃烧，这种冷却方式称为再生冷却。如果流过冷却套的推进剂由喷管末端一周小孔直接排出，则称为排放冷却。这种方法适用于以氢作冷却剂的推力室，排放射流也能产生一部分推力。