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项目名称:   发动机智能冷却系统在道路客车中的应用
项目编号:   节能-2014-01-001 进展阶段:   任务书(合同)已上传
承担单位:   佛山市汽车运输集团有限公司 项目负责人:   黄陆潮
联系人:   邵文峰 联系人邮箱:   fsqyajb@163.com
预计起始时间:   2014-05-22 预计截止时间:   2015-09-30
 

发动机智能冷却系统在道路客车中的应用

发布人: 黄陆潮         发布时间: 2014-12-25         浏览次数: 5062
 

1.项目概述
                    针对汽车发动机传统冷却系统的冷却水温度和进气温度无法精确控制、功耗高、浪费燃料等弊端,佛山市汽车运输集团有限公司(以下简称“佛汽集团”)从2013年2月开始尝试应用苏州工业园区驿力机车科技有限公司(以下简称  “驿力科技”)研发的发动机智能冷却系统(简称ATS系统),投入近30万元对12辆共五条班线的道路旅客运输车辆的柴油发动机冷却系统进行改造,将散热器和中冷器独立布置,通过ECU控制电子风扇的转速,使冷却水和发动机吸入的空气保持在最佳的工作温度,减少冷却系统的功耗,提高发动机的有效功率,达到节能减排的目的。经过近一年的运行跟踪,车辆的百公里油耗平均节约达4%,取得了较好的节能减排效果和良好的经济效益,具有一定的示范作用。
2.项目的实施背景
                    一直以来,商用车发动机的传统冷却系统采用的是中冷器和散热器非独立叠加串联式布置,两者共用一把皮带驱动的风扇对冷却水和发动机吸入的空气进行冷却。这种设计存在着不少的弊端:
        (一)中冷器叠加安装在散热器前面,共用一把风扇冷却,水温和进气温度只能控制一个,忽视了中冷、水冷两个系统在发动机工况变化时不同的散热特性和温度要求,水温和进气温度无法精确控制,背离了发动机设计的要求。
        (二)夏季,中冷器和散热器叠加一起,风阻增大,温度互相影响,容易引起发动机水温高的现象,只有提高风扇转速的方法加大风扇流量,从而增加了功耗;冬季或发动机起动后,环境温度低,冷却风扇持续运转,水温和进气温度上升缓慢,发动机达不到最佳工作温度,导致燃烧不充分、热效率低,燃油消耗高。发动机工作温度不正常,也加剧了发动机机械磨损。
        (三)风扇皮带传动机构传动效率低,皮带及轴承易磨损、故障率高、保养频繁,噪声较大。
        据有关统计,风扇皮带传动机构所消耗的功率≥10%的发动机功率。目前,商用发动机已经全面进入电控时代,而冷却系统仍旧是原始的机械控制方式,传统冷却系统的发展已经严重滞后于发动机技术的应用水平,这是一个急需解决的课题。
3.主要技术原理
                    发动机智能冷却系统(Auto  temperature-control  cooling  system  of  engine,简称ATS系统),是苏州工业园区驿力机车科技有限公司自主研发的新一代商用车冷却系统,与传统的冷却系统比,节能优势明显,降噪减排效果显著,是具有行业先进水平的新型冷却系统。
        ATS系统的工作原理是将中冷器和散热器等两个换热器独立布置,由采用先进的“PWM”脉宽调制波控制技术进行纯数字化、闭环式系统设计的中央处理器ECU读取散热器进出水、中冷器空气温度的信号,依据发动机水套散热率曲线、增压器特性曲线,通过“AVF”变频、变压、变流技术对电子散热风扇实现无级变速调控,从而直接控制各换热器的散热,使发动机始终保持台架所要求的最佳温度。
        ATS系统的特点:
        (一)ECU能精确控制两个换热器的温度,使冷却水和发动机吸入的空气保持在最佳的工作温度,有效改善燃烧,提高热效率,减少排放、节约燃油。
        (二)散热器和中冷器独立布置,散热器的冷却风温度即为环境温度,冷却效果好,有效避免水温高的情况,减少机械磨损,延长发动机寿命。发动机舱维修空间的增加改善了舱内的通风状况,风扇吸入的风能将舱内的高温气体吹出舱外,有效降低发动机舱的温度。
        (三)采用电子散热风扇,直接从蓄电池取电,减少了发动机的负载,ATS系统消耗的功率≤2%的发动机功率,提升了整车动力,节省了燃油消耗,并且能够降低噪声6dB(A)、减少冷却系统的维护量。
4.主要做法及措施
                    2013年年初,我司投入近30万元采购驿力科技生产的ATS系统,陆续对8辆飞驰FSQ6126系列和4辆飞驰FSQ6129系列共五条班线的道路旅客运输车辆的柴油发动机冷却系统进行改造:
        (一)布置散热器、中冷器模块。拆除原散热器、中冷器、护风罩、风扇叶片、传动及涨紧机构、皮带等部件;根据发动机舱的空间,将散热器、中冷器分离,布置在车身的左后侧或右后侧,并现场配套固定支架。
        (二)安装散热器、中冷器的“防热风回流密封装置”。在散热器及中冷器与侧舱门之间安装热风挡板,防止发动机舱的热风回流到散热器和中冷器上。在中冷器所在的侧舱门上打格栅孔,便于吸入外界空气进行散热。
        (三)布置散热器、中冷器的水路和气路。保持散热器中冷却水流向原理不变、中冷器的气路流向原理不变、膨胀水箱位置不变,更换或延长各类管路。
        (四)布置电器系统。将ECU控制模块安装在电瓶舱便于观测维护的位置;将温度、故障显示模块安装在仪表台上,便于司机日常监控发动机温度变化;散热器配备4把电子风扇,上下水管口各安装1个温度传感器;中冷器配备2把电子风扇,出气口安装1个温度传感器。
5.取得的效果
                    (一)节能减排效果
        截止2014年4月份,我司12辆道路旅客运输车辆已分别使用ATS系统4~12个月不等,累计行驶里程已超过19万公里,平均百公里油耗由原来的24.34  升下降至23.21升,平均百公里油耗节约1.13  升,累计节约柴油22207.2升,累计总节能量28.16吨标准煤,累计二氧化碳减排总量61.08吨。(具体见附表1)
项目内累计总节能量=Σ12辆车的累计节能量
                                    =Σ12辆车的累计节油量×柴油折标煤系数×10-3
                                    =22207.2L÷1149L/t×103×1.4571  kgce/kg×10-3
                                    =28.16tce
项目内二氧化碳减排总量=Σ12辆车的累计节油量×柴油的CO2排放系数
                                            =22207.2L÷1149L/t×103×3.1605  kg/kg×10-3
                                            =61.08t
(注:柴油:1t=1149L,折标准煤参考系数1.4571kgce/kg,二氧化碳排放系数3.1605kg/kg,下同)
        (二)经济效益
        截止2014年4月份,12辆客车累计节约柴油22207.2升,平均百公里油耗节约1.13  升,平均下降幅度约为4.64%,按目前柴油零售价7.56元/升计算,累计节约22207.2升×7.56元/升≈16.79万元。
6.适用范围
                    适用于以柴油、天然气为动力的道路运输客车、货车、公交车等商用车。
7.相关附件材料
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项目研究过程信息
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