热管理技术在工程机械和车辆中的应用

广东大华仁盛科技集团有限公司刘景平热管理技术在工程机械与车辆中的应用与发展主要内容工程机械与车辆有关热问题与新需求发动机热管理技术发展热管理系统在工程机械与车辆中的应用案例发动机热管理核心技术设计理念1、客户的要求大功率连续作业动力强劲工程机械、车辆工程机械、车辆有关有关热热问题问题与新需求与新需求干得更多吃得更少节能节油价格低、只用成本低工程机械、车辆有关热问题与新需求工程机械、车辆有关热问题与新需求2、新排放法规更严了工程机械发动机将执行国工程机械发动机将执行国ⅢⅢ标准、标准、卡车将执行国卡车将执行国ⅣⅣ、客车将执行国、客车将执行国ⅤⅤ排放标准排放标准减少减少PM2.5PM2.5更加清洁更加清洁3、市场的新需求工程机械、车辆有关热问题与新需求工程机械、车辆有关热问题与新需求进入国际市场？？进入国际市场？？门槛高啊？。。。。门槛高啊？。。。。排放达标排放达标技术水平好用、故好用、故障少障少亚非拉：价格低气温高、过热主要内容工程机械与车辆有关热问题与新需求发动机热管理技术发展热管理系统在工程机械与车辆中的应用案例发动机热管理主要技术设计理念汽车能量回收提高燃油效率5%汽车行驶能量分布图为什么要发展热管理为什么要发展热管理燃油能量大部分成为了热；燃油能量大部分成为了热；液压和机械损耗成为了热。液压和机械损耗成为了热。对发动机、整机、整车所有工况下产生热量、或需要加热、冷却的所有环境与零部件进行统筹，始终保持各部件在最佳工作温度范围通过调整系统的散热能力控制环境介质的温度控制零部件或工作介质（空气、冷却液、油等）温度什么叫热管理什么叫热管理101010热管理热管理技术是提高技术是提高内燃机效率、节约燃油消耗、减少内燃机效率、节约燃油消耗、减少COCO22排放的排放的未来关键未来关键技术技术美国Argonne国家实验室：内燃机余热能利用具有最大的节能潜力。英国帝国理工学院：内燃机余热能利用列为到2050年的关键技术挑战，预测可将30%的余热能量回收利用。美国Cummins公司：通过余热能利用，到2015年可将内燃机效率提高到60%。引自美国Cummins公司预测内燃机效率的发展趋势发动机热管理的潜力有多大？发动机热管理的潜力有多大？发动机热管理系统的主要优异功能满足车辆传统意义上的冷却要求：车辆、发动机及作业装置等都需要冷却，热管理系统将提供比传统的冷却系统更加优异的冷却功能满足车辆节能减排的要求：热管理系统的优势就是在需要冷却的时候才进行冷却，不需要冷却的时候很少产生功耗，而且对需要加热的的部件具有一定的加热功能，因此大大降低了车辆的能耗（油耗），并减少了排放。根据我们的试验结果，使用热管理系统比传统的冷却实际节油最高达8％以上解决车辆各种环境条件下的适应性问题：由于热管理系统是根据车辆的工况需要提供所需的散热量，因此无论的高温环境、城市环境、高原环境或高寒环境，都能普遍适应同时满足节能与冷却的要求：热管理系统能够实现节能与冷却的双重效果，气候的变化，夏天防止过热，而冬天防止过冷，等能够自动适应是以发动机性能为目标热能管理系统，围绕发动机进行系统匹配，满足总冷却能力、环境调控能力根据各系统环境温度的需要，实时调节、自动控制，如：冷却风扇与发动机脱离变成独立驱动系统调节能力将有更加优化的独特的控制模式系统能力根据介质温度自动适应（更加合适的温度控制）发动机热管理系统产品工程化特征发动机热管理系统产品工程化特征液力马达液压泵控制器散热器风扇传感器电控液压驱动风扇热管理系统:●保证不停机连续作业、提高作业效率；●模块化安装，介质温度控制精确、可靠性好；节能5％－8％；●冷却模块匹配方式多样；●柔性安装、易维护、降低噪音、减少排放；●已用于各种海拔高度和环境温度的工程机械、大巴、重型卡车等。液压泵变矩器油箱液压油散热器变矩器油散热器防冻液散热器马达温控阀风向风扇高温低温发动机其它液压装置发动机热管理系统产品之一发动机热管理系统产品之一电机驱动风扇热管理系统精确控制温度，不再出现精确控制温度，不再出现““开锅开锅””现象，保现象，保障运力；障运力；能耗降低约能耗降低约6%6%——10%10%；；车内噪音降低约车内噪音降低约6db6db发动机热管理系统产品之二发动机热管理系统产品之二热管理技术已进入第二代、发展第三代系统发展完整系统子系统部件Assembly/Integration装配/集成Components部件（散热器、中冷器、冷凝器机油冷却器等VehicleThermalManagement整车热管理系统HVACModule空调模块CoolingModule冷却模块ACSystem空调系统EngineThermalManagement发动机热管理系统总能热管理系统第一代热管理：冷却散热第二代热管理：节能热管理第三代热管理：总能热管理第一代——冷却散热——以单向冷却为目的工程化产品的特征—-冷却模块（冷却包）冷却模块（冷却包）第二代－－节能热管理：是双向、全工况适应工程化产品的特征----智能化的独立散热系统智能化的独立散热系统第三代－－总能热管理：是以能量控制与合理利用为目的工程化产品的特征----带能量回收的智能化温度带能量回收的智能化温度精确控制系统精确控制系统发动机热管理技术的发展阶段第一代：冷却散热（不考虑热源特性）主要通过加大冷却能力来解决散热问题。第二代：全工况热管理（重点热源特性）通过对发动机全工况传热控制，实现高效热功转换，降低燃油消耗和CO2排放。第三代：余热利用热管理（热源特性＋余热利用）从总能系统联合循环和热能梯级利用角度，将余热利用与发动机高效热功转换有机结合，提高发动机总能利用率，大幅度提高发动机经济性，降低CO2排放。发动机热管理各阶段主要技术特点未来散热器行业也将产业升级为热管理行业：原因：热管理技术升级的必然结果•车辆将在未来数年时间里进行从“冷却散热”到“节能热管理”技术升级－－排放法规、节能降耗等的需要发动机热管理技术的发展方向主要内容工程机械与车辆有关热问题与新需求工程机械与车辆有关热问题与新需求发动机热管理技术发展发动机热管理技术发展热管理系统在工程机械与车辆中的应用案例发动机热管理核心技术设计理念发动机热管理核心技术设计理念电控液压驱动风扇热管理系统已成功用于轮式装载机、推土机、特种工程车辆等LZH系列电控液压驱动热管理系统产品已成功用于各种履带式推土机、挖掘机、特种履带式作业车辆等PBH系列电控液压驱动热管理系统产品已经成功应用于轮式挖掘机、多用工程车、特种轮式工程车辆等LWH系列电控液压驱动热管理系统产品成功解决高原过热问题,满足机械各种环境下的作业要求2006年在西藏进行的高原军用装备试验中在2500多公里的高原道路行驶条件下，经过了海拔5300多米的唐古拉山口，整机的行驶速度从过去的平均20多公里增加到了40多公里，在整个运行过程及连续作业过程中，充分展示了其优越温度控制能力。在海拔4700米高原连续作业7天,各种指标合格,完全满足高原作业要求在一般道路行驶时变矩器油温下降10-20℃；在爬长坡时，变矩器油温下降20-30℃；水温88℃平衡，最高水温下降约10℃.国际上第一个成功解决海拔4500米以上高原工程机械过热问题无论高原或平原,无论何种作业环境,各种温度控制精确,保持在最佳温度范围工作改进后改进前行驶条件挡位与速度变矩器油温℃水温℃变矩器油温℃水温℃正常行驶3-4（45-60）73-7584//正常行驶配重5吨3-4（45-60）80-8588-91//一般道路行驶25-40km/h84-8585-8794-10982-83一般道路行驶45-55km/h92-9888-89//爬长坡3挡，8-2095-9788-89113-12684-85上坡三挡起步/92升至9585-87//液压油温50-5173-74应用效果改进前后定置试验结果对比时间（min）改进前散热系统改进后散热系统备注水温变矩器油温水温变矩器油温0:00584854390:10596754620:20608255750:30608756810:40639857890:506610561961:0067113621031:1071119651091:2074124661141:3076129681191:4079134681221:5080135701262:0082140721292:10721322:20741352:30741382:4075140应用效果改进前后各种工况条件下水温与油温对比改进后改进前行驶条件挡位与速度变矩器油温℃水温℃变矩器油温℃水温℃正常行驶3-4（45-60）73-7584//正常行驶配重5吨3-4（45-60）80-8588-91//一般道路行驶25-40km/h84-8585-8794-10982-83一般道路行驶45-55km/h92-9888-89//爬长坡3挡，8-2095-9788-89113-12684-85上坡三挡起步/92升至9585-87//液压油温50-5173-74应用效果通过各种工况条件下严格试验及高原环境试验产品圆满通过高原试验电机驱动风扇热管理系统精确控制温度，不再出精确控制温度，不再出现现““开锅开锅””现象，保障现象，保障运力；运力；能耗降低约能耗降低约6%6%——10%10%；；车内噪音降低约车内噪音降低约6db6db解决客车过热，降低油耗、降低电动汽车能耗已经成功应用于混合动力、纯电动、燃气等大巴车、卡车、特种改装车等解决大巴车、公交车等的过热问题；广东、海南城市公交车试验验证，节油4-7%；长途客车试验验证，节油5-10%；在动力锂离子电池、电机、控制模块的热管理方面具有优越的性能发动机热管理系统成功应用案例军用高原高速轮式工程机械(100%列装)军用履带式工程机械（100%列装）已列装部队的工程机械全部改装民用大功率履带式工程机械（出口产品）1、工程机械：2、车辆：国内某大公司出口中东运输车辆；公交车辆、大巴车；军用运输车辆、舟桥等装备抢险修理车；部分坦克装甲底盘试验验证；国际上发动机热管理系统已广泛应用热管理系统产品应用KOMATSUIsuzuDEUTZ主要内容工程机械与车辆有关热问题与新需求发动机热管理技术发展热管理系统在工程机械与车辆中的应用案例发动机热管理系统核心技术设计理念冷却与冷却系统目标：保持发动机最佳工作温度—不开锅不过冷作业装置工作在最佳工作温度—不过热不过冷发动机热管理系统源于冷却技术超越冷却技术的热能管理技术热管理与热管理系统目标：将发动机水温降下去---发动机不开锅将油温降下去-—油温不过热方法：加大冷却能力关注：冷却系统本身关注：冷却系统本身方法：将温度控制在合适范围关注：发动机、作业装置的工作状态—“系统”关注：发动机、作业装置的工作状态—“系统”发动机热管理系统的设计理念以发动机性能为目标的全工况热能管理技术：不再强调热、冷却或部件的性能。以提高发动机全工况循环热效率为目的整机系统技术：强调提高燃油效率、降低发动机油耗和污染物排放排放，提高有效做功功率。以热管理系统整体性能最佳为目的技术：不再强调零部件性能最优化，强调系统整体性能的最优化，强调热管理系统对发动机系统的适应性。发动机热管理系统的关键设计手段模拟仿真设计技术：系统部件之间的干涉无法通过公式计算。现实模拟仿真是实验技术：标准化与理想化的实验方法与现实差距大，修正困难。Node13:Temperaturev.Time[IndeCooling:NewSystem100m:res_11:nj]012345678910Times102.955102.960102.965102.970102.975TemperaturedegC发动机热管理系统的核心设计技术通流设计技术：通过围绕发动机动力舱气体流场，综合分析气体流量、流向，取得最佳散热效果。整机系统技术：以系统集成为热管理