1、發動機熱管理系統 節油原理 發動機熱管理系統能夠從節能降耗、運行更可靠、延長發動機及附件使用壽命三個方面起到降低油耗，減少維修費用的目的，并保障車輛的可靠運行。1、燃油燃燒更充分（節能降耗） 通過優化客車發動機進排氣系統，對發動機進排氣阻力進行優化，給發動機最佳的空氣燃油比例，實現燃油的更充分的燃燒，提升了燃油使用率，達到節省燃油的目的。通過改進發動機溫控系統，保證發動機在最適宜的溫度環境80°C-95°C下工作，從而最大限度地發揮動力效能，并有效延長發動機壽命。2、 倉體散熱更科學（運行可靠） 通過對發動機倉體空氣流動路徑的測量與倉體內結構布置的改進，提高車輛通過結構來改

2、善倉體散熱的能力，盡量減少附屬件做工。根據運行中車輛倉體內部溫度分布的研究，將易高溫老化的零部件的位置進行優化，提高發動機倉體內各部件的壽命。3、 動力利用更有效（延長使用壽命） 通過對發動機附件的優化管理，使發動機所產出的能量，在冷卻風扇、氣泵、空調壓縮機等附屬耗能設備中得以最合理的分配、應用，減少了能量的無效損耗，將更多能量集中供給客車行駛。世界發動機熱管理系統的發展狀況目前，世界對于發動機熱管理技術的研究主要集中在使用電子智能化控制、改變發動機部件結構、使用新型材料等方法和手段，如：1、1992年，Valeo Engine Cooling（VEC）公司開發出了一種由電控水泵、電控節溫器和

3、電動風扇組成的發動機冷卻系統，可以通過控制冷卻液流量來控制冷卻液溫度，可以達到5%左右的節油效果。2 / 182、2007年，鄭州宇通集團有限公司自主研發了客車用發動機熱管理技術，該技術由冷卻智能控制模式、風扇智能控制模式2個系統組成，能夠精確控制發動機冷卻水溫度86-95，百公里油耗降低5%-10%。3、1995年，美國Argonne國家實驗室的Choi等提出納米流體概念，Choi等在流體中加入1%體積濃度的Cu納米微粒，可以提高流體導熱率40%，而加入1%C納米管可以提高流體導熱率250%。由于發動機熱管理系統的復雜性，目前發動機熱管理系統的研究和利用，基本上都對汽車原本結構進行了比較復雜

4、的變動，甚至有的研究對汽車的結構進行了大幅度的改動，如美國T-VEC技術公司(T-VEC Technologies，Inc.)針對汽車前段換熱器越來越多的特點研制出全新布局的發動機熱管理系統，將換熱器由風冷改為水冷，從汽車前段移到發動機罩下，研發難度大，并且改造成本昂貴，不宜大面積推廣。國內行業發展趨勢1 深圳德力發科技有限公司 深圳市德力發科技有限公司研制的電動汽車驅動電機散熱系統（ECU）,采用PWM調頻方式控制電子風扇的無級變速，從而使電機溫度衡定在38度左右（溫度可自由設定），可顯示出水口溫度，可設定溫度報警，每路輸出電流20A；所有輸出自帶短路自動保護無須加裝保險絲；短路時、傳感器斷

5、線及損壞時有故障指示燈方便維修；（ECU）達到一級防水的要求安裝位置不受限制，適用DC8V-DC42V車輛安裝。電動水泵技術參數：工作電壓：12-24V，電流：2.5A，進、出水口外徑尺寸22-45mm，靜態揚程：4米，靜態流量：20-50L/min，工作溫度：95度。 相關合作單位：東風汽車制造有限公司，重慶恒通客車有限公司、廣州市弘燊汽車配件有限公司 、揚州市雙羊汽車科技有限公司、北京中瑞藍科電動車技術有限公司、盛能動力科技（深圳）有限公司、湖北雷迪特汽車冷卻系統有限公司、溫州市西山汽配廠、西虎汽車工業有限公司 、江淮汽車制造有限公司和寧波波導汽車制造有限公司（原神馬汽車制造有限公司）青年

6、客車2 廣州大華德盛熱管理科技有限公司 廣州大華德盛熱管理科技有限公司，前身是廣州大華德盛科技有限公司，注冊資本1000萬元人民幣，是集科技創新和產業化于一體的高科技公司，公司專業從事熱管理系統技術研究、開發與生產，是國內第一家研究熱管理系統技術的公司，是國內目前唯一具有熱管理系統技術研發能力并實現產業化的公司，將熱管理系統技術成功應用于軍工與能源領域，在國際上第一個成功解決了工程車輛在海拔4500米以上的高原過熱問題；將能源系統、換熱技術、熱管技術、新型燃料替代技術、節能與環保技術及設備、系統分析與集成技術成功融合于熱管理，也可應用于電站，節約能源與運行費用，大大降低了污染物的排放。 公司與

7、清華北大等科研院所緊密合作，擁有技術實力雄厚、管理經驗豐富的團隊，設有博士后科研工作站，長期在公司工作的博士超過4人；公司現有員工80人，其中技術人員35人，高級職稱以上人員12人。開發的液壓驅動風扇熱系統產品作為部隊重大科研成果正在全軍列裝，被列入國家火炬推廣計劃。 公司現有熱管理產品生產設備30多臺，熱系統實驗設備8臺，有國內第一個熱系統現實模擬試驗臺、國內第一臺熱系統在線檢測設備，有與清華大學合作的熱系統模擬仿真系統以及目前世界上最先進的銅硬釬焊熱交換器制造技術。公司特別重視質量管理，通過了GB/T19001-2008及國軍標GJB9001A-2001質量管理體系認證、三級保密資格認證、

8、軍品生產資格認證。同時，公司于2010年通過了國家高新技術企業認定和市級企業技術中心認證。 公司總部位于廣州市白云區廣州民營科技園內，緊鄰廣州新白云機場，離北二環高速公路出口只有1公里，交通十分便利。公司將以更好的技術、更高的品質，與客戶共謀發展。 3 武漢杜曼智能科技有限公司 武漢杜曼智能科技有限公司是“國家自主創新示范區“-武漢東湖新技術開發區內的高科技企業，是武漢“3551人才計劃”和科技型企業創新基金的重點扶持企業。所開發的發動機熱管理系統智能控制器（ECU）為國內第一品牌，擁有獨特的10大關鍵技術：1、 高頻PWM無級調速技術，實時滿足各種熱管理的控制需求2、 溫度、冷卻能力雙閉環控

9、制技術，平滑調節冷卻能力滿足各種溫控要求3、 大功率驅動技術，可驅動各種大功率的電子風機或液驅風機等負載4、 自動擴展技術，系統自由剪裁，可驅動多達20路的冷卻風機5、 獨有的全過程軟啟技術，保證整個電氣系統的平穩6、 全系統的故障自診斷技術，可準確判斷和定位故障點7、 強大的實時監控，對系統信息進行全方位的監控和采集，方便進一步的處理和研究8、 最為專業和強大的熱管理策略配置系統，確保達到最佳的熱管理控制效果9、 CAN2.0B的現場總線通信技術10、 寬溫高防護的全汽車級設計合作單位：東風汽車股份有限公司、東風商用車公司、東風襄樊旅行車有限公司、三一重工股份有限公司、湖北雷迪特汽車冷卻系統

10、有限公司、中國人民解放軍總裝備部熱平衡研發基地、廣州大華德盛熱管理科技有限公司公司地址：武漢東湖高新技術開發區大學園路4 鄭州宇通客車 鄭州宇通集團有限公司（簡稱“宇通集團”）是以客車為核心,以工程機械、汽車零部件、房地產為戰略業務,兼顧其他投資業務的大型企業集團，總部位于河南省鄭州市。2009年，宇通集團以第308位的排名，連續第七年榮列國家統計局發布的“中國最大500 家企業集團”，繼續領跑中國客車行業。2009 年宇通集團銷售大中型客車、工程機械、專用車合計35194臺,較2008年同比增長11.1%，實現營業收入150.26億元，較2008年同比增長6.7%，企業規模、銷售業績在行業繼

11、續位列第一。公司主要經濟指標連續十余年快速增長，連續十二年獲得中國工商銀行AAA級信用等級。2009年，宇通集團客車產品銷售28186輛，同比增長2.3%，同年宇通品牌價值達到78.96億元，繼續位列中國客車企業之首。 針對日益沖高的油價和國家節能減排的主流趨勢，宇通客車研發出具有顯著節油效果的發動機熱管理系統。裝載該系統的客車投入使用后可實現節油5%-10%。宇通市場部人員介紹，自發動機熱管理系統推廣一年以來，用戶在實際使用過程中的數據顯示，安裝該系統后油耗普遍降低了13升，節油效果明顯。他們希望通過此次懸賞活動能獲得更多的用戶反饋，以更加完善自主研發技術的更新，繼續為客戶創造更大的價值。

12、汽車熱管理系統及其研究進展1 汽車熱管理的內涵 運用熱力學原理提高整個系統或裝置的能量利用率，減少廢熱損失、提高系統的穩定性和可靠性的相關技術，從整體的角度來管理熱量稱為熱管理。熱管理是從被動地控制溫度到主動地管理能量的思想轉變，是提高熱力系統設計整體性的重要研究方法。熱管理的概念提出多年，已在汽車、集成電路、高能激光器、飛機、大型航天器和空間站中應用。汽車熱管理是在能源危機的出現、日益嚴格的汽車排放法規以及人們對汽車舒適性高要求的背景下應運而生的。汽車熱管理是從系統集成和整體角度，統籌熱管理系統與熱管理對象、整車的關系，采用綜合控制和系統管理的方法，將各個系統或部件如冷卻系統、潤滑系統、空調

13、系統集成一個有效的熱管理系統，控制和優化汽車的熱量傳遞過程，保證各關鍵部件和系統安全高效運行，完善的管理并合理利用熱能，降低廢熱排放，提高能源利用效率，減少環境污染。熱管理在汽車節能、環保和安全等方面具有突出的戰略地位，熱管理技術成為汽車節能、提高經濟性和保障安全性的重要措施。2 汽車熱管理的研究內容與研究現狀 汽車熱管理的主要研究內容包括熱管理對象熱特性研究、熱管理系統集成以及熱能綜合利用等；廣泛意義上包括對所有車載熱源系統進行綜合管理與優化，其中車載熱源系統包括發動機的冷卻系統、潤滑系統、進排氣系統和發動機機艙空氣流動系統以及駕駛室的空調暖風系統等等，綜合考慮空氣側與車載熱源系統之間熱量傳

14、遞過程。涉及到冷卻介質、熱交換器、風扇、泵、底盤空氣流動、傳感器與執行機構、材料與加工、整車空氣動力學、安全性、可靠性、環保性及系統建模仿真等方面的研究。現階段主要從以下幾個方面進行汽車熱管理研究。2.按需求控制系統各部件運行參數 機械驅動式冷卻水泵和冷卻風扇使冷卻介質流量取決于發動機轉速，無法按需求調節冷卻介質的流速以及通過散熱器的空氣流速，從而難以使發動機在最佳的溫度下工作，導致燃料經濟性和發動機性能不佳。將冷卻介質流速與發動機轉速解耦，用電控比例流量閥代替蠟式節溫器，根據汽車的運行工況來動態調整冷卻量，實現電控化和智能化是冷卻系統優化的重要部分。電控冷卻系統對發動機性能的影響：(1)根據

15、運行工況動態調整冷卻量，避免冷卻過度和冷卻不足，改善冷卻效果；(2)機械驅動式冷卻系統的散熱設計標準是滿足全負荷時散熱需求，因而在部分負荷工況下冷卻過度導致發動機功率浪費，運用電控冷卻系統能有效的提高發動機的工作溫度，提高熱效率，從而改善燃油經濟性；(3)根據運行工況動態調整電控泵和電控風扇的轉速，其能耗要低于機械驅動式的冷卻系統，即使考慮到電能的轉換效率只有機械能效率的一半，燃油經濟性仍得到改善；(4)Kyung-Wook Choi 等人研究電控冷卻系統對發動機起動和排放性能的影響，結果表明較高的冷卻介質溫度和較低的冷卻介質流速時HC 和CO 排放量減少，但NOx 排放量有所增加；在較低的冷

16、卻介質流速下能取得較高的暖車效率12。目前冷卻系統的電控化已在實際應用中體現出優勢。韓國現代汽車公司生產的某型轎車，對散熱器冷卻風扇和冷凝器冷卻風扇分別電控，對冷卻液溫度和空調冷凝器溫度進行多級聯合控制，結果減少了風扇功率消耗的90%，節省燃油10%13。 Johnson Elecrtic 公司開發一種散熱器冷卻風扇模塊，把風扇、電機、控制電路等封裝在一起，可以通過編程精確控制發動機、散熱器、發動機艙室的溫度。2006 年楊小強對某型推土機的冷卻系統進行改造，分離油水散熱，冷卻水、變矩器油、液壓油都采用各自散熱器，用電控液壓馬達驅動冷卻風扇系統，成功解決系統過熱問題。機械驅動式油泵的壓力潤滑系

17、統功耗大，不易調節。設計出可控供油量和供油定時的發動機潤滑系統，實現按需分配機油可提高環保性和經濟性。2001 年，Zoz 等人研制了發動機潤滑系統流動與傳熱模型，給出置現已在船用柴油機上使用；德國的 SchwaderlappM 提出在壓力潤滑系統采用可調型元件的設想，并運用一種可調型機油泵，取得很好的試驗效果17。Masahiko Makino 等人開發了應用于汽車空調系統的小型高效的電控壓縮機和相應的變換器，與帶式傳動壓縮機相比，效率更高，特別在怠速情況下溫度更加穩定18預測滑油箱溫度的模型16；MANB&W 公司設計了Alpha ACC 電子定時氣缸注油裝置現已在船用柴油機上使用

18、；德國的 SchwaderlappM 提出在壓力潤滑系統采用可調型元件的設想，并運用一種可調型機油泵，取得很好的試驗效果17。Masahiko Makino 等人開發了應用于汽車空調系統的小型高效的電控壓縮機和相應的變換器，與帶式傳動壓縮機相比，效率更高，特別在怠速情況下溫度更加穩定18。.設計改進廢熱回收裝置，提高廢熱利用率 熱平衡實驗顯示大多數內燃機僅有30%左右的燃料熱量用于做功，而其余的70%作為廢熱被冷卻介質、排氣等帶走。如何合理有效的利用廢熱是熱管理技術的主要研究內容之一。（1）利用冷卻系統中的熱量。 等人對冷卻系統進行改進，取消散熱器風扇，在暖氣風箱增加鼓風機，將冷卻液中的廢熱用

19、于駕駛室供暖；設計的可調暖通裝置適用于一年四季各種不同的外部熱環境，很大程度上提高廢熱的利用19。（2）利用排氣熱量。Peter Diehl 等人運用熱電轉換等相關技術設計排氣熱回收裝置，進行仿真和試驗研究，結果表明排氣熱回收系統可行有效20-22。Masayoshi Mori 等研究汽車排氣廢熱利用的熱電轉換技術，實驗和計算表明在當前的技術條件下，通過熱電轉換技術來提高汽車的燃油經濟性并不可行，指出要想通過熱電轉換技術來提高燃油經濟性，僅僅通過提高熱電轉換效率是不夠的，還要提高熱交換器等相關設備的性能23。（3）熱量綜合利用。X. Zeng 等人運用熱泵、暖風循環和暖通空調模塊設計構成混合加

20、熱系統（hybrid heating system），并比較該系統在不同的運行工況和外部環境下的能效特性及運行模式，為混合加熱系統的優化指明方向24。Valerie H.分析金屬氫化物制冷系統(metal hydride cooling systems)、吸收式熱泵(absorption heat pumps)、沸石熱泵(zeoliteheat pumps)以及熱聲制冷(thermo acoustic cooling)等發動機廢熱利用裝置的性能、對材料特性的要求、優缺點及研究現狀25。Yoshiaki Takano 等人運用空調系統的一些部件設計了熱氣加熱器(hot gasheater)，改善

21、汽車暖通系統的性能26。.改進系統部件設計，改善部件熱特性 探明整個系統的熱流分布，結合空氣側的流動與傳熱，對部件的結構和安裝方式進行優化，改善系統部件熱特性，使系統熱量合理分布。（1）對空調、冷卻系統的改進研究。SatomiMuto 等人把散熱器和壓縮機合二為一，形成單個冷卻模塊并進行改進，分析結果表明冷卻模塊的尺寸和重量都大幅減小，而散熱器和壓縮機的性能都得到提升27。Ngy Srun Ap 等人對Renault CLIO 1.6 L和VOLVO S80 2.4 L 兩種車型，對車輛前部的風扇和導風罩對壓縮機和散熱器的影響進行研究，計算和實驗表明在中高速情況下，導風罩的存在反而使空氣流速降

22、低28。德爾福公司提出中置風扇配置，冷卻風扇置于冷凝器后和散熱器前，顯著改善空氣側的溫度分布，獲得較高的空氣流速29。Rajesh A Tand Sharad Pol 利用仿真和試驗分析方法，研究后置式客車發動機冷卻系統的性能，發現在低速工況時可以通過提高散熱器風扇的功率來提高散熱器的效率，而在高速工況時，散熱器散熱效果受風扇功率影響不大，提出利用偏轉板把底盤空氣導向散熱器提高散熱效率的方法30。Kohei Nakashima 等人研究空冷式摩托車發動機冷卻肋片的迎風錐度，試驗表明采用有錐度的冷卻肋片能提高冷卻效果，減小發動機的重量31。E. Abu-Ramadan 等研究發動機冷卻風扇的定子

23、和支撐臂的空氣動力學性能，提出相應的優化策略32。Ken T. Lan 研究散熱器的熱風回流問題，運用CFD 分析前端導風罩對散熱器的空氣流速，壓力分布的影響33。（2）對車輛結構的研究。陳振明等分析汽車前部、客艙、尾部、底部、附加裝置和車輪對汽車空氣動力學性能的影響，從汽車空氣動力學設計的角度優化汽車造型，進而提高汽車的安全性、經濟性和舒適性34。2009 年藍國勇等人針對五菱之光微型汽車冬季除霜除霧效果不佳的問題，改進風管結構和出風口的位置，進行仿真計算和實車模擬試驗，成功解決該類問題35。.改善駕駛室熱環境，提高汽車舒適性 車輛室內熱環境直接影響乘員的舒適感，結合人體的感官模型，對駕駛室

24、的流動與傳熱進行研究，是改善車輛的舒適性，提高汽車性能的重要手段。Ward Atkinson 從車身結構設計出發，從空調排風口、受陽光輻射影響的汽車玻璃及整個車身的設計，結合空調系統考慮對乘員舒適性的影響36。ChaoA.Zhang 在R134a 的汽車空調系統中應用內置式換熱器，提高系統性能37。Rom McGuffin 和LinjieHuang 等人建立了人體生理模型（physiologicalmodel）、心理舒適度模型（psychological comfortmodel）和暖體假人模型（thermal manikin），運用CFD 分析汽車駕駛室內流動和傳熱，研究如何提高乘客舒適性3

25、8,39。Daniel Turle 等人運用數值方法分析高級絕熱材料和車窗傳熱技術在汽車熱管理中的應用，減少陽光輻射和外部熱環境對駕駛室的影響，提高汽車的舒適性40。.測試技術 熱管理系統需要采集大量的參數，如溫度、壓力、轉速、行駛速度等等。先進的測試手段、高精度的傳感器以及合理地布置測點是準確測試車輛工作參數的基礎。Helmut Berneburg 研究將激光多普勒測速儀和其它測量技術應用于發動機艙內空氣速度分布的測量41。VALEO 發動機冷卻實驗室在散熱器兩側合理布置測點，有效地在環境氣候風洞中實現對車載散熱器兩側的冷卻水和空氣的流速、溫度和壓力等的測量42。Scott P. Dudle

26、y 設計了一種直徑僅為26mm 的半球形傳感器，用于直接測量車輛底盤的局部傳熱系數43。Victor Reinz 公司在發動機氣缸襯墊中嵌入溫度傳感器，與傳統裝在缸蓋水套中的傳感器相比，離燃燒室更近，對溫度變化的測量更加可靠和快捷44。Martin Liess 等人設計了新型測溫計，運用相應的補償算法減小熱量傳遞的“滯后效應”引起的測量誤差45。Alaa E. El-Sharkawy研究熱電偶在溫度測量中的溫度響應及其影響因素，給出了理論分析結果和實驗結果46。.控制技術 控制系統把各運行部件、傳感器、微處理器和執行機構等組織起來，根據行車狀況、環境氣候、冷卻介質溫度等參數，實現各部件的多元聯

27、合控制，自動調節，保證發動機和整車處于最佳工作狀態，減少傳熱損失和功率損耗。Matthieu 等人對汽車冷卻系統進行建模分析和實驗，并應用42/14V 雙電壓控制系統47。2005 年PradeepSetlur 用集總參數模型法來分析冷卻系統，建立了智能節溫器、變速泵和變速風扇的數學模型，設計了非線性控制器來實現對冷卻介質流速的控制，實驗表明在各種工況下，控制器能很好的實現對系統的控制48。2008 年Mohammad H.等人設計了由伺服電機控制的冷卻系統，用基于Lyapunov 的非線性控制算法來控制缸套溫度，仿真和試驗結果表明他們設計的四種控制策略都能很好實現對缸套溫度的控制，最大穩態偏

28、差范圍在1.1%以內49。.熱管理材料 熱管理材料在熱管理系統中占有重要地位，先進的熱管理材料會很大程度上提高熱管理系統的性能。2004 年李強研究了納米流體增強導熱的機理50。Taha Aldoss 研究將相變材料應用于汽車LED燈光系統的冷卻51。另外，散熱器材料、空調循環介質、保溫隔熱 (車體隔熱保溫，發動機機艙隔熱，空調風道隔熱) 材料也取得一定的研究進展。3 汽車熱管理的仿真與試驗研究3.1汽車熱管理的仿真研究汽車熱管理是一個復雜的流動與傳熱耦合系統，早期的仿真研究多采用無量綱化解析方法或作一維流動的假定，隨著計算機硬件性能、數值計算格式和方法、湍流模型及計算可視化等學科分支的發展，

29、三維流動和傳熱數值模擬方法得到大量的應用。流固耦合方法可以將相互作用（流動和傳熱）的流體和固體同時建立模型并離散各自的傳熱控制微分方程，將原來復雜的外邊界條件變為內邊界條件，并由軟件進行邊界自動耦合，進而可以得到更加精確的計算結果。Steve Zoz 等人分別運用一維仿真、三維仿真和原型實驗三種方法比較發動機冷卻水泵的設計和性能預測，分析了各自優缺點52。M. R. Jones 等人把汽車前部的熱交換器拆分成一維軟件flowmaster 中的標準組件建模，按各組件的熱力學和流體力學特性來進行分析和實驗53。Linjie Huang 等人運用3維CFD 軟件與Virtual Thermal Co

30、mfort Engineering建模進行耦合計算，實驗表明計算結果較準確38。為了對熱管理系統集成于整車的實際性能進行分析和預測，使用軟件數據接口進行1D/3D 聯合仿真，是當前熱管理的研究方向之一。采用BOOST進行氣路循環模擬，用 FLOWMASTER 模擬發動機冷卻液循環和油路循環，用KULI、TILL或SWIFT進行空氣側流場和艙室模擬，用FIRE 模擬發動機缸內燃燒和水套的流動和傳熱，用ABAQUS 或NASTRAN 模擬固體結構溫度分布。將 CRUISE 置于整個模型的最頂層，實現各軟件的數據交換54。目前國內的研究仍側重于某個子系統的仿真研究，對熱管理集成研究較少。曹旭應用AM

31、ESim 軟件對發動機的潤滑系統和冷卻系統的各組件進行建模，利用發動機臺架進行驗證，通過仿真計算優化相關組件設計1。齊斌利用整車熱管理仿真軟件KULI 建立某型號商用車系統模型和發動機瞬態模擬模型，計算風扇的功率消耗對整車熱管理系統的影響，分析發動機起動暖車的效率55-56。羅建曦建立散熱器內、外流動與傳熱耦合效應模型、風扇旋轉效應模型，建立適用于熱管理系統與整車集成的汽車內外復雜流動與傳熱分析數學模型；仿真研究熱管理系統空氣側流速分布、溫度分布等流場結構對熱管理系統性能的影響機理。3.2汽車熱管理的試驗研究 試驗研究是汽車熱管理的基本研究方法之一，通過試驗可以找出或驗證各種熱管理對象的熱負荷特性、熱管理系統的流動與傳熱特性以及外部環境與汽車熱量傳遞的規律。汽車熱管理的試驗研究可分為部件級、系統級、整車級試驗等。試驗平臺是汽車熱管理系統研究和