CN103939254A - 柴油机燃油电气水联合加热系统 - Google Patents

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俞继仙
李侠
卢松林
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

一种柴油机燃油电气水联合加热系统。电气水联合加热系统主要包括电加热单元、尾气余热回收单元、防冻液循环加热单元、控制电路等四个部分。电加热单元由燃油加热辅助装置和电加热器组成。燃油加热辅助装置安装在输油泵之前。电加热单元加热辅助装置及部分油路内少量燃油用于低温下发动机启动，启动后利用防冻液和尾气余热加热油箱及其它油路，直至整个油路中的燃油温度高于燃油冷滤点，实现燃油的持续供应。其有益效果为：大大缩短发动机在低温启动前预热时间；蓄电池的负载大大减小；柴油机在低温下也能够使用冷凝点较高的柴油，节约用油成本；结构简单，安装方便，不改变原燃油系统的结构，可以广泛推广。

Description

柴油机燃油电气水联合加热系统
技术领域
本发明涉及一种燃油加热系统，特别涉及一种柴油机燃油电气水联合加热系统。
背景技术
当气温较低时，柴油流动性能降低，导致柴油发动机启动困难；同时，在气温骤降时，如果没能及时更换低标号（低凝点）柴油，柴油发动机可能会因为燃油系统上冻堵塞油路而熄火停车。通过加热柴油可提高柴油的流动性，避免油路上冻，同时还能使柴油机在低温条件下也可以使用高凝点的柴油，降低用油成本。
目前，用于加热燃油的技术主要有以下三类：（1）利用蓄电池的电能对燃油油箱、油路以及燃油滤清器进行全油路加热，油温加热到预定值后发动机方可启动并运行。（2）采用主、副油箱供油，副油箱使用低凝点燃油用于发动机启动；启动后，利用蓄电池电能加热主油箱及油管，待主油箱内油温达到预定值后再切换为主油箱供油。（3）仍然采用主、副油箱供油，但在发动机启动后利用发动机防冻液或尾气余热加热主油箱及油管，待主油箱内油温达到预定值后再切换由主油箱供油。
以上三类方案都有可行之处，但都存在一些不足，主要表现在：第（1）类方案中，由于要电加热全部油路，要启动发动机需等待时较长，通常为20—30分钟，并且蓄电池负载太大，电量消耗很大，影响蓄电池的性能；第（2）（3）类方案，对于油路已经被冻堵车辆无法起作用，并且主副油箱的切换，操作起来比较麻烦，在发动机熄火时需要将油路切换回到副油箱供油系统，并且还要保证油路内的高凝点燃油被低凝点燃油替换，以确保下次能够正常启动；此外，第（2）类方案中，使用电加热油箱，电量消耗仍然很大。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种柴油机燃油电气水联合加热系统，解决柴油发动机低温启动难、行车中油路上冻的问题，具有不改变原有结构、加热效率高、启动快、能耗低、节能减排等优点。
其技术方案是：在低温状况下，利用燃油辅助加热装置将1-2升燃油加热至具有较好流动性温度，用于发动机启动并运行一段时间，待发动机启动后，利用发动机防冻液和尾气余热加热油箱及其它油路，直至整个油路中的燃油温度高于冷滤点，实现燃油的持续供应，保证发动机的正常运行。所述的电水联合加热系统主要由电加热单元、尾气余热回收单元、防冻液液循环加热单元三个部分组成。电加热单元主要由燃油加热辅助装置和加热电阻构成。燃油加热辅助装置安装在输油泵之前，由瓶身、瓶盖、加热电阻、温度传感器、液位开关、通气接口、电磁气阀、排气泵、回油管接口等组成，其具体结构详见专利申请书“一种柴油机燃油自动加热辅助装置”。整个系统的控制电路集成在燃油加热辅助装置上。低温条件下，启动长时间停车的柴油机时，电加热单元先开始工作，加热燃油加热辅助装置、精滤器及其所连接的油路内部留存的燃油，用于启动发动机。发动机启动后，尾气余热回收单元和防冻液加热单元开始工作，利用尾气余热和防冻液热量加热输油管、粗滤器、油箱等油路，提高燃油流动性，以保证燃油正常供应。
本发明的有益效果是：（1）可将发动机在低温下启动前的燃油加热时间由20-30分钟缩短至5-10分钟；（2）电加热时间短，耗能小，蓄电池的负载大大减小；（3）具有温度自动控制功能，可维持燃油温度在一定范围内；（4）可以使柴油机在低温下也能够使用高标号（冷滤点较高）柴油，节约用油成本；（5）装置安装方便，不改变原燃油系统的结构，可以广泛推广；（5）充分利用了废弃能量，具有节能减排的功效。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图。
图1中：1.油箱，2.温度传感器，3.输油管，4.粗滤器，5.燃油加热辅助装置，6.精滤器，7.低压油泵，8.高压油泵，9.发动机，10.发动机回油管，11.辅助装置回油管，12.油箱回油管，13.三通阀，14.电加热器，15.尾气管，16.夹套换热器，17.防冻液加热套管，18.尾气，19.散热器，20.发动机水泵，21防冻液管，22.电磁三通阀，23.防冻液加热套管，24.单向阀。
具体实施方式
    结合附图1，对本发明作进一步的描述： 
本发明主要由电加热单元、尾气余热回收单元、防冻液循环加热单元三个部分组成。其中，电加热单元主要由燃油加热辅助装置（5）、电加热器（14）、精滤器（6）及其所连接的油管组成；尾气余热回收单元主要由尾气管（15）、夹套换热器（16）组成；防冻液循环加热单元主要由发动机散热器（19）、发动机水泵（20）、防冻液管（21）、电磁三通阀（22）、防冻液加热套管（23）、单向阀（24）组成。整个系统的控制电路集成在燃油加热辅助装置（5）上。
低温下启动长时间停车的柴油机时，首先电加热单元先开始工作。接通电路，电加热器（14）开始工作，加热燃油加热辅助装置（5）、精滤器（6）及其所连接的油路内部留存的燃油。此部分燃油温度超过燃油冷滤点之后，控制电路发指令给驾驶员启动发动机，发动机依靠上述留存燃油启动并运行。发动机启动后，防冻液循环加热单元和尾气余热回收单元开始工作：控制电路控制电磁三通阀（22）将防冻液管（21）与防冻液加热套管（23）联通，将发动机产生的热量通过防冻液带到输油管（3）及粗滤器（4）。接着，防冻液通过防冻液加热套管（17）流经排气管（15）上的夹套换热器（16）得到二次加热后，进入油箱（1），加热其中的燃油。
通过调节电磁三通阀（22）控制防冻液流向：当温度传感器（1）探测到油箱内燃油温度超过设定温度上限，控制电路将调节电磁三通阀（22），将防冻液管（21）与散热器（19）联通，使热防冻液流向散热器（19）进行散热。若燃油温度再次低于设定温度下限，则控制电路控制电磁三通阀（22）再次将防冻液管（21）与防冻液加热套管（23）联通，进而再次加热油路。
通过手动控制三通阀（13），可控制发动机回油流向，使发动机回油在低温条件下流向燃油加热辅助装置（5），而在常规条件（无需加热）下则流向油箱（1）。当发动机关闭后，燃油加热辅助装置（5）通过其内的排气泵和电磁气阀的作用可使装置内燃油恢复液位。

Claims (4)

1. 一种柴油机燃油电气水联合加热系统，由电加热单元、尾气余热回收单元、防冻液循环加热单元三部分组成，其特征是：电加热单元由燃油加热辅助装置和电加热器组成，电加热单元加热燃油加热辅助装置和精滤器及其所连接的油路内部留存的少量燃油，用于发动机启动和初期运行，然后利用尾气余热和防冻液热量加热油箱及其它油路，保证发动机正常运行。
2. 根据权利要求1所述的柴油机燃油电气水联合加热系统，其特征是：燃油加热辅助装置安装在发动机油泵前。
3. 根据权利要求1所述的柴油机燃油电气水联合加热系统，其特征是：尾气余热回收单元、防冻液循环加热单元二者串联对燃油进行加热。
4. 根据权利要求1所述的柴油机燃油电气水联合加热系统，其特征是：发动机防冻液管、防冻液加热套管、散热器通过电磁三通阀连接，具有控制防冻液流向，进而调节燃油温度的功能；发动机回油管（10）、燃油加热辅助装置回油管（11）、油箱回油管（12）、回油管（10）通过三通阀（13）连接，具有控制回油流向的功能。
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