CN104847544A - 一种车用可控燃油加热器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用可控燃油加热器及其控制方法，包括：燃烧室，其外侧设置有燃油泵及空气泵，在燃烧室外侧设有空气流通装置，包括加热空气入口及加热后暖空气出口，燃烧室外侧设置加热器水套，与发动机水套相连，通过水泵使水套内液体循环流动，在加热器水套进水口处及加热器水套出水口处设置温度传感器，在温度传感器和燃油泵及水泵连有控制器，控制燃油泵的燃油量及开关，也同时控制水泵进水量，由于在温度传感器和燃油泵之间连有控制器，使本发明具有控制燃油泵的燃油量和燃油泵导通与断开的特点，从而也使本发明具有可控性强，节约能耗的优点。

Description

一种车用可控燃油加热器及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车发动机预热技术领域，具体涉及一种车用可控燃油加热器及其控制方法。

背景技术

在北方及西部高原地带的冬季，由于环境温度很低，对发动机启动造成很大影响，特别是中重型发动机。为了使发动机在不同温度的低温条件下快速启动，有必要安装改善启动的辅助装置，以促进燃料的充分利用和减少启动阻力。其中燃油加热器具有循环加热功率大、升温均匀以及控制方便等特点，对于大功率水冷发动机的低温启动具有很大帮助。如中国发明专利申请201310028105.3中介绍了一种发动机低温启动加热器，总体而言，采用了燃油挥发为燃烧室补充燃油的设计结构，使其具有挥发燃油滴小，点火时间短，燃油充分，工作效率高等特点，但是其不足之处在于燃油量不可控，也会造成燃油浪费。所以现今，虽然国外车用加热器的研发和应用已经比较广泛，特别是德国的加热器技术位于世界前列，但国内车用燃油加热器研究较晚，且燃油加热器中燃油量未能随着温度变化而可控，断开与导通也不能及时操控，造成能源浪费，与国外的技术差距仍然较大。

发明内容

本发明提供了一种车用可控燃油加热器及其控制方法，目的是解决发动机在低温条件下启动并且调节启动后加热器燃油量的问题，能够独立运作，结构简单，节约能耗，在不同温度下可调节加热器中燃油量及燃油泵开关。

本发明是这样实现的：

一种车用可控燃油加热器，包括：

燃烧室，其外部设置有燃油泵及空气泵，所述燃油泵将燃油吸入到燃烧室内，所述空气泵将空气送入燃烧室内，油气与空气形成的混合气在燃烧室内进行燃烧，燃烧后的气体经由排气口排放到燃烧室外；

空气流通装置，其设置在燃烧室外侧，包括加热空气入口、加热后暖空气出口及空气风扇，预加热空气通过所述空气风扇吸入作用，从加热空气入口流入通过燃烧室外侧，与燃烧室进行热交换后，从加热后暖空气出口流出；

水套，其包括加热器水套及发动机水套，所述加热器水套设置燃烧室外侧，所述水套内含有循环液体，用于与所述燃烧室进行热交换，所述发动机水套设置在发动机外侧，所述燃烧器水套与所述发动机水套组成循环流体系统，通过水泵作用使水套内液体循环流动；

温度传感器，其设置在加热器水套进水口处及加热器水套出水口处，用于测量加热器水套进水口及加热器水套出水口液体温度；

控制器，其分别与所述温度传感器和所述燃油泵及所述水泵相连，根据加热器进水口液体温度变化，控制所述燃油泵的燃油量及开关，根据加热器进水口及出水口温度，控制所述水泵进水量；

优选的是，所述燃烧室外侧设有热传导片结构，用于增加燃烧室与所述加热器水套内液体及所述空气流通装置内气体的热交换。

优选的是，所述燃烧室内设有导流板，其用于将燃油和空气的混合气产生回流，有助于油气的进一步混合，促进充分燃烧。

优选的是，所述加热器水套中具有内夹层结构，以用于填充防冻液。

优选的是，所述温度传感器包括电子控制元件和温控保护装置。

优选的是，所述加热后暖空气出口与驾驶室相连，用于驾驶室供暖需求。

一种车用可控燃油加热器的控制方法，包括：

通过所述的控制器进行调节燃油泵泵油量m₀及水泵进水量，其中， $m_0=\frac{A\×C_m\×(T_0-T_1)\×m}{{\mathrm{\Δ}}_C{H}^0\×\mathrm{\η}}{e}^{-0.026T_1}$ 计算，其中T₀是所述发动机启动时发动机水套指定温度，T₁是加热器水套进水口液体温度，C_m是所述水套内液体比热容，m是水套内液体的质量，Δ_cH⁰是燃油燃烧热，η是燃烧室热能转化为水套内液体热能的转化效率，A是常数。

优选的是，当T₁达到T₀时，所述控制器断开所述燃油泵开关，当T₁未达到T₀时，所述控制器导通所述燃油泵开关，其中T₀是发动机启动时所述发动机水套指定温度。

优选的是，所述水泵进水量按照以下方式调节：步骤一：当0≤|T₂-T₁|＜35时，所述水泵进水量调节至进水量低档；步骤二：当35≤|T₂-T₁|＜65时，所述水泵进水量调节至进水量高档；其中T₂是加热器水套出水口液体温度。

本发明所述的有益效果是由于燃油器中控制器的设置，使得燃油泵在启动后可根据不同温度操控燃油泵断开与导通，同时根据预设的调节方式通过控制器调控燃油量，进而达到节约能耗的效果。

附图说明

图1为本发明所述车用可控燃油加热器的结构示意图。

图2为本发明所述车用可控燃油加热器控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1示出了根据本发明的一种实现形式，其中包括：加热器燃油油泵161在电机带动下，吸入燃油，燃油经输油管送达，靠压力作用喷出，在气雾装置114作用下形成高压油雾，进入到燃烧室的前端混合室113内，同时在空气泵162的作用下，空气吸入到混合室113内，高压油雾与待燃烧空气在混合室混合均匀后，形成的混合气沿着气流经喷油嘴111喷出，在燃烧室110内经过点火塞115点火，在燃烧室110内充分燃烧后，产生的废气通过排气口112排放到燃烧室外，混合气燃烧后产生的热量传递到燃烧室壁上，在燃烧室外侧分别设置有加热器水套131和空气流通装置120，空气流通装置120包括预加热空气入口121、加热后暖空气出口122及空气风扇123，在空气风扇123的吸入作用下，空气经预加热空气入口121进入到空气流通装置120中，经过燃烧室壁加热作用，进行热交换使温度升高后经由加热后热空气出口122排出，加热器水套131内液体经过燃烧室壁的加热作用，进行热交换温度升高后经由加热器水套出水管流出，加热器出水管道与发动机水套132入水口相连，进入到发动机水套132内，进入到发动机水套132内的液体与发动机机体进行热交换，使发动机均匀持续升温，发动机水套132出水口管道连接水泵163，在发动机水套132内的流出的液体经过水泵163的作用回到加热器水套131内，加热器水套131和发动机水套132形成循环流体系统。

图2示出了根据本发明控制方法的一种实现形式，其具体操作流程如下：

S210：通过温度传感器140采集所需要的温度T₀,T₁,T₂，其中T₀是发动机启动时发动机水套指定温度，T₁是加热器水套入水口液体温度，T₂是加热器水套出水口液体温度。

S220、S221、S222：在温度传感器140和油泵161及水泵163之间设置控制器150，通过控制器150预设程序判断，当加热器水套入水口液体温度T₁达到发动机启动时发动机水套指定温度T₀时，控制器自动切断加热器燃油泵电源，燃油泵关闭，此时水泵继续工作，当加热器水套入水口液体温度T₁未达到发动机启动时发动机水套指定温度T₀时，加热器燃油泵导通供热，如此往复循环工作，直至发动机正常启动，低温启动时，根据加热器水套入水口温度T₁，通过计算方式计算燃油泵泵油量m₀， $m_0=\frac{A\×C_m\×(T_0-T_1)\×m}{{\mathrm{\Δ}}_C{H}^0\×\mathrm{\η}}{e}^{-0.026T_1},$ 其中C_m是所述水套内液体比热容，m是水套内液体的质量，Δ_cH⁰是燃油燃烧热，η是燃烧室热能转化为水套内液体热能的转化效率，A是常数，在本实施例中，A＝0.002，T₀＝35。

S230、S240：当加热器水套出水口液体温度与加热器水套入水口液体温度满足如下关系时，控制器对水泵进水量进行控制，当0≤|T₂-T₁|＜35时，所述水泵进水量调节至进水量低档；当35≤|T₂-T₁|＜65时，所述水泵进水量调节至进水量高档。

在另一种实施例中，燃烧室内壁设置导流板116，混合气在混合室113混合均匀后进入一级燃烧室117，助燃空气分一次风与燃油混合和二次风与燃油混合实现扩散燃烧，混合气由导流板116的作用产生回流，有助于油气的进一步混合，然后混合气经导流板进入二级燃烧室118进行进一步燃烧，使得混合气混合更均匀，燃烧更充分彻底，该构件也可由多孔槽替代。

在另一种实施例中，燃烧室外壁设置热传导片119，燃气流经燃烧室壁时，可通过热传导片把大部分热量传递到空气流通装置120及加热器水套131内，使在燃烧室内产生的热量更好的与空气及液体进行热交换。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此，在实施本发明是，可以根据使用者需求改变其结构形状大小等。

在另一种实施例中，加热器水套内设有内夹层结构133，其内部可用来填充防冻液，在低温过低时，可以防止由于温度过低水箱内水冻结的问题。

在另一种实施例中，温度传感器包括温控保护装置141和电子控制元件142，在燃烧室内温度过高时，热量没有很好的传导至空气流通装置中的流通空气和加热器水套内的液体时，可以自动切断燃烧器燃油泵电源，起到保护燃油泵的作用。

在另一种实施例中，空气流通装置的加热后暖空气出口122与驾驶室相连，加热后的暖空气可以用来提升驾驶室温度，在低温启动车辆满足驾驶室的供暖需求。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明中燃油加热器的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

如上所述，根据本发明，由于燃油器中的控制器的设置，因此具有可调控燃油泵断开与导通，同时根据启动后不同温度进而调节燃油量，进而达到了节约能耗的效果。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种车用可控燃油加热器，其特征在于，包括：

燃烧室，其外部设置有燃油泵及空气泵，所述燃油泵将燃油吸入到燃烧室内，所述空气泵将空气送入燃烧室内，油气与空气形成的混合气在燃烧室内进行燃烧，燃烧后的气体经由排气口排放到燃烧室外；

空气流通装置，其设置在燃烧室外侧，包括加热空气入口、加热后暖空气出口及空气风扇，预加热空气通过所述空气风扇吸入作用，从加热空气入口流入通过燃烧室外侧，与燃烧室进行热交换后，从加热后暖空气出口流出；

水套，其包括加热器水套及发动机水套，所述加热器水套设置燃烧室外侧，所述水套内含有循环液体，用于与所述燃烧室进行热交换，所述发动机水套设置在发动机外侧，所述燃烧器水套与所述发动机水套组成循环流体系统，通过水泵作用使水套内液体循环流动；

温度传感器，其设置在加热器水套进水口处及加热器水套出水口处，用于测量加热器水套进水口及加热器水套出水口液体温度；

控制器，其分别与所述温度传感器和所述燃油泵及所述水泵相连，根据加热器进水口液体温度变化，控制所述燃油泵的燃油量及开关，根据加热器进水口及出水口温度，控制所述水泵进水量。

2.如权利要求1所述的车用可控燃油加热器，其特征在于，所述燃烧室外侧设有热传导片结构，用于增加燃烧室与所述加热器水套内液体及所述空气流通装置内气体的热交换。

3.如权利要求1或2所述的车用可控燃油加热器，其特征在于，所述燃烧室内设有导流板，其用于将燃油和空气的混合气产生回流，有助于油气的进一步混合，促进充分燃烧。

4.如权利要求1所述的车用可控燃油加热器，其特征在于，所述加热器水套中具有内夹层结构，以用于填充防冻液。

5.如权利要求4所述的车用可控燃油加热器，其特征在于，所述温度传感器包括电子控制元件和温控保护装置。

6.如权利要求1、2、4、5中任一项所述的车用可控燃油加热器，其特征在于，所述加热后暖空气出口与驾驶室相连，用于驾驶室供暖需求。

7.一种车用可控燃油加热器的控制方法，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的控制器；其进行调节燃油泵泵油量m₀及水泵进水量，其中，计算，其中T₀是所述发动机启动时发动机水套指定温度，T₁是加热器水套进水口液体温度，C_m是所述水套内液体比热容，m是水套内液体的质量，Δ_cH⁰是燃油燃烧热，η是燃烧室热能转化为水套内液体热能的转化效率，A是常数。

8.如权利要求7所述的车用可控燃油加热器的控制方法，其特征在于，当T₁达到T₀时，所述控制器断开所述燃油泵开关，当T₁未达到T₀时，所述控制器导通所述燃油泵开关，其中T₀是发动机启动时所述发动机水套指定温度。

9.如权利要求8所述的车用可控燃油加热器的控制方法，其特征在于，所述水泵进水量按照以下方式调节：步骤一：当0≤|T₂-T₁|＜35时，所述水泵进水量调节至进水量低档；步骤二：当35≤|T₂-T₁|＜65时，所述水泵进水量调节至进水量高档；其中T₂是加热器水套出水口液体温度。