CN105089902B - 车辆预热启动和环境管控装置及其管控方法 - Google Patents

Abstract

车辆预热启动和环境管控装置及其管控方法。现有车辆加温系统和环境控制系统互不关联集成，系统冗余大，造成现有设备体积重量大，能耗高。本发明的组成包括：增压器（7），增压器与燃烧室（14）连接，燃烧室与一号换热器（12）连接，一号换热器与热涡轮（9）连接，热涡轮与二号换热器（13）、发电机（8）连接，发电机与蓄电池（1）连接，蓄电池与电动机（2）连接，电动机与供冷系统压气机（3）连接，供冷系统压气机与供冷系统换热器（4）连接，供冷系统换热器与供冷系统冷涡轮（5）连接，蓄电池为润滑油泵（6）、燃油泵（15）、采暖风机（11）、循环水泵（16）供电。本发明用于车辆动力和环控领域。

Description

车辆预热启动和环境管控装置及其管控方法

技术领域：

本发明涉及一种车辆预热启动和环境管控装置及其管控方法。

背景技术：

车辆启动加温是车辆领域的重要技术之一。车辆在低温环境中待命时，需要有一套辅助的加热设备来对发动机循环水进行加热，从而达到预热发动机，实现发动机在低温环境中即时启动的目的。

传统的辅助加热采用加温锅等小型锅炉设备，通过燃油与空气直接燃烧产生的高温燃气对循环水进行加热。蓄电池提供电量驱动送风机和燃油泵转动，将助燃空气送入加温锅，同时燃油泵供给的燃油与助燃空气混合，在加温锅内充分燃烧后产生的燃气，经过换热器将热量传给循环水，燃烧烟气由排烟口排出。水泵由蓄电池提供电量驱动，循环水由水泵进口吸入，经出水口进入换热器进水管，经换热器加热后进入主循环系统加热发动机。采暖风机由蓄电池驱动，吹动换热器附近热空气进入驾驶室供暖。其中，送风机、燃油泵、循环水泵等设备均需要消耗蓄电池的电能，因此，一旦蓄电池电量不足，该加热系统便无法工作，发动机在低温环境下的正常启动也无法得到保障。同时，现有车辆的环境控制系统大多采用压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀和循环风机等组成的压缩制冷，并且要使用制冷剂进行循环，结构复杂，体积重量大，制造成本高，并且使用含氟制冷剂也不符合环保要求。车辆加温系统和环境控制系统互不关联集成，系统冗余大，造成现有设备体积重量大，能耗高。

发明内容：

本发明的目的是提供一种车辆预热启动和环境管控装置及其管控方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种车辆预热启动和环境管控装置，其组成包括：增压器，所述的增压器与燃烧室连接，所述的燃烧室与一号换热器连接，所述的一号换热器与热涡轮连接，所述的热涡轮与二号换热器、发电机连接，所述的发电机与蓄电池连接，所述的蓄电池与电动机连接，所述的电动机与供冷系统压气机连接，所述的供冷系统压气机与供冷系统换热器连接，所述的供冷系统换热器与供冷系统冷涡轮连接，所述的蓄电池为润滑油泵、燃油泵、采暖风机、循环水泵供电，所述的燃油泵与所述的燃烧室连接，所述的采暖风机与所述的一号换热器连接，所述的循环水泵与所述的二号换热器连接，所述的热涡轮外设有热涡轮水套。

一种所述的车辆预热启动和环境管控装置的管控方法，增压器将吸入的空气加压生成压缩空气，输入燃烧室，与燃油泵提供的燃油混合后点火燃烧生成高温燃气，高温燃气先经过一号换热器，加热其中的循环水进行热量换热，再输入热涡轮做工后进入二号换热器，加热二号换热器中的循环水，最终排出燃烧尾气，为发动机主循环系统提供启动所用的加温热水，采暖风机输送经过一号换热器加热的热空气，为车辆驾驶舱供热；

循环水的流动是从水泵输出，经过二号换热器，再经过热涡轮水套，最后经过一号换热器，为发动机主循环系统提供启动所用的加温热循环水；

热涡轮旋转做功，带动发电机发电，发电机发的电为蓄电池充电，电动机利用蓄电池的电能，驱动供冷系统压气机，压气机产生的高压空气经过供冷系统换热器回冷之后，输入供冷系统冷涡轮，压缩空气在供冷系统冷涡轮中膨胀做功后，气体温度降低可作为冷源，为车辆驾驶舱供冷和除湿，蓄电池电能驱动润滑油泵、燃油泵、水泵、采暖风机。

本发明的有益效果：

本发明在寒冷季节和地区，可以利用燃烧室-热涡轮-涡轮换热器方式，通过增压器、燃烧室、热涡轮和换热器，实现车辆启动加温功能，回收利用排气热量，实现车辆环境供热功能；在潮湿炎热的季节和地区，可以通过发电机-蓄电池-电动机-冷透平的方式，通过电动机、供冷系统压气机和冷涡轮，提供制冷和除湿，实现车厢温度和湿度调节。

本发明利用增压器-热涡轮-发电机-蓄电池-电动机的方式实现发电、蓄电和供电的需求，与传统加温锅式的车辆启动加温系统相比，具有自身提供电能的能力，避免了由于蓄电池电量不足，加热系统便无法工作，发动机在低温环境下的难以正常启动的问题。

本发明由于进入燃烧室里的空气是经过压气机压缩的高压空气，在燃烧室里实现了增压燃烧；高压气体进入燃烧室，空气密度增加使燃烧室容积热负荷大大提高，强化了燃烧室内传热，提高了燃烧效率，燃烧室体积相对于传统的加温锅大大减小；高温部件实现水套包覆，降低了对安装布置的限制，提高了安全性；采用高效紧凑的换热器，也使得系统结构紧凑、热效率高、体积小、重量轻。

本发明提供的车辆启动加温和环境控制装置系统实现了冷热电供能的集成，突破了国内车辆启动加温和环境控制冷热电功能系统耦合集成化的技术瓶颈，通过将加温系统、电气系统和供冷系统进行结构集成，实现了冷、热、电并供，满足了车辆启动加温和驾驶舱环境控制需求，极大地提高了能源的综合利用效率，节约了车辆发动机舱的空间，具有适应性强、体积小、重量轻、可控性好等优点，可广泛应用于军用坦克装甲车辆、民用重型汽车、工程车辆和家用车辆，具有良好的经济性和社会效益。

附图说明：

附图1是本发明的系统原理图。

具体实施方式：

实施例1：

一种车辆预热启动和环境管控装置，其组成包括：增压器7，所述的增压器与燃烧室14连接，所述的燃烧室与一号换热器12连接，所述的一号换热器与热涡轮9连接，所述的热涡轮与二号换热器13、发电机8连接，所述的发电机与蓄电池1连接，所述的蓄电池与电动机2连接，所述的电动机与供冷系统压气机3连接，所述的供冷系统压气机与供冷系统换热器4连接，所述的供冷系统换热器与供冷系统冷涡轮5连接，所述的蓄电池为润滑油泵6、燃油泵15、采暖风机11、循环水泵16供电，所述的燃油泵与所述的燃烧室连接，所述的采暖风机与所述的一号换热器连接，所述的循环水泵与所述的二号换热器连接，所述的热涡轮9外设有热涡轮水套10。

实施例2：

一种实施例1所述的车辆预热启动和环境管控装置的管控方法，增压器7将吸入的空气加压生成压缩空气，输入燃烧室14，与燃油泵15提供的燃油混合后点火燃烧生成高温燃气，高温燃气先经过一号换热器12，加热其中的循环水进行热量换热，再输入热涡轮9做工后进入二号换热器13，加热二号换热器13中的循环水，最终排出燃烧尾气，为发动机主循环系统提供启动所用的加温热水，采暖风机11输送经过一号换热器12加热的热空气，为车辆驾驶舱供热；

循环水的流动是从水泵16输出，经过二号换热器13，再经过热涡轮水套10，最后经过一号换热器12,之后，为发动机主循环系统提供启动所用的加温热循环水；

热涡轮9旋转做功，带动发电机8发电，发电机8发的电为蓄电池1充电，电动机2利用蓄电池1的电能，驱动供冷系统压气机3，压气机产生的高压空气经过供冷系统换热器4回冷之后，输入供冷系统冷涡轮5，压缩空气在供冷系统冷涡轮5中膨胀做功后，气体温度降低可作为冷源，为车辆驾驶舱供冷和除湿，蓄电池1电能驱动润滑油泵6、燃油泵15、水泵16、采暖风机11。

Claims (2)

1.一种车辆预热启动和环境管控装置，其组成包括：增压器，其特征是：所述的增压器与燃烧室连接，所述的燃烧室与一号换热器连接，所述的一号换热器与热涡轮连接，所述的热涡轮与二号换热器、发电机连接，所述的发电机与蓄电池连接，所述的蓄电池与电动机连接，所述的电动机与供冷系统压气机连接，所述的供冷系统压气机与供冷系统换热器连接，所述的供冷系统换热器与供冷系统冷涡轮连接，所述的蓄电池为润滑油泵、燃油泵、采暖风机、循环水泵供电，所述的燃油泵与所述的燃烧室连接，所述的采暖风机与所述的一号换热器连接，所述的循环水泵与所述的二号换热器连接，所述的热涡轮外设有热涡轮水套，循环水泵输出的循环水先进入二号换热器，然后进入热涡轮水套，再进入一号换热器，最后进入热循环水系统进行放热。

2.一种权利要求1 所述的车辆预热启动和环境管控装置的管控方法，其特征是：增压器将吸入的空气加压生成压缩空气，输入燃烧室，与燃油泵提供的燃油混合后点火燃烧生成高温燃气，高温燃气先经过一号换热器，加热其中的循环水进行热量换热，再输入热涡轮做工后进入二号换热器，加热二号换热器中的循环水，最终排出燃烧尾气，为发动机主循环系统提供启动所用的加温热水，采暖风机输送经过一号换热器加热的热空气，为车辆驾驶舱供热；

循环水的流动是从水泵输出，经过二号换热器，再经过热涡轮水套，最后经过一号换热器，为发动机主循环系统提供启动所用的加温热循环水；

热涡轮旋转做功，带动发电机发电，发电机发的电为蓄电池充电，电动机利用蓄电池的电能，驱动供冷系统压气机，压气机产生的高压空气经过供冷系统换热器回冷之后，输入供冷系统冷涡轮，压缩空气在供冷系统冷涡轮中膨胀做功后，气体温度降低可作为冷源，为车辆驾驶舱供冷和除湿，蓄电池电能驱动润滑油泵、燃油泵、水泵、采暖风机。