CN106321322A - 工程车辆一体化辅机电站寒区预热系统 - Google Patents

工程车辆一体化辅机电站寒区预热系统 Download PDF

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王义春
贾润泽
张西龙
万锐
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    • F02N19/00—Starting aids for combustion engines, not otherwise provided for
    • F02N19/02—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks
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    • F02N19/10—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks by heating of fluids used in engines by heating of engine coolants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
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Abstract

本发明设计了一种可以在极寒条件下实现冷启动的工程车辆一体化辅机电站寒区预热系统，属于工程车辆冷却传热技术领域。该系统采用一体化的设计思想，将辅机电站和预热系统中的电动水泵设计为一体，在辅机电站自带的燃气轮机带动发电机正常工作的同时，利用电动水泵驱动燃气轮机的高温冷却水进行循环，并通过专门回路对车辆动力系统中的所有机油和冷却液进行预热，从而实现工程车辆在寒区环境中正常启动。由于其结构紧凑，能效比高，成本较低，使用方便，因此对工程车辆在寒区条件的冷启动具有重要的使用价值。

Description

工程车辆一体化辅机电站寒区预热系统
技术领域
本发明涉及一种适用于工程车辆寒区启动的一体化辅机电站寒区预热系统，属于工程车辆冷却传热技术领域，特别涉及动力系统冷却部件的强化冷却散热技术。
背景技术
工程车辆柴油机在冬季低温条件下能否迅速起动，是决定工程车辆机动性的一个重要指标，同时也是一个迫切需要得到解决的重要问题。多年来，世界各国都在减少低温起动时间上采取了各种措施，如发动机进气加热、电预热起动、利用起动液(乙醚或其他燃烧液为基础配制成的特殊液体)喷入进气管改善燃油着火条件等。
其中，发动机进气加热的原理是通过在柴油机的进气管内装有电热塞或者火焰加热器，部分车辆在柴油机的进气歧管内燃烧少量燃料来预热进气气流，提高柴油机压缩终点温度。这种方式需要人员专门的操作，自动化程度低，预热时间长，危险性高。电预热起动的工作原理是在柴油机冷却系中安装加热器，以加热柴油机的冷却液，使其整体温升，从而减少气缸与活塞之间、轴承等摩擦副的摩擦与磨损，减少柴油机冷启动时的启动阻力矩。但这种方式需要车辆新增专门的加热设备，且破坏原有冷却系统的安装布置。同时，对于只安装有机械水泵的传统工程车辆而言，冷却液的循环需要内燃机的驱动，因而在起动初期，燃油经济性差，机械损失大。最后，在寒区条件下，车辆的润滑油粘度增加，润滑效果变差，此时起动会给发动机带来极大的危害，使动力总成严重磨损，因而利用改善燃油条件的启动方法，往往弊大于利，因此很少使用。
液体加热器循环系统是近年来新采用的一种低温起动辅助方式，与电加热启动方法类似，该循环系统也是对冷却液进行加热，但加热方式和工作过程不尽相同。液体加热循环系统是通过液体加热器附带的水泵将发动机机体内的冷却液抽出，通过液体加热器将其加热后再循环至发动机机体内，使发动机机体温度均匀升高，达到低温条件下起动发动机的目的。相比于其它低温启动方法，此方法对原动力系统的破坏最小、冷启动时间较短，且循环加热使得动力系统整体均匀温升，有效的避免了局部热应力的产生，提高了系统的可靠性。然而，此方法往往需要增加新的加热设备(加热器)和循环设备(水泵)，因而成本较高，系统较为复杂，且动力舱空间紧促，布置困难。通过以上回顾不难发现，工程车辆寒区低温冷启动仍面临着不少困难，因此迫切需要新的解决方案。
发明内容
针对工程车辆在寒区启动难的问题，本发明的目的是提出一种全新的寒区预热系统，该系统采用一体化的设计思想，将辅机电站和预热系统中的电动水泵设计为一体，在辅机电站自带的燃气轮机带动发电机正常工作的同时，利用电动水泵驱动燃汽轮机的高温冷却水进行循环，并通过专门回路对车辆动力系统中的所有机油和冷却液进行预热，从而实现工程车辆在寒区环境中正常启动。
具体工作原理是：辅机电站自带有燃气轮机和发电机，在燃气轮机正常启动并带动发电机工作时，燃气轮机燃烧室内燃烧产生大量的热量，其中相当部分用于做功外，其余部分热量将会传递给燃烧室周围换热器中的冷却水，受热后的高温冷却水通过动力水泵加以循环，并通过专门回路分别进入气-液热交换器，经空-油、空-水热交换器将热量传给机油或冷却液，机油和冷却液受热并通过自然循环预热机体内全部冷却液和油箱内全部机油，余热冷却水经气-液热交换器后回到辅机电站室，经热交换后再次升温，继续预热机油和冷却液，如次反复循环，直到机油和冷却液温度达到预设值为止。
本发明中的一体化辅机电站寒区预热系统与传统的加温系相比，具有如下优点：
1、功能一体化设计，成本较低，能效比高。与传统的安装加热器的预热系统相比，该系统只需要在原有辅机电站的基础上增加一个电动水泵，既不仅能实现工程车辆的寒区启动，又可以对燃气轮机进行循环冷却。因此成本较低，能效比高。
2、结构一体化设计，空间利用率高。与传统的安装加热器的预热系统相比，该系统将电动水泵与辅机电站合为一体，即降低了成本，又节约了空间。
3、该系统中的气—液热交换器，结构紧凑,抗震性能好，换热效率高。热交换器采用的是气-液两侧换热效率都比较高的板翅式热交换器，该类型换热器结构紧凑，抗震性能好。
本发明的具体结构由附图1给出。
附图说明
附图1为辅机电站低温预热工作原理图；
具体实施方式
如附图1所示，辅机电站中的燃气轮机带动发电机正常工作，燃气轮机燃烧产生的部分热量通过周围的换热器传递给冷却水，大量的高温冷却水在电动水泵的驱动下通过专门回路分别进入各自的气-液热交换器。经空-油、空-水热交换器将热量传给机油或冷却液，机油和 冷却液受热并通过自然循环预热机体内全部冷却液和油箱内全部机油。余热冷却水经气-液热交换器后回到辅机电站室，经热交换后再次升温，继续预热机油和冷却液，如次反复循环，直到机油和冷却液温度达到预设值为止。

Claims (4)

1.一种工程车辆一体化辅机电站寒区预热系统，该系统采用一体化的设计思想，将辅机电站和预热系统中的电动水泵设计为一体，在辅机电站自带的燃气轮机带动发电机正常工作的同时，利用电动水泵驱动燃气轮机的高温冷却水进行循环，并通过专门回路对车辆动力系统中的所有机油和冷却液进行预热，从而实现工程车辆在寒区环境中正常启动。
2.根据权利要求1所述的一种工程车辆一体化辅机电站寒区预热系统，其特征在于将辅机电站和预热系统中的电动水泵设计为一体，并放置于辅机电站室内。
3.根据权利要求2所述的一种工程车辆一体化辅机电站寒区预热系统，其特征在于燃气轮机燃烧室内的燃烧对周围换热器中的循环冷却水进行加热，产生的高温冷却水通过循环回路分别进入气-液热交换器，经空-油、空-水热交换器将热量传给机油或冷却液，机油和冷却液受热并通过自然循环预热机体内全部冷却液和油箱内全部机油。
4.根据权利要求3所述的一种工程车辆一体化辅机电站寒区预热系统，其特征在于高温冷却水经过气-液热交换器后，余热冷却水回到辅机电站室内换热器中，经燃烧室加热再次升温后，继续预热机油和冷却液，如此反复循环，直到机油和冷却液温度达到预设值为止。
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