CN106837653B - 一种热管燃油辅助加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明及汽车热管理方面，本发明设计出一种热管燃油辅助加热装置，旨在提高辅助加热器对驾驶舱室的预热速度和预热效率，并改善发动机冷启动性能及驾驶舱室的舒适性。该发明利用热管的超导热性能，将热管和燃油加热器相结合对驾驶舱室进行预热，并保留了对发动机冷却液水暖的预热方式。该系统安装时将热管放热端安装在相对于加热室较高的位置，热管冷却剂冷凝后依靠重力的作用回流至加热室，与传统的舱室预热方式相比不需要水泵驱动，降低了水泵的功耗，并大大的提高了预热速度和预热效率。

Description

一种热管燃油辅助加热装置

技术领域

本发明涉及汽车热管理领域，特别是涉及一种热管燃油辅助加热装置。

背景技术

发动机冷启动时，由于冷却液和润滑剂温度未达到正常水平，燃油雾化很差，混合气形成很不均匀，导致冷启动过程中，燃油的不完全燃烧严重，排放大量的未燃CO和HC。另外，由于润滑剂温度过低，润滑油可能处于凝聚和沉淀状态，零部件润滑不良，摩擦大，进而导致发动机的机械损失和零部件磨损增大，动力性经济性甚至发动机的寿命都会大大减小。此外，人们对汽车驾驶舱室的舒适性提出了更高的要求，特别在北方冬天，驾驶室温度过低，严重影响了驾驶舱室的舒适性。因此在寒冷的冬天，发动机和驾驶室的快速预热变得越来越重要。

目前发动机和驾驶舱的预热方式主要有电加热器和燃油加热器。采用电加热器预热，消耗了电池大量的电能，在一些混合动力汽车上将严重缩减电池的供电续航。采用燃油辅助加热器，其工作方式是先对冷却液进行预热，再通过管道将冷却液输向发动机和舱室，它对汽车舱室的预热效率较低，驱动冷却液经过舱室散热器也会损失一部分水泵功率。

发明内容

本发明提出了一种热管燃油辅助加热装置。实验证明热管的导热能力是铜的1500倍，利用热管的超导热性以及热管放热端冷却液冷凝后依靠重力使冷凝液回流的特性，提出了一种新型的辅助加热器装置，用以提高对发动机和舱室预热速度和预热效率以及降低冷却剂驱动泵的消耗功率，提高了资源的利用率。

一种热管燃油辅助加热装置，发动机预热采用水暖方式。利用热管的超导热性，将热管和燃油加热器相结合，通过热管对驾驶舱室进行预热。将热管放热端安装在相对于蒸发室较高的位置，以便于热管冷却剂的回流。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案予以实现，并附图说明：

一种热管燃油辅助加热装置，该装置主要由进气口1、输油管2、进油管3、助燃风扇4、排气口5、冷却液进口6、热交管器7、热管冷却剂回流口8、热管冷却剂蒸发室9、散热翅片10、热管放热端11、热管绝热段12、导热隔板13、冷却液出口14、绝热阀15、火花塞16、雾化器17、助燃风扇18、电机19、油泵20组成、保护套21、热管冷却剂蒸汽入口22、绝热防护层23、燃烧室24、换热翅片25。该热管燃油辅助加热装置，冷却液入口6和冷却液出口14接入发动机小循环，冷却液由冷却液入口6流入热交换器中进行加热，再经由冷却液出口14流出，经过绝热管管道流进发动机中，对发动机进行预热，热管冷却剂在蒸发室9吸热蒸发，经过热管绝热断12流进热管放热端11，热管放热端应安装在驾驶舱室中，并应装有暖风风扇，将热管中的热量带入驾驶舱室中，并使热管冷却剂蒸汽冷凝后回流。

所述的一种热管燃油辅助加热装置，热管冷却剂蒸发室9中冷却剂选用乙醇，并将热管抽成真空来提高热管的放热系数。

所述的一种热管燃油辅助加热装置，保证热管的保温性能，热管冷却剂蒸发室9和位于驾驶舱的热管放热端11之间应通过绝热管12来连接。

所述的一种热管燃油辅助加热装置，为提高热管的冷凝效果，热管放热端加上散热翅片10，并且应安装有暖风风扇，加快热管冷却剂的散热和冷凝。

所述的一种热管燃油辅助加热装置，为保证加热器良好的保温性能发动机冷却液输送管应具有良好的绝热性能，发动机冷却剂换热室7和热管蒸发室9壁面设置有绝热防护层23，防止热量的散失。

所述的一种热管燃油辅助加热装置，阀门15必须为绝热阀，当仅驾驶舱室需要预热时，绝热阀15关闭，热管单独工作。绝热阀15起到良好的保温性能。

所述的一种热管燃油辅助加热装置，为确保热管冷却剂良好的预热，导热隔板13应具有良好的导热性能，并形状为球面，增大预热面积。

所述的一种热管燃油辅助加热装置，热管冷却液回流口8应尽可能布置在热管冷却剂预热室9下方，保证热管冷却剂能淹没回流出口8，防止热管冷却剂蒸气由回流口倒流至热管散热端。

所述的一种热管燃油辅助加热装置，为保证发动机冷却液得到良好的预热，燃烧室外璧面设有换热肋片25，加强发动机冷却剂在换热水套中的换热。

所述的一种热管燃油辅助加热装置，安装时，热管放热端11应安装在相对于热管冷却剂蒸发室9较高的位置，热管放热端应呈S型上下排列，以便于热管冷却剂依靠重力作用回流。

所述的一种热管燃油辅助加热装置，燃烧室下部的供热装置工作原理基本上与传统燃油加热器相似，进气口1与助燃风扇4连通为燃烧提供新鲜的空气。油泵20将燃油由进油管3吸入并加压，并经由输油管2输送到雾化器中17进行雾化，火花塞19点燃空气燃油混合气，并在燃烧室24中燃烧，燃烧废气经由排气管5排出。

附图说明

图1为热管燃油辅助加热器结构图。

图2为热管冷却剂蒸发室局部放大图。

图3为图2的俯视图。

图4为热管燃油辅助加热器具体控制方法。

1—进气口 2—输油管 3—进油管 4—助燃风扇 5—排气口 6—冷却液入口 7—热交管器 8—热管冷却液回流口 9—热管冷却剂蒸发室 10—散热翅片 11—热管放热端12—热管绝热段 13—导热隔板 14—冷却液出口 15—绝热阀 16—火花塞 17—雾化器18—助燃风扇 19—电机 20—油泵 21—保护套 22—热管冷却剂蒸汽入口 23—绝热防护层 24—燃烧室 25—换热翅片 26—散热器 27—发动机 28—节温器 29—三向阀 30—热管燃油辅助加热器 31—暖风风扇 32—热管放热端 33—驾驶舱室 34—发动机冷却液水泵

具体实施方式

如附图1所示为辅助加热器结构示意图，该装置由进气口1、输油管2、进油管3、助燃风扇4、排气口5、冷却液入口6、热交管器(水套)7、热管冷却剂蒸发室9、散热翅片10、热管放热端11、热管绝热段12、冷却液出口14、绝热阀15、火花塞16、雾化器17、助燃风扇18、电机19、油泵20、保护套21、热管冷却剂蒸汽入口22、绝热防护层23、燃烧室24、换热翅片25组成。绝热阀15可以控制是否对发动机预热，当发动机达到正常温度时，关闭绝热阀15，此时只有热管端放热，对驾驶舱室预热。驾驶舱室的温度调节可以通过改变油泵的功率或者驾驶舱室中暖风风扇转速来控制，当驾驶舱室需要较高的温度时，增加油泵的功率，使更多的燃油喷入燃烧室中，燃烧放出更多的热量，更多的热量被带入热管放热端。当发动机温度过高时，辅助加热器关闭，用发动机冷却液对驾驶舱室进行加热，以便合理的利用发动机的能量，提高能量的利用率。热管放热端应安装在相对于蒸发室较高的位置，保证了热管冷却剂冷凝后依靠重力的作用回流至蒸发室，热管放热端加上散热翅片10，并且应安装有暖风风扇，增加热管散热端的散热和冷凝，并将热管散热端的热量带入驾驶舱室中。

如附图2所示为热管冷却剂换热室局部放大图。导热隔板13具有良好的导热性能，导热隔板做成球面的，增大热管冷却剂蒸发室9的预热面积。热管冷却液回流口8应安装在蒸发室的下端，保证热管冷却剂液面淹没回流口，防止热管冷却剂蒸汽倒流，换热室璧面应设有绝热防护层23，增加了换热室的保温性能，防止热量的散失，冷却液换热室应加工有肋片25，增加换热效率。

该辅助加热装置，不仅能应用在传统汽车发动机上，而且能应用在混合动力汽车上。如附图4所示为热管燃油辅助加热器在混合动力汽车上的一种具体控制策略。将热管燃油辅助加热器冷却液出口、入口端串联到发动机小循环中，将热管放热端安装在驾驶舱中。模式一，当室外温度过低时，发动机27和舱室33都需要需要进行预热，此时节温器28把发动机小循环通道打开，三向阀29将发动机27和热管燃油辅助加热器30通道打开，热管燃油辅助加热器工作，发动机冷却液由热管燃油辅助加热器加热，在水泵34驱动作用下对发动机进行预热，同时热管将热量传送到驾驶室工作对驾驶舱室进行预热。模式二，随着发动机启动后温度不断的上升，当发动机温度过热，需要对发动机进行散热，可以利用发动机的余热对驾驶舱室供热，此时辅助加热器不工作，三向阀将发动机和驾驶舱室通路打开，在水泵的驱动下，发动机冷却液对驾驶舱室进行预热。模式三，发动机过热时但驾驶舱室不需要加热时，节温器将发动机的大循环打开，发动机冷却液进入散热器中散热。模式四，电机驱动模式下，发动机不工作，驾驶舱室需要供热时，此时三向阀关闭，热管燃油加热器只有热管端32工作，对驾驶舱室供热。

Claims (4)

1.一种热管燃油辅助加热装置，其特征在于它包括进气口(1)、输油管(2)、进油管(3)、助燃风扇(4)、排气口(5)、冷却液入口(6)、热交管器(7)、热管冷却剂回流口(8)、热管冷却剂蒸发室(9)、散热翅片(10)、热管放热端(11)、热管绝热段(12)、导热隔板(13)、冷却液出口(14)、绝热阀(15)、火花塞(16)、雾化器(17)、助燃风扇(18)、电机(19)、油泵(20)、保护套(21)、热管冷却剂蒸汽入口(22)、绝热防护层(23)、燃烧室(24)、换热翅片(25)组成；所述保护套(21)套体上设置有排气口(5)和进气口(1)，前端设置有电机(19)和油泵(20)，所述油泵(20)连接有进油管(3)和输油管(2)，所述输油管(2)连接雾化器(17)，所述保护套(21)套内设置有导热隔板(13)、热交管器(7)、燃烧室(24)、雾化器(17)、助燃风扇(4)、助燃风扇(18)，所述燃烧室(24)的前端设置有雾化器(17)和助燃风扇(4)、(18)，燃烧室(24)后端设置有热交管器(7)，燃烧室(24)设置有火花塞(16)，所述热交管器(7)内侧包括换热翅片(25)、导热隔板(13)，热交管器(7)外侧由绝热防护层(23)包裹，所述绝热防护层(23)上设有开口连接冷却液入口(6)和冷却液出口(14)，所述冷却液出口(14)上设置有绝热阀(15)，绝热防护层(23)与导热隔板(13)形成热管冷却剂蒸发室(9)，所述热管冷却剂蒸发室(9)连接有热管冷却剂回流口(8)和热管冷却剂蒸汽入口(22)，所述热管冷却剂回流口(8)和热管冷却剂蒸汽入口(22)之间通过热管绝热段(12)串联有热管放热端(11)，所述热管放热端(11)外侧设置有散热翅片(10)；

所述热管放热端(11)安装在相对于热管冷却剂蒸发室(9)较高的位置。

2.根据权利要求1所述的一种热管燃油辅助加热装置，其特征在于它结合了燃油加热器和热管，改变了对驾驶舱室的预热方式，通过燃油加热器对热管加热，再由热管对驾驶舱室的进行预热，利用热管的超导热性能，大大的提高了辅助加热器对驾驶舱室的预热效率和预热速度,提高了资源的利用率。

3.根据权利要求1所述的一种热管燃油辅助加热装置，其特征在于将发动机冷却液加热室和热管冷却液蒸发室用球面导热隔板隔开。

4.根据权利要求1所述的一种热管燃油辅助加热装置，其特征在于将热管冷却液回流口安装在热管冷却剂蒸发室下方，使冷却剂淹没回流口，防止热管冷却剂蒸汽倒流。