CN108915922A - 基于空气能热水泵的发动机起动预热装置 - Google Patents

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许俊峰
王步云
侯建
温刚
傅湘雨
毛玉欣
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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
    • F02N19/04—Aiding engine start by thermal means, e.g. using lighted wicks by heating of fluids used in engines
    • 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
    • F01M5/00—Heating, cooling, or controlling temperature of lubricant; Lubrication means facilitating engine starting
    • F01M5/02—Conditioning lubricant for aiding engine starting, e.g. heating
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Abstract

本发明涉及一种基于空气能热水泵的重型发动机起动预热装置，属于发动机技术领域，包括保温水箱、油底壳和冷却液水箱，还包括空气能热水泵和控制器；所述空气能热水泵与保温水箱之间有冷水回路和热水回路，所述冷水回路上设有次循环水泵；所述热水回路上设有截止阀；所述保温水箱与油底壳及冷却液水箱通过管道相通。本发明解决了现有的重型发动机起动预热锅炉结构设计复杂、消耗燃油且产生废气物污染的问题。在发动机起动时，利用增压水泵将保温水箱中的热水经管道流经油底壳底部及冷却液水箱循环加热机油和冷却液。本发明具有结构简单、避免燃油消耗、环保等优点。

Description

基于空气能热水泵的发动机起动预热装置
技术领域
本发明属于发动机技术领域，具体涉及一种基于空气能热水泵的重型发动机起动预热装置。
背景技术
在寒冷地区和严寒季节起动发动机时，由于机油粘度增高，起动阻力距增大，同时燃料汽化不良，蓄电池内阻增加，进气温度低造成压缩终了温度低于燃烧起始温度，使发动机起动困难。
为了解决冬季冷启动困难的问题，发动机都安装有冷起动辅助系统，对进气、冷却液、润滑油进行加热。目前行业内采用的常规起动预热装置主要有进气预热装置、电热塞、起动预热锅炉、起动液喷射装置以及起动减压装置等。
重型发动机一般使用起动预热锅炉作为起动预热装置，将冷却液和机油加以预热，其采用的工作原理是：通过接通电磁阀开启喷油泵至喷油器的油管，然后喷油嘴将燃油喷入炉膛，电热塞点燃，从而对锅炉水套内的水进行加热，通过循环热水加热冷却液，再用废气加热机油。这种方式复杂、浪费燃油而且会产生废气。
公开号为CN205876583U的实用新型公开了一种水冷柴油发电机组低温自启动装置，在低温环境下，首先通过蓄电池燃油加热器给蓄电池加热，提升蓄电池的温度，修正蓄电池应低温环境而造成的容量下降。同时通过循环水燃油加热器附带的水泵将柴油机机体内的冷却液抽出，通过循环水燃油加热器将其加热后再循环至柴油机机体内，以此加热柴油机机体。采用安装于柴油机进气口的电预热塞对柴油机进气进行加热，提升柴油机燃烧空气的温度。在柴油机冷却液管道上安装温控开关，以感应冷却液温度，触发控制器对低温启动装置的工作状态控制。其优点是在低温环境下，将蓄电池燃油加热器、循环水燃油加热器和电预热塞三者并用，提升柴油发电机组的低温启动性能。
类似的预热装置大多采用电加热实现预热。但是，电加热消耗过多的蓄电池电能，而且低温时电池的容量也下降，同样加剧了冷启动的困难。
近年来我国对能源利用越来越重视。空气能热水器作为一种新型高效能源装置得到了大力发展，空气能热水器又称热泵热水器，也称空气源热水器，是采用制冷原理从空气中吸收热量来加热水的“热量搬运”装置。把一种沸点为零下10多℃的制冷剂通到交换机中，制冷剂通过蒸发由液态变成气态从空气中吸收热量。再经过压缩机加压做工，制冷剂的温度就能骤升至80-120℃。而后，高温高压的制冷剂被通到储水箱中的毛细管中对水放热，最后通过节流装置的降压作用再变成低温低压的液态制冷剂，就能再次到空气中吸收热量。这样就完成了一个“加热-放热”的工作流程。
因此，将空气能热水泵运用在重型发动机起动预热锅炉装置中，会改变原有的预热方式，节约燃料，更加有利于环保。
发明内容
本发明目的就是为了解决现有技术的不足，适应国家能源环境发展趋势，而提出一种利用空气能热水泵的重型发动机起动预热装置和预热方法。
本发明的技术方案是：一种基于空气能热水泵的重型发动机起动预热装置，包括保温水箱5、油底壳7和冷却液水箱8，还包括空气能热水泵1和控制器2；所述空气能热水泵1与保温水箱5之间有冷水回路和热水回路，所述冷水回路上设有次循环水泵11；所述热水回路上设有截止阀3；所述保温水箱5与油底壳7及冷却液水箱8通过管道相通。
优选地，所述重型发动机起动预热装置还包括水温传感器4，所述水温传感器4设置在保温水箱5内部，并与空气能热水泵1连接。
优选地，在所述重型发动机起动预热装置中，所述保温水箱5与油底壳7及冷却液水箱8之间的管道上设有增压水泵6。
优选地，在所述重型发动机起动预热装置中，所述油底壳7及冷却液水箱8与保温水箱5之间的管道上设有主循环水泵10。
本发明的有益效果：空气能热水泵是通过大量转移空气中低阶的热能，消耗的电能仅仅是压缩机用来搬运空气能源所用的能量，热效率高达380％-600％，所以只需少许电量，不需要燃烧燃油，节约能源而且没有废气的产生，符合环保要求；可以保证在低温环境下正常运行；同时其具有结构简单，安全可靠，安装维护方便以及可进一步扩展等优点。
附图说明
图1是基于空气能热水泵的重型发动机起动预热装置结构示意图。
图2是冷水回路结构示意图。
图3是热水回路结构示意图。
空气能热水泵1、控制器2、截止阀3、水温传感器4、
保温水箱5、增压水泵6、油底壳7、冷却液水箱8、止回阀9、
主循环水泵10、次循环水泵11、第一渐缩段101、冷水等管径段102、
第二渐缩段103、第一渐扩段201、热水等管径段202、第二渐扩段203。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的最佳实例作进一步的描述：
如图1所示，基于空气能热水泵的重型发动机起动预热装置主要由空气能热水泵1、控制器2、保温水箱5、油底壳7和冷却液水箱8，所述空气能热水泵1由控制器2控制，所述空气能热水泵1与保温水箱5之间有冷水回路和热水回路，所述冷水回路上设有次循环水泵11；所述热水回路上设有截止阀3；所述保温水箱5与油底壳7及冷却液水箱8通过管道相通，之间设有增压水泵6，最终管道中的水又通过主循环水泵10流回保温箱中储存。空气能热水泵1与保温水箱5之间设有水温传感器4。
在低温环境时，在发动机未起动情况下，通过控制器2启动空气能热水泵的发动机起动预热装置后，次循环水泵11运转将温度较低的冷却水从保温水箱5移动到空气能热水泵1，经空气能热水泵1加热后，流入保温水箱5进行储存，保温水箱5中有水温传感器4可以检测到水温。
当发动机起动时，增压水泵6根据水流压力控制器信号进行自动起动，把保温水箱5中储存的热水一部分通入油底壳7底部加热机油，另一部分流经冷却液水箱8来加热冷却液，从而使发动机在寒冷地区和严寒季节更容易起动。当发动机起动结束后，增压水泵6自动停止工作，但空气能热水泵1照常工作，且把不断产生的热水储存在保温水箱5中，以供下一次循环。
附图2是冷水回路结构示意图，在本实施例中，所述冷水回路沿水流方向依次是第一渐缩段、冷水等管径段、第二渐缩段，所述次循环水泵11位于冷水等管径段的中部。
优选地，所述冷水回路的第一渐缩段、冷水等管径段、第二渐缩段的长度比例是1:1:1。
优选地，所述冷水回路的第一渐缩段最大管径、冷水等管径段管径、第二渐缩段最小管径的比例是1.2:1:0.8。
优选地，沿水流方向，所述冷水回路的始端位于保温水箱5的下部最低处，可防止次循环水泵11在保温水箱5中的水不满时出现吸空现象，提高次循环水泵的运行可靠性。
附图3是热水回路结构示意图，在本实施例中，所述热水回路沿水流方向依次是第一渐扩段、热水等管径段、第二渐扩段，所述截止阀3位于热水等管径段的中部。
优选地，所述热水回路的第一渐扩段、热水等管径段、第二渐扩段的长度比例是1:1:1。
优选地，所述热水回路的第一渐扩段最小管径、热水等管径段管径、第二渐扩段最大管径的比例是0.8:1:1.2，可以有效降低热水回路中水的波动，使水在进入保温水箱5后可以迅速平静，防止保温水箱中的水波动太大致使发动机水循环系统缺水导致发动机故障。

Claims (8)

1.一种基于空气能热水泵的重型发动机起动预热装置，包括保温水箱5、油底壳7和冷却液水箱8，其特征在于：还包括空气能热水泵1和控制器2；所述空气能热水泵1与保温水箱5之间有冷水回路和热水回路，所述冷水回路上设有次循环水泵11；所述热水回路上设有截止阀3；所述保温水箱5与油底壳7及冷却液水箱8通过管道相通。
2.根据权利要求1所述的基于空气能热水泵的重型发动机起动预热装置，其特征在于：还包括水温传感器4，所述水温传感器4设置在保温水箱5内部，并与空气能热水泵1连接。
3.根据权利要求1所述的基于空气能热水泵的重型发动机起动预热装置，其特征在于：所述保温水箱5与油底壳7及冷却液水箱8之间的管道上设有增压水泵6。
4.根据权利要求1所述的基于空气能热水泵的重型发动机起动预热装置，其特征在于：所述油底壳7及冷却液水箱8与保温水箱5之间的管道上设有主循环水泵10。
5.根据权利要求1所述的基于空气能热水泵的重型发动机起动预热装置，其特征在于：所述冷水回路沿水流方向依次是第一渐缩段、冷水等管径段、第二渐缩段，所述次循环水泵11位于冷水等管径段的中部。
6.根据权利要求1所述的基于空气能热水泵的重型发动机起动预热装置，其特征在于：所述热水回路沿水流方向依次是第一渐扩段、热水等管径段、第二渐扩段，所述截止阀3位于热水等管径段的中部。
7.根据权利要求5所述的基于空气能热水泵的重型发动机起动预热装置，其特征在于：所述冷水回路的第一渐缩段、冷水等管径段、第二渐缩段的长度比例是1:1:1。
8.根据权利要求6所述的基于空气能热水泵的重型发动机起动预热装置，其特征在于：所述热水回路的第一渐扩段、热水等管径段、第二渐扩段的长度比例是1:1:1。
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