CN108979786A - 一种发动机在极低温度环境下的外部辅助系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机在极低温度环境下的外部辅助系统。该辅助系统包括有强制循环式水预热器和热交换器，强制循环式水预热器的进口与发动机水泵真空侧水管相连通，热交换器的冷却水进口与强制循环式水预热器的出口相连通，热交换器的机油进口通过电动预供油泵、三通阀与发动机机油底壳连通，三通阀的另一端与发动机机油滤清器相连，热交换器的机油出口与发动机机油底壳内相连通。本发明可以防止发动机冷却水、机油冻结，保护发动机零部件，并具有起动性能好、发动机加载等待时间短的特点。

Description

一种发动机在极低温度环境下的外部辅助系统

技术领域

本发明属于汽车发动机技术领域，尤其涉及一种发动机在极低温度环境下的外部辅助系统。

背景技术

汽车在温度低于-30℃的环境行驶时，如不采取相应的措施会造成发动机内的冷却液结冰，机油凝固等现象，影响发动机的正常使用。

常规的发动机预热系统只能对发动机内部冷却水进行加热且使发动机内冷却水始终保持在要求的范围内，避免由于环境温度过低发动机内部冷却水容易结冰，冻裂气缸盖、机体等发动机零部件，但不能对发动机机油进行加热；有些发动机在发动机油底壳安装加热棒对发动机机油进行加热，但由于油底壳内机油处于静止状态，加热效率低下；且发动机起动成功加载时，发动机对机油和冷却水温度都有严格要求，在极低温度环境短时间仅依靠发动机空载做功产生热量使机油温度、冷却水温度达到加载要求是不可能的。

此外为了使发动机各摩擦副在良好的润滑状态下起动，降低发动机各摩擦副磨损，提高发动机的可靠性，延长发动机的使用寿命，还需在发动机起动前，向发动机的各摩擦副注入机油，使各摩擦副在发动机起动运转之初就有一定的机油润滑。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种发动机在极低温度环境下的外部辅助系统。

本发明采用的技术方案如下：

一种发动机在极低温度环境下的外部辅助系统，所述的外部辅助系统具有用以对发动机本身的冷却水进行预热的强制循环式水预热器；所述强制循环式水预热器的进口与发动机水泵真空侧水管相连通，对进入强制循环式水预热器的冷却水进行加热，使其保持在所要求的范围内；所述发动机水泵真空侧水管为发动机本身冷却水管路，与发动机机带水泵吸入口相连；所述的外部辅助系统还设置有用以对机油进行加热的热交换器；所述的热交换器具有冷却水进口、冷却水出口、机油进口、机油出口；热交换器所述的冷却水进口与所述强制循环式水预热器的出口相连通；热交换器所述的机油进口与发动机机油底壳连通，并在机油进口与发动机机油底壳之间的连接管路上设置电动预供油泵，通过所述的电动预供油泵将发动机机油底壳内的机油泵入所述的热交换器内，在热交换器内与经过预热的冷却水进行换热，在发动机待机时对发动机内的机油进行预热；所述的电动预供油泵与机油进口之间设置有三通阀；所述三通阀的另一端与发动机机油滤清器相连；所述的三通阀与电动预供油泵之间设置有单向阀；所述的热交换器所述的机油出口与发动机机油底壳内相连通，经过预热后的机油在电动预供油泵的作用下泵入发动机机油滤清器内，为发动机的启动提供预热后的机油，使发动机在极低温度环境下快速启动；热交换器所述的冷却水出口连通发动机水泵压力侧水管；所述发动机水泵压力侧水管为发动机本身冷却水管路，与发动机机带水泵出口相连。

所述的发动机水泵真空侧水管通过连接管路Ⅰ与截止阀Ⅰ连接；截止阀Ⅰ通过连接管路Ⅱ与强制循环式水预热器连接；所述的强制循环式水预热器通过连接管路Ⅲ与热交换器的冷却水进口连接；热交换器的冷却水出口通过连接管路Ⅳ与截止阀Ⅱ连接；截止阀Ⅱ通过连接管路Ⅴ与发动机水泵压力侧水管连接；所述的发动机油底壳通过连接管路Ⅵ与电动预供油泵连接；所述的电动机油预供泵通过连接管路Ⅶ与单向阀连接；所述的单向阀通过连接管路Ⅷ与三通阀连接；所述的三通阀通过连接管路Ⅸ与热交换器机油进口连接，通过连接管路Ⅺ与发动机机油滤清器；热交换器机油出口通过连接管路Ⅹ与发动机油底壳连接。截止阀Ⅰ、截止阀Ⅱ在外部辅助系统不工作状态时均处于关闭状态，截止阀两端连接管路不连通；三通阀处于关闭状态时，连接管路Ⅷ与连接管路Ⅸ处于连通状态，连接管路Ⅷ与连接管路Ⅺ处于关闭状态，三通阀处于打开状态时，连接管路Ⅷ与连接管路Ⅸ处于关闭状态，连接管路Ⅷ与连接管路处于连通状态。

本发明所述的一种发动机在极低温度环境下的外部辅助系统特点是：1、可对发动机冷却水、机油进行加热并保持在要求范围，防止发动机冷却水、机油冻结，保护发动机零部件；2、机油进行加热后机油粘度下降，再进行发动机预润滑，发动机起动性能好；3、发动机起动时，冷却水、机油均处于较高温度，减少发动机加载等待时间。

附图说明

图1为本发明的结构原理图。

其中：1、发动机水泵真空侧水管；2、连接管路Ⅰ；3、截止阀Ⅰ；

4、连接管路Ⅱ；5、强制循环式水预热器；6、连接管路Ⅲ；7、热交换器；

8、连接管路Ⅳ；9、截止阀Ⅱ；10、连接管路Ⅴ；11、发动机水泵压力侧水管；12、发动机油底壳；13、连接管路Ⅵ；14、电动预供油泵；15、连接管路Ⅶ；16、单向阀；17、连接管路Ⅷ；18、三通阀；19、连接管路Ⅸ；20、连接管路Ⅹ；21、连接管路Ⅺ；22、发动机机油滤清器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述：

如图1所示，一种发动机在极低温度环境下的外部辅助系统，所述的外部辅助系统具有用以对发动机本身的冷却水进行预热的强制循环式水预热器5；所述强制循环式水预热器5为现有技术中已有的结构，主要由电动水泵、加热组件、温度控制器、单向止回阀等组成，该实施例中所述的强制循环式水预热器5采用泰州市成功电器制造有限公司生产的信号为CHT-9.0/380.000.00的强制循环式水预热器，为该极低温度环境发动机外部辅助系统水路动力、加热单元，为冷却水在管路中流动提供动力，并对进入预热器的冷却水进行自动控制加热，使进入预热器的冷却水温度始终保持在要求范围内；所述强制循环式水预热器5的进口与发动机水泵真空侧水管1相连通，对进入强制循环式水预热器的冷却水进行加热，使其保持在所要求的范围内；所述发动机水泵真空侧水管1为发动机本身冷却水管路，与发动机机带水泵吸入口相连；所述的外部辅助系统还设置有用以对机油进行加热的热交换器7；所述的热交换器7具有冷却水进口、冷却水出口、机油进口、机油出口；热交换器7所述的冷却水进口与所述强制循环式水预热器5的出口相连通；热交换器7所述的机油进口与发动机机油底壳12连通，并在机油进口与发动机机油底壳12之间的连接管路上设置电动预供油泵14，通过所述的电动预供油泵14将发动机机油底壳内的机油泵入所述的热交换器7内，在热交换器内与经过预热的冷却水进行换热，在发动机待机时对发动机内的机油进行预热；所述的电动预供油泵14与机油进口之间设置有三通阀18；所述三通阀18的另一端与发动机机油滤清器22相连；所述的三通阀18与电动预供油泵14之间设置有单向阀16；所述热交换器7的机油出口与发动机机油底壳21内相连通，经过预热后的机油在电动预供油泵14的作用下泵入发动机机油滤清器22内，为发动机的启动提供预热后的机油，使发动机在极低温度环境下快速启动；热交换器7所述的冷却水出口连通发动机水泵压力侧水管11；所述发动机水泵压力侧水管11为发动机本身冷却水管路，与发动机机带水泵出口相连。

所述的发动机水泵真空侧水管1通过连接管路Ⅰ2与截止阀Ⅰ3连接；截止阀Ⅰ3通过连接管路Ⅱ4与强制循环式水预热器5连接；所述的强制循环式水预热器5通过连接管路Ⅲ6与热交换器7的冷却水进口连接；热交换器7的冷却水出口通过连接管路Ⅳ8与截止阀Ⅱ9连接；截止阀Ⅱ9通过连接管路Ⅴ10与发动机水泵压力侧水管11连接；所述的发动机油底壳12通过连接管路Ⅵ13与电动预供油泵14连接；所述电动机油预供泵14为该极低温度环境发动机外部辅助系统油路动力单元，提供机油在管道内流动的动力；所述的电动机油预供泵14通过连接管路Ⅶ15与单向阀16连接；所述的单向阀16通过连接管路Ⅷ17与三通阀18连接；所述的三通阀18通过连接管路Ⅸ19与热交换器7的机油进口连接，通过连接管路Ⅺ21与发动机机油滤清器22连通；热交换器7的机油出口通过连接管路Ⅹ20与发动机油底壳22连接；所述的截止阀Ⅰ3、截止阀Ⅱ9在外部辅助系统不工作状态时均处于关闭状态，截止阀Ⅰ3、截止阀Ⅱ9两端连接管路不连通；三通阀18处于关闭状态时，连接管路Ⅷ17与连接管路Ⅸ19处于连通状态，连接管路Ⅷ17与连接管路Ⅺ21处于关闭状态，三通阀18处于打开状态时，连接管路Ⅷ17与连接管路Ⅸ19处于关闭状态，连接管路Ⅷ17与连接管路Ⅺ21处于连通状态。

所述单向阀16是防止预润滑系统中机油反方向流动的阀门；所述三通阀18主要作用是控制机油流向，根据三通阀18开启状态选择机油流经管道；所述发动机机油滤清器22为预润滑系统机油过滤单元，与发动机主油道相连接，防止杂质进入发动机主油道；发动机水泵真空侧水管1通过连接管路Ⅰ2与截止阀Ⅰ3连接；截止阀Ⅰ3通过连接管路Ⅱ4与强制循环式水预热器5连接；强制循环式水预热器5通过连接管路Ⅲ6与热交换器7冷却水进口连接；热交换器冷7却水出口通过连接管路Ⅳ8与截止阀Ⅱ9连接；截止阀Ⅱ9通过连接管路Ⅴ10与发动机水泵压力侧水管11连接；发动机油底壳12通过连接管路Ⅵ13与电动机油预供泵14连接；电动机油预供泵14通过连接管路Ⅶ15与单向阀16连接；单向阀16通过连接管路Ⅷ17与三通阀18连接；三通阀18通过连接管路Ⅸ19与热交换器7机油进口连接，通过连接管路Ⅺ21与发动机机油滤清器22；热交换器7机油出口通过连接管路Ⅹ与发动机油底壳12连接；截止阀Ⅰ3、截止阀Ⅱ9在外部辅助系统不工作状态时均处于关闭状态，截止阀两端连接管路不连通；三通阀18处于关闭状态时，连接管路Ⅷ17与连接管路Ⅸ19处于连通状态，连接管路Ⅷ17与连接管路Ⅺ21处于关闭状态，三通阀18处于打开状态时，连接管路Ⅷ17与连接管路Ⅸ21处于关闭状态，连接管路Ⅷ17与连接管路21处于连通状态。

发动机在极低温度地带处于待机状态时对发动机冷却水、机油进行加热，防止冷却水、机油结冰，首先打开系统中的截止阀Ⅰ3、截止阀Ⅱ9，系统中的三通阀18处于关闭状态；起动强制循环式水预热器5及电动预供油泵14，由于强制循环式水预热器5水泵的驱动，冷却水由发动机真空侧水管1抽出，依次流经连接管路Ⅰ2、截止阀Ⅰ3、连接管路Ⅱ4进入强制循环式水预热器5，当进入预热器的冷却水温度低于预先设定数值时，电气部分将自动控制加热工作；经过加热的冷却水经连接管路Ⅲ6由热交换器7冷却水进口进入热交换器7，在热交换器7内与流入热交换器7内机油进行热交换，完成热交换的冷却水由热交换器7冷却水出口流出，依次流经连接管路Ⅳ8、截止阀Ⅱ9、连接管路Ⅴ10进入发动机水泵压力侧水管，发动机内部水在强制循环式水预热器5驱动下沿发动机本身冷却水管路流动，当冷却水流至发动机真空侧水管1就会重复上述循环过程，当进入预热器的冷却水温度达到预先设定数值时，电气部分将自动控制装置停止加热，从而使进入预热器的冷却水温度始终保持在要求范围内；由于电动预供油泵14的驱动力，机油由发动机油底壳12被抽出，机油依次通过连接管路Ⅵ、电动机油预供泵14、连接管路Ⅶ15、单向阀16、连接管路Ⅷ17、三通阀18、连接管路Ⅸ19由热交换器7机油进口进入热交换器7，在热交换器7内机油与被加热过的冷却水进行热交换，经冷却水加热的机油由热交换器7机油出口流出，连接管路Ⅹ20流回发动机油底壳12，由于电动机油预供泵14驱动力，油底壳内机油一直重复上述循环；冷却水被强制循环式水预热器5加热，机油在热交换器7被冷却水加热，两个循环一直重复运行，直至冷却水、机油温度达到强制循环式水预热器5设定温度；发动机起动前，冷却水、机油均处于强制循环式水预热器5设定的较高温度，关闭截止阀13、截止阀Ⅱ9、强制循环式水预热器5、打开三通阀18；一种极低温度环境发动机外部辅助系统工作原理为，在电动机油预供泵驱动下，机油由发动机油底壳12被抽出，机油依次通过连接管路Ⅵ、电动机油预供泵14、连接管路Ⅶ15、单向阀16、连接管路Ⅷ17、三通阀18、连接管路Ⅺ21进入发动机机油滤清器22，机油经发动机机油滤清器22过滤后进入发动机主油道，进而被输送到发动机各摩擦副，在各摩擦副形成油膜，确保发动机在各运动部件有充足机油的良好润滑条件起动，完成抽取发动机预润滑的目的；发动机预润滑完成后，冷却水、机油均处于较高温度，发动机起动方便；发动机起动后，冷却水、机油处于较高温度，符合发动机加载要求，节省发动机加载等待时间。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。所属技术领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种发动机在极低温度环境下的外部辅助系统，其特征在于：所述的外部辅助系统具有用以对发动机本身的冷却水进行预热的强制循环式水预热器；所述强制循环式水预热器的进口与发动机水泵真空侧水管相连通，对进入强制循环式水预热器的冷却水进行加热，使其保持在所要求的范围内；所述发动机水泵真空侧水管为发动机本身冷却水管路，与发动机机带水泵吸入口相连；所述的外部辅助系统还设置有用以对机油进行加热的热交换器；所述的热交换器具有冷却水进口、冷却水出口、机油进口、机油出口；热交换器所述的冷却水进口与所述强制循环式水预热器的出口相连通；热交换器所述的机油进口与发动机机油底壳连通，并在机油进口与发动机机油底壳之间的连接管路上设置电动预供油泵，通过所述的电动预供油泵将发动机机油底壳内的机油泵入所述的热交换器内，在热交换器内与经过预热的冷却水进行换热，在发动机待机时对发动机内的机油进行预热；所述的电动预供油泵与机油进口之间设置有三通阀；所述三通阀的另一端与发动机机油滤清器相连；所述的三通阀与电动预供油泵之间设置有单向阀；所述热交换器的机油出口与发动机机油底壳内相连通，经过预热后的机油在电动预供油泵的作用下泵入发动机机油滤清器内，为发动机的启动提供预热后的机油，使发动机在极低温度环境下快速启动；热交换器所述的冷却水出口连通发动机水泵压力侧水管；所述发动机水泵压力侧水管为发动机本身冷却水管路，与发动机机带水泵出口相连。

2.如权利要求1所述的一种发动机在极低温度环境下的外部辅助系统，其特征在于：所述的发动机水泵真空侧水管通过连接管路Ⅰ与截止阀Ⅰ连接；截止阀Ⅰ通过连接管路Ⅱ与强制循环式水预热器连接；所述的强制循环式水预热器通过连接管路Ⅲ与热交换器的冷却水进口连接；热交换器的冷却水出口通过连接管路Ⅳ与截止阀Ⅱ连接；截止阀Ⅱ通过连接管路Ⅴ与发动机水泵压力侧水管连接；所述的发动机油底壳通过连接管路Ⅵ与电动预供油泵连接；所述的电动机油预供泵通过连接管路Ⅶ与单向阀连接；所述的单向阀通过连接管路Ⅷ与三通阀连接；所述的三通阀通过连接管路Ⅸ与热交换器的机油进口连接，通过连接管路Ⅺ与发动机机油滤清器连通；热交换器的机油出口通过连接管路Ⅹ与发动机油底壳连接。