CN206329432U - 一种客车低温启动系统 - Google Patents

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赵登科
杨凤叶
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Abstract

本实用新型公开了一种客车低温启动系统。本实用新型包括发动机、低温启动系统和余热利用系统，所述的低温启动系统包括蓄电池、储存器、电热塞，储存器设置在发动机下方，储存器与发动机的进气管相连，蓄电池设置在发动机上方，蓄电池和电热塞电连接，电热塞卡接在进气管上；所述的余热利用系统包括设置在发动机一侧的余热收集管和尾气管，余热收集管和尾气管通过热管与余热利用装置相连通。采用上述技术方案后的本实用新型在保证顺利启动的同时，减少启动过程中的零件磨损。

Description

一种客车低温启动系统
技术领域
本实用新型涉及一种低温启动系统，具体涉及一种客车发动机在低温下启动的系统。
背景技术
发动机低温起动方法有很多，最常见的热水预温法：向冷却系统加入 40℃～50℃的温水，避免用开水，这样会有水温度太高使得散热器芯管、气缸盖发生胀裂的威胁。用温水慢慢的进行预热，当流出的水温度比较高时停止注水。这样可以提升发动机的温度，防止冬季温度太低时，发送机起动困难且耗油量大的问题。
同样适用柴油机冬季采用软化水作为冷却液的情况的蒸汽机预热法，这个与用热水预热的原理差不多。让蒸汽通过管道从水箱的下水管进入冷却系统，或者直接进入柴油发动机的冷却水套，用蒸汽的温度来预热。
或者，在柴油机内加入一种循环装置，采用外置强制循环式燃油加热器的方法。这种方法是利用一种随机的燃料，把燃油加热器附带的水泵，然后将柴油机冷却系统内的冷却液先抽出来，把它加热后再循环至柴油机机体内预热柴油机，这时柴油机内部的气缸、活塞、活塞环以及其它摩擦副之间的机油温度就会随之升高。当柴油机的机体达到 40℃～50℃的时候，柴油机的机油温度也升高了，粘度就会降低了，这样柴油机就可以很好的运行起来了；
还有就是采用低温性能比较好的专用蓄电池。性能好的蓄电池都是运用了单元螺旋卷绕技术，它的极板之间的间隙非常小，采用固态酸，可以被玻璃纤维网吸附，在低温时，也无液态酸冰冻现象 ，在－40℃环境条件依然可以正常工作。
热管技术近年来在工程中的应用日益普及,不仅在传统的传热传质设备更新改造方面显示出了强大的生命力,而且在余热回收、节能方面取得了显著效果。热管是一种新型的高效传热元件,由于其具有极好的传热性能、结构简单、工作可靠、使用寿命长等优点,推广应用于机械设备的冷却等方面。热管技术在柴油机排气余热回收中的利用，众所周知船用柴油机的热效率一般只有30%~40%,其中30%燃料放出的热量是从烟气中排放掉了,利用热管回收这部分热量,回收的余热大多是产生低压蒸汽,低压蒸汽可以用来加热生活用水,或作其它加热热源。柴油机用的热管锅炉有结构紧凑、体积小、重量轻、发汽快等优点。如船用柴油机是船舶的主要动力,其排气余热约占总效率的34%,利用这部分余热解决船员和旅客的生活用水等。为了节省运行费用，大型柴油机一般采用重油为燃料,但重油的粘度很高,必须蒸汽加热才能保持良好流动性及燃烧效果。过去产生蒸汽必须专门配备锅炉。采用热管锅炉回收柴油机的排气余热，产生蒸汽用于加热重油和对油库进行保温，大大节省燃料消耗，提高了柴油机的综合热效率并降低了运行费用。
Na2SO4·10H2O是一种典型的无机水合盐相变储能材料, 有较高的潜热( 254kJ/kg)和良好的导热性能、化学稳定性好、无毒、价格低廉, 并可多次重复使用。相变储热材料是指在升温过程中发生相变的同时，从环境中吸收( 或放出) 大量的热(冷) 量的一类物质，能一定程度上解决能量利用在时间和空间上不匹配的矛盾。相变材料具有储热量大，相变过程近似恒温等特点，因合适的相变温度, 能用于贮存各种废热, 与其它无机盐( 如NaCl) 形成的低共熔盐的相变温度可控制在 20～30℃范围内。这一温度范围是人们生活和仪器、仪表正常工作的最佳温度区间。Na2SO4·10H2O俗称芒硝, 白色或无色透明晶体,单斜晶系,呈芒状或颗粒状小晶体的集合体, 或呈硬壳状和微密盐块状, 密度 1.4～1.5g/cm3, 硬度莫氏标度 1.5～2.0 级, 具有玻璃光泽,溶于水, 不溶于乙醇。因此Na2SO4·10H2O以其优越的性能, 成为很具吸引力的潜热储热材料。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是现有空气源热泵空调系统在冬季低温制热时难以可靠运行、空调效率低、甚至不能工作，提供一种在低温环境中利用尾气余热保证客车热泵技术高效率运行，在客车空调上安装简单、操作方便、热泵系统运行效率高的带有热压膜片气囊管热泵型客车空调顶置风机除冰系统。
为解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案：一种客车低温启动系统，包括发动机、低温启动系统和余热利用系统，所述的低温启动系统包括蓄电池、储存器、电热塞，储存器设置在发动机下方，储存器与发动机的进气管相连，蓄电池设置在发动机上方，蓄电池和电热塞电连接，电热塞卡接在进气管上；所述的余热利用系统包括设置在发动机一侧的余热收集管和尾气管，余热收集管和尾气管通过热管与余热利用装置相连通。
所述余热利用系统还包括与尾气管相连的气-液热交换器和气-气热交换器，气-液热交换器和气-气热交换器并联连接；发动机的低温冷却液通过管道与气-液热交换器连通，气-液热交换器中的高温冷却液通过管道进入驾驶室或回流至发动机；与气-气热交换器通过管道相连还设有空滤器，气-气热交换器中的热风进入驾驶室或液压工作系统钢管外壁。
所述储存器为Na2SO4·10H2O储存器。
所述电热塞有四个。
所述的余热利用装置包括温水器、除雾除霜装置或小型烤面包机。
所述的发动机余热收集管和尾气管并联后与热管连接，热管分为至少两条支路与余热利用装置连通。
所述的储存器与发动机通过温控转换开关连接。
采用上述结构的本实用新型解决了冬季由于环境温度较低，车用柴油机启动困难的问题。这是由于机油粘度增高，起动阻力矩增大，蓄电池工作能力降低，以及燃油气化性能变坏的缘故。为保证低温条件下迅速可靠起动，在柴油机上设有低温起动预热装置，以提高进入气缸的空气（或可燃混合气）的温度，改善混合气的形成条件，降低启动阻力矩，在保证顺利启动的同时，减少启动过程中的零件磨损。
附图说明
图1是本实用新型客车低温启动系统原理图；
图2是本实用新型电热塞进气预热装置原理图；
图3是本实用新型电热塞进气预热装置的剖面结构示意图；
图4是本实用新型双热源进气预热装置接线图；
图5是本实用新型低温环境下发动机尾气余热热循环利用流程图。
具体实施方式
如图1至图5所示，本实用新型包括发动机1、低温启动系统和余热利用系统，所述的低温启动系统包括蓄电池2、储存器3、电热塞6，储存器3设置在发动机1下方，储存器3与发动机的进气管14相连，蓄电池2设置在发动机1上方，蓄电池2和电热塞6电连接，电热塞6卡接在进气管14上；所述的余热利用系统包括设置在发动机1一侧的余热收集管7和尾气管8，余热收集管7和尾气管8通过热管5与余热利用装置相连通。通过新型预热方式实现客车在低温下启动，并对余热回收利用，实现能量最大效率的利用。电热塞6在蓄电池2与发动机1之间，应用电热塞进行尾气预热高效辅助发动机1冷启动。
所述余热利用系统还包括与尾气管8相连的气-液热交换器12和气-气热交换器16，气-液热交换器12和气-气热交换器16并联连接；发动机1的低温冷却液通过管道与气-液热交换器12连通，气-液热交换器12中的高温冷却液通过管道进入驾驶室18或回流至发动机1；与气-气热交换器16通过管道相连还设有空滤器15，新鲜空气通过空滤器15进入气-气热交换器16，气-气热交换器16中的热风进入驾驶室18或液压工作系统19钢管外壁。
所述储存器3为Na2SO4·10H2O储存器。
所述电热塞6有四个。
所述的余热利用装置包括温水器9、除雾除霜装置10或小型烤面包机11。尾气余热的可以进行加热温水、进行车窗除雾除霜、烤面包等。
所述的发动机余热收集管7和尾气管8并联后与热管5连接，热管5分为至少两条支路与余热利用装置连通。
所述的储存器3与发动机1通过温控转换开关4连接；
低温启动系统：柴油发动机启动之前，先将启动开关转至“预热”位置，使蓄电池的电流通向电热塞6，约 30～40s后，电热塞6内端头温度可达 900℃以上。然后将起动开关转至起动位置，使电热塞保持在炽热状态下起动发动机，进气管内的进气通过 4 个灼热的电热塞被加热，从而可提高压缩机压缩终了时的温度，使喷入气缸的柴油容易着火，实现柴油发动机的顺利启动。
在发动机进气系统设置具有一定质量的加热储能体，即Na2SO4·10H2O储存器，启动前用小电流将储存器3加热到设定温度，启动时储存器3可以作为一个热源不断地向进气管内空气提供热量。
在发动机进气系统也可以设置一个双热源进气预热装置，如图4所示，图中标号为：预热开关41、保险丝42、易熔丝43、蓄电池2、预热指示灯44、控制器45、预热继电器46、PTC预热器47，双热源进气预热装置是一种储能型电热陶瓷进气预热加热器，它采用正温度系数热敏陶瓷作为热体。以储热－热交换方式工作，结构为同心分布多级串联散热片形式。正温度系数的 PTC 电热陶瓷材料是属于铁钛酸钡类半导体，其电阻值可随温度变化而改变，使加热器的电流发生变化，加热温度得到自动控制。当外界温度为20℃时，其电阻仅为0.2－0.4Ω。电路一接通，即柴油机启动开关一打开，瞬时加热电流很大，温度迅速升高，1min 内即可达到 60－80℃，3min 内即可达到200℃。 此时，电阻值趋向无穷大，电流趋于0，温度不再升高，电路几乎切断。该装置与常用的火焰塞、电热塞相比，具有结构紧凑、热量集中、热效率高、功耗低、自动恒温、耗比低、可靠性好、发热体不氧化、寿命长、故障率低、适用温度范围广、配套控制器具有声光显示等优点。能配装各种柴油机，且无须改动原机零部件。
低温环境下发动机尾气余热循环系统如图5所示：在低温环境时利用发动机1小循环的小循环低温冷却液，通过一个气-液热交换器12与发动机高温尾气进行热交换，使低温冷却液温度迅速升高至理想值，从而缩短了低温环境下暖机时间。低温冷却液温度升至一定数值后，可将加温后的高温冷却液来给驾驶室提供热量；当冷却液温度超过某一设定值后，温控转换开关Ⅱ13自动切断尾气，尾气绕过该气-液交换器而直接排至大气。
当驾驶室不需要加热时，温控转换开关Ⅰ14使发动机低温冷却液直接流回发动机1，以减小低温冷却液流经通道形成的压力损失。同时，在低温环境时利用一个简易空滤器15过滤环境的新鲜空气，然后，过滤后的新鲜空气通过一个气-气热交换器16与发动机高温尾气进行热交换，使新鲜空气迅速被加热，由风机17把热风强制送到驾驶室18内，供驾驶室取暖。同时，一部分热量通向液压工作系统19的钢管外壁，给液压油加热。

Claims (6)

1.一种客车低温启动系统，其特征在于：包括发动机（1）、低温启动系统和余热利用系统，所述的低温启动系统包括蓄电池（2）、储存器（3）、电热塞（6），储存器（3）设置在发动机（1）下方，储存器（3）与发动机的进气管（14）相连，蓄电池（2）设置在发动机（1）上方，蓄电池（2）和电热塞（6）电连接，电热塞（6）卡接在进气管（14）上；所述的余热利用系统包括设置在发动机（1）一侧的余热收集管（7）和尾气管（8），余热收集管（7）和尾气管（8）通过热管（5）与余热利用装置相连通。
2.根据权利要求1所述的客车低温启动系统，其特征在于：所述余热利用系统还包括与尾气管（8）相连的气-液热交换器（12）和气-气热交换器（16），气-液热交换器（12）和气-气热交换器（16）并联连接；发动机（1）的低温冷却液通过管道与气-液热交换器（12）连通，气-液热交换器（12）中的高温冷却液通过管道进入驾驶室（18）或回流至发动机（1）；与气-气热交换器（16）通过管道相连还设有空滤器（15），气-气热交换器（16）中的热风进入驾驶室（18）或液压工作系统（19）钢管外壁。
3.根据权利要求1所述的客车低温启动系统，其特征在于：所述储存器（3）为Na2SO4·10H2O储存器。
4.根据权利要求1所述的客车低温启动系统，其特征在于：所述电热塞（6）有四个。
5.根据权利要求1所述的客车低温启动系统，其特征在于：所述的余热利用装置包括温水器（9)、除雾除霜装置（10）或小型烤面包机（11）。
6.根据权利要求5所述的客车低温启动系统，其特征在于：所述的发动机余热收集管（7）和尾气管（8）并联后与热管（5）连接，热管（5）分为至少两条支路与余热利用装置连通。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107701278A (zh) * 2017-10-20 2018-02-16 郑东亮 一种汽车尾气处理装置
WO2023092702A1 (zh) * 2021-11-24 2023-06-01 烟台杰瑞石油装备技术有限公司 发电设备

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