CN219509739U - 一种发动机冷启动预热保温系统及矿用自卸车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机冷启动预热保温系统及矿用自卸车，包括燃油加热装置、电池水暖装置、驾驶室空调水暖装置、油底壳暖风箱；其中，电池水暖装置分别与燃油加热装置和发动机水路相连，能够实现电池的预热保温作用；驾驶室空调水暖装置分别与燃油加热装置和发动机水路相连，能够完成驾驶室加热过程；燃油加热装置除与电池水暖装置、驾驶室空调水暖装置相连外，还与发动机水路相连，实现发动机在低温条件下的预热作用；油底壳暖风箱与燃油加热器的排气管相连，用于对油底壳的均匀加热。本实用新型解决现有冷启动系统对电池容量需求高、无法兼容润滑油预热的问题。

Description

一种发动机冷启动预热保温系统及矿用自卸车

技术领域

本实用新型涉及矿用自卸车冷启动系统，尤其是利用燃油加热器及废气加热油水装置的预热保温系统，属于矿山机械领域。

背景技术

大型矿用自卸车主要应用于露天煤矿开采，在我国北方以及俄罗斯等矿区冬季漫长，环境温度最低可以达到-60℃，极寒地区下矿用自卸车如何启动以及正常工作是一个难题，目前主流的预热保温方法主要采用强制循环水加热启动的方式来满足发动机预热启动工作，即通过外置式加热器水泵的循环，将发动机内的冷却液抽出并在机体外加热后再返回到发动机内，这种方法对电池容量的需求比较高，且无法兼容润滑油的预热，很难满足极寒地区矿用自卸车发动机的预热和保温要求；也有采用电加热保温形式的预热，即利用电热元件加热循环水以及润滑油、燃油，但是该种方式由于电热元件功率限制，需要匹配外部电源以及在厂房内进行保温使用，且由于局部加热易导致油品变质，适用范围有限；此外还有设计发动机保温舱、包裹隔热棉等保温措施，但是这些方法一般都作为辅助措施，适用范围不广泛。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有发动机预热与保温方式缺点，提供一种操作简便、成本较低、可靠性强，且适用范围较为广泛的发动机冷启动预热保温系统及方法。

本实用新型按以下技术方案实现：

一种发动机冷启动预热保温系统，包括燃油加热装置、电池水暖装置、驾驶室空调水暖装置、油底壳暖风箱等。其中，所述电池水暖装置分别与燃油加热装置和发动机水路相连，可通过燃油加热器或发动机水循环实现电池的预热保温作用；所述驾驶室空调水暖装置同样与燃油加热装置和发动机水路相连，可完成驾驶室加热过程；所述燃油加热装置除与电池水暖装置、驾驶室空调水暖装置相连外，还与发动机水路相连，实现发动机在低温条件下的预热作用，保证发动机的低温启动性能；所述油底壳暖风箱与燃油加热器的排气管相连，利用燃油加热器排出的高温废气实现对油底壳的均匀加热。

进一步，所述电池水暖装置包括电池水暖管和电池水暖器。所述电池水暖管分别与发动机和燃油加热器相连，可通过矿车启动前的燃油加热器水循环和启动后的发动机水循环，实现电池水暖器供热；所述电池水暖器布置在电池箱体底部，与电池间间距不小于10mm，同时电池水暖器与电池间采用防水透热材料进行隔离，以免水暖器出现故障时冷却液进入电池箱体内部，导致电池发生故障。电池水暖器用于发动机启动前燃油加热器对电池的加热保温，以及发动机启动后发动机水路的电池保温作用，提高电池的充放电能力，进一步提高电池使用寿命。

进一步，所述驾驶室空调水暖装置包括空调水暖管和空调水暖器。所述空调水暖管分别与发动机和燃油加热器相连，可通过启动前的燃油加热器水循环以及启动后的发动机水循环，利用空调水暖器向驾驶室提供暖风，实现驾驶室加热供暖。

进一步，所述燃油加热装置包括燃油加热器、电池水暖球阀、空调水暖球阀、发动机加热球阀、连接尾管；所述电池水暖球阀安装在燃油加热器和电池水暖器管路上，空调水暖球阀安装燃油加热器和空调水暖器管路上，发动机加热球阀安装在燃油加热器和发动机水路之间，分别实现各水路循环的开关控制；所述连接尾管可伸缩、弯曲，用于连接燃油加热器排气管和油底壳暖风箱，传递高温废气，只要燃油加热器处于运行状态，油底壳暖风箱就处于时刻加热状态。

进一步，所述油底壳暖风箱完整地包裹住油底壳，废气进入口位于侧面底部，保证高温废气沿着暖风箱体与发动机油底壳间隙上升后再排出，均匀的加热油底壳5个面，有效避免机油局部温度过高导致变质。

进一步，所述油底壳暖风箱设计时，需保证箱体与油底壳的间隙足够，保证液体燃油加热器的排气背压需求；同时底部设有常开式排污口，以便雨水和油泥能够顺利排出；暖风箱尾气入口与下底面的距离设计应高于发动机油底壳与暖风箱底面的间隙，避免出现雨水和油泥倒灌。暖风箱局部开孔均采用圆孔，或采用大圆弧过渡，避免出现直角切口，造成振动开裂。

本实用新型有益效果：

本实用新型通过增加电池水暖装置、油底壳暖风箱和单独控制各部分的球阀，设计发动机冷启动预热保温系统，解决现有冷启动系统对电池容量需求高、无法兼容润滑油预热的问题。该系统适用范围广，限制性小，不需匹配外部电源；加热范围均匀，不易导致油品变质；可实现对发动机和电池水暖、空调水暖单独控制，应用方便灵活；利用高温废气加热发动机油底壳，降低能量浪费，简单高效。

附图说明

附图作为本实用新型的一部分，用来提供对本实用新型的进一步的理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

在附图中：

图1为本实用新型的一种发动机冷启动预热保温系统具体实施例结构示意图。

图2为本实用新型的燃油加热装置结构示意图。

图3为本实用新型的一种发动机冷启动预热保温系统组成连接图。

图4为本实用新型的一种发动机冷启动预热保温系统运行原理图。

附图标识：1、燃油加热装置；1-1、燃油加热器；1-2、电池水暖球阀；1-3、发动机加热球阀；1-4、连接尾管；1-5、空调水暖球阀；2、发动机；3、电池水暖装置；3-1、电池水暖器；3-2、电池水暖管；4、电池；5、驾驶室；6、驾驶室空调水暖装置；6-1、空调水暖管；6-2、空调水暖器；7、油底壳暖风箱；8、散热器。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本实用新型的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本实用新型的概念。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1和图3所示，一种发动机冷启动预热保温系统，包括燃油加热装置1、电池水暖装置3、驾驶室空调水暖装置6、油底壳暖风箱7等。其中，电池水暖装置3分别与燃油加热装置1和发动机2的水路相连，可通过燃油加热器1-1或发动机2的水循环实现电池的预热保温作用；驾驶室空调水暖装置6同样与燃油加热装置1和发动机2的水路相连，可完成驾驶室加热过程；燃油加热装置1除与电池水暖装置3、驾驶室空调水暖装置6相连外，还与发动机2的水路相连，实现发动机在低温条件下的预热作用，保证发动机2的低温启动性能；油底壳暖风箱7与燃油加热器1-1的排气管相连，利用燃油加热器1-1排出的高温废气实现对油底壳的均匀加热。

如图1和图3所示，电池水暖装置3包括电池水暖管3-1和电池水暖器3-2。电池水暖管3-1分别与发动机2和燃油加热器1-1相连，可通过矿车启动前的燃油加热器水循环和启动后的发动机水循环，实现电池水暖器3-2的供热；电池水暖器3-2布置在电池4箱体底部，与电池间间距不小于10mm，同时电池水暖器3-2与电池4间采用防水透热材料进行隔离，以免水暖器出现故障时冷却液进入电池箱体内部，导致电池4发生故障。电池水暖器3-2用于发动机启动前燃油加热器1-1对电池4的加热保温，以及发动机2启动后发动机水路的电池保温作用，提高电池4的充放电能力，进一步提高电池4使用寿命。

作为本实用新型的优化方案：车辆高负荷运转时，冷却液在102℃将会黄灯报警，考虑到极寒工况下的环境温度以及冷却管路传热效率的损失，电池水暖器3-1的温度最高也不会超过80℃，热量进一步通过辐射传热到电池箱体中，温度会进一步衰减，因而电池箱体中可以不必额外加装温度传感器，电池温度将会运行在合适的温度中，整个结构简单经济。

如图1和图3所示，驾驶室空调水暖装置6包括空调水暖管6-1和空调水暖器6-2。空调水暖管6-1分别与发动机2和燃油加热器1-1相连，可通过启动前的燃油加热器水循环以及启动后的发动机水循环，利用空调水暖器6-2向驾驶室5提供暖风，实现驾驶室5加热供暖。

如图2所示，燃油加热装置1包括燃油加热器1-1、电池水暖球阀1-2、空调水暖球阀1-5、发动机加热球阀1-3、连接尾管1-4；电池水暖球阀1-2安装在燃油加热器1-1和电池水暖器3-2之间，空调水暖球阀1-5安装燃油加热器1-1和空调水暖器6-2之间，发动机加热球阀1-3安装在燃油加热器1-1和发动机2的水路之间，分别实现各水路循环的分别控制；连接尾管1-4可伸缩、弯曲，用于连接燃油加热器1-1的排气管和油底壳暖风箱7，传递高温废气，只要燃油加热器1-1处于运行状态，油底壳暖风箱7就处于时刻加热状态。

进一步，油底壳暖风箱7完整地包裹住油底壳，废气进入口位于侧面底部，保证高温废气沿着暖风箱体与发动机油底壳间隙上升后再排出，均匀的加热油底壳5个面，有效避免机油局部温度过高导致变质。

作为本实用新型的优化方案：油底壳暖风箱7通体采用不锈钢材料，厚度为1.5mm，保证整体重量不超过5kg，安装时直接使用原发动机油底壳自带安装螺栓。油底壳暖风箱7设计时保证与油底壳间隙不小于20mm，保证液体燃油加热器的排气背压需求，同时底部设有常开式排污口，以便雨水和油泥能够顺利排出；暖风箱尾气入口距离下底面距离不小于30mm，以避免出现雨水和油泥倒灌。暖风箱局部开孔均采用圆孔，或采用大圆弧过渡，避免出现直角切口，造成振动开裂。

需要说明的是：油底壳暖风箱7与液体燃油加热器1-1之间的连接尾管1-4，采用圆形隔热材质波纹管，可以伸缩、弯曲，方便在狭小的空间内安装布置。

具体的方案：如图4所示，该预热保温方法主要是通过水、废气两路循环来预热发动机2。其中水路循环分为两种情况：矿车计划不启动作业时，关闭发动机加热球阀1-3，冷却水走小循环，不加热发动机缸套内冷却液，即从燃油加热装置1的水泵出去后进入电池水暖装置3，为电池进行保温；进入驾驶室空调水暖装置6，为驾驶室提供热风，最后直接返回到燃油加热装置1的水室中；矿车计划启动作业时，打开发动机加热球阀1-3，冷却水走大循环，即加热发动机2、驾驶室空调水暖装置6、电池水暖装置3后返回到燃油加热装置1的水室中。预热保温系统开启后，不论是否计划启动发动机2，其废气都通过连接尾管1-4进入油底壳暖风箱7加热发动机油底壳，保证机油不结蜡。

预热保温系统启动时，发动机缸体是否参与水路循环主要由发动机加热球阀1-3进行控制，当不需要发动机缸套水参与循环时，将发动机加热球阀1-3关闭即可。

发动机启动后，预热保温系统停止运行，循环水路动力由发动机2的本体水泵提供，以上提到的电池水暖装置3、驾驶室空调水暖装置6与发动机2以及散热器8等组成循环水路，保证电池时刻处于保温状态。

由上可知，本实用新型通过增加电池水暖装置、油底壳暖风箱和单独控制各部分的球阀，设计发动机冷启动预热保温系统，解决现有冷启动系统对电池容量需求高、无法兼容润滑油预热的问题。该系统适用范围广，限制性小，不需匹配外部电源；加热范围均匀，不易导致油品变质；可实现对发动机和电池水暖、空调水暖单独控制，应用方便灵活；利用高温废气加热发动机油底壳，降低能量浪费，简单高效。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包含的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合同样意味着处于本实用新型的保护范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的实施例中，本领域技术人员能够根据获知的技术方案和本申请所要解决的技术问题，以组合的方式来使用。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。

Claims (10)

1.一种发动机冷启动预热保温系统，其特征在于，包括：

包括燃油加热装置、电池水暖装置、驾驶室空调水暖装置、油底壳暖风箱；

其中，所述电池水暖装置分别与燃油加热装置和发动机水路相连，能够实现电池的预热保温作用；

所述驾驶室空调水暖装置分别与燃油加热装置和发动机水路相连，能够完成驾驶室加热过程；

所述燃油加热装置除与电池水暖装置、驾驶室空调水暖装置相连外，还与发动机水路相连，实现发动机在低温条件下的预热作用；

所述油底壳暖风箱与燃油加热器的排气管相连，用于对油底壳的均匀加热。

2.根据权利要求1所述的发动机冷启动预热保温系统，其特征在于：

所述电池水暖装置包括电池水暖管和电池水暖器；

所述电池水暖管分别与发动机和燃油加热器相连，通过车辆启动前的燃油加热器水循环和启动后的发动机水循环，实现电池水暖器供热。

3.根据权利要求2所述的发动机冷启动预热保温系统，其特征在于：

所述电池水暖器布置在电池箱体底部，与电池间间距不小于10mm，用于发动机启动前燃油加热器对电池的加热保温，以及发动机启动后发动机水路的电池保温作用。

4.根据权利要求2所述的发动机冷启动预热保温系统，其特征在于：

所述电池水暖器与电池间采用防水透热材料进行隔离。

5.根据权利要求1所述的发动机冷启动预热保温系统，其特征在于：

所述驾驶室空调水暖装置包括空调水暖管和空调水暖器；

所述空调水暖管分别与发动机和燃油加热器相连，通过启动前的燃油加热器水循环以及启动后的发动机水循环，实现驾驶室加热供暖。

6.根据权利要求1所述的发动机冷启动预热保温系统，其特征在于：

所述燃油加热装置包括燃油加热器、电池水暖球阀、空调水暖球阀、发动机加热球阀、连接尾管；

所述电池水暖球阀安装在燃油加热器和电池水暖器管路上，空调水暖球阀安装燃油加热器和空调水暖器管路上，发动机加热球阀安装在燃油加热器和发动机水路之间，分别实现各水路循环的开关控制；

所述连接尾管用于连接燃油加热器排气管和油底壳暖风箱，传递高温废气，加热油底壳暖风箱。

7.根据权利要求1所述的发动机冷启动预热保温系统，其特征在于：

所述油底壳暖风箱完整地包裹住油底壳，废气进入口位于侧面底部，保证高温废气沿着暖风箱体与发动机油底壳间隙上升后再排出，均匀的加热油底壳。

8.根据权利要求1所述的发动机冷启动预热保温系统，其特征在于：

所述油底壳暖风箱的底部设有常开式排污口，以便雨水和油泥能够顺利排出。

9.根据权利要求1所述的发动机冷启动预热保温系统，其特征在于：

所述油底壳暖风箱局部开孔均采用圆孔，或采用大圆弧过渡，避免出现直角切口，造成振动开裂。

10.一种矿用自卸车，其特征在于：

安装有权利要求1至9任一项所述的发动机冷启动预热保温系统。