[發(fā)明專利]基于急熱與緩熱策略的柴油機燃油預熱器及其預熱方法

在審

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• 申請日: 2015-10-15
• 公開（公告）號: CN105240168A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發(fā)明（設計）人: 廖世勇;李建勇;袁春;程前;金釗;王志斌;向成宣;李海明;楊翱;張偉
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍重慶通信學院
• 主分類號: F02M31/125
• 分類號: F02M31/125;F02M31/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于內燃機工程領域，燃油配套裝置技術領域，具體涉及基于急熱與緩熱策略的柴油機燃油預熱器及其加熱方法。

背景技術

我國北方及西部高海拔地域，一年中低氣溫時間較長，柴油機機械在低溫情況下都存在冷起動困難，燃油消耗增加的問題。燃油預熱技術是當前應用最普遍，已經公認為與進氣預熱同等重要的發(fā)動機冷起動改善技術。燃油預熱改善內燃機低溫起動性能的方法，在近10年得到很好地推廣應用。該方式通過加熱燃油，能直接改善燃油的霧化質量，對改善發(fā)動機冷起動性能的改進作用非常明顯。目前，我國北方很多地方的大型車輛一般都配有燃油加熱裝置。當氣溫低至發(fā)動機不易起動時，燃油加熱器就對燃油實施加熱，可以將燃油溫度提高至30-50℃，發(fā)動機低溫起動問題基本能得到了解決。

燃油加熱方法有直接加熱和間接加熱兩種。直接加熱一般采用電加熱或者燃油加熱器，直接將電能或者燃油燃燒熱量對燃油實施預熱。間接加熱有水浴加熱、氣體加熱等形式，其特征是熱源不對燃油直接加熱，而是對介質(比如水、氣體)進行加熱，然后介質將熱量傳遞給燃油，實現燃油加熱的目的。

燃油預熱采用的熱源可以是電能產生，也有的來自燃油燃燒器或者發(fā)動機。對于大型柴油發(fā)動機而言，目前應用最多的燃油加熱熱源來自發(fā)動機，通過水流或氣流管路設計，利用水浴法或氣體加熱法，將發(fā)動機機體尾氣或冷卻水的熱量傳遞給更低溫度的燃油，起到提升燃油溫度，改善燃油流動性能和霧化質量，最終起到改善柴油機燃燒的作用。對于小型柴油機，由于機體結構較緊湊，水浴或氣流流道設計較難，水浴和氣體加熱燃油方法較少采用。水浴和氣體加熱燃油方法也有采用燃油或電加熱方式，其實現原理基本與利用柴油機尾氣或冷卻水熱量加熱相似。

由于柴油機起動時尾氣和冷卻水溫度都較低，利用柴油機尾氣及自然冷卻水的熱量對起動前燃油加熱是不現實的問題，電加熱方式燃油、進氣或電加熱冷卻水介質對燃油預熱是解決低溫起動問題最常用方法。相對電熱水浴燃油方法，電能直接加熱燃油更為有效，一是因為電加熱裝置較為簡單，二是電能直接加熱，效率更高。目前市面已有很多陶瓷加熱產品用于發(fā)動機燃油電加熱器，已經在大型柴油機上得到廣泛的應用。

目前所用的絕大部分燃油加熱方法是對整個燃油箱(或額外的油罐)進行加熱，存在加熱效率低下及蓄電池負荷加大的問題，有降低蓄電池壽命及低溫使用效能的風險。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對上述問題，提出集急熱和緩熱策略的柴油機燃油預熱方法，一并解決發(fā)動機低溫起動困難和因低溫而造成的燃燒惡化問題，有效提升柴油機低溫環(huán)境下的工作性能。

本發(fā)明的技術方案：基于急熱與緩熱策略的柴油機燃油預熱器，其燃油預熱器連接在油箱油路上，包括緩熱燃油室、急熱燃油室和ECU電子控制單元。所述的急熱燃油室安裝在緩熱燃油室內，急熱燃油室上設置有進油口，通過進油口與緩熱燃油室連通，急熱燃油室頂部設置出油管，急熱燃油室內安裝電加熱器；所述的緩熱燃油室外表面由水浴加熱器緊密包裹，緩熱燃油室上設置有進油管。所述的ECU電子控制單元連接有若干個熱電偶，熱電偶布置在緩熱燃油室和急熱燃油室內，用于測量燃油溫度。

所述的電加熱器的控制電路與ECU電子控制單元連接，由ECU電子控制單元控制其運行狀態(tài)。

所述的水浴加熱器的出水管上設置有微型水泵，微型水泵控制電路與ECU電子控制單元連接，由ECU電子控制單元控制其運行狀態(tài)。

在低溫環(huán)境下，將柴油機燃油油箱油管接入燃油預熱器的緩熱燃油室中，緩熱燃油室與急熱燃油室通過進油口相通，發(fā)動機運轉過程中燃油充盈滿了整個燃油預熱器。

急熱燃油室采用中空制作，以減小急熱時該室內燃油向周圍低溫燃油的散熱。急熱燃油室凈容積為柴油機怠速運轉30秒消耗燃油。急熱燃油室內置于緩熱燃油室內。

緩熱燃油室凈容積為柴油機經濟工況下運轉10分鐘燃油量。水浴加熱器采用板式散熱器。板翅式循環(huán)水加熱器圍在緩熱燃油室外表面，柴油、循環(huán)水分離，以防止冷卻水套破裂對燃油系統的破壞。

水浴預熱采用板式散熱器。為防止在極低溫度環(huán)境下，水浴管道內冷水對整個燃油加熱器的冷卻，水浴預熱開啟前，管道內無循環(huán)水。當柴油機冷卻水溫度達到規(guī)定值后，水循環(huán)才開啟。

基于急熱與緩熱策略的柴油機燃油預熱方法，包括急熱和緩熱兩部分。