一种发动机低温启动燃气加热器及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车发动机预热技术领域，具体涉及一种发动机低温启动燃气加热器 及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 在北方及西部高原地带的冬季，由于环境温度很低，对发动机启动造成很大影响。 为了使发动机在不同温度的低温条件下快速启动，有必要安装改善启动的辅助装置，以促 进燃料的充分利用和减少启动阻力，燃油加热器作为一种普遍通用的加热器，如中国发明 专利申请201410625694. 8中介绍了一种汽车发动机低温启动装置，通过对冷空气的限制， 提供一种方便发动机低温启动的装置，但由于冬季气温低，燃油粘度增高，启动阻力矩增 大，存在点火速度慢，热能转化时间长的问题，同时，由于现在人们对环保要求的不断提高， 国内外油价的不断上涨，越来越多的安全、可靠、环保型燃气能源作为替代品也越来越受到 大众的普遍接受，现今，有更多的机动车以选择用燃气替代燃油作为能源使用，但在使用过 程中使用燃气加热器中燃气量未能随着外界环境温度变化而变化，断开与导通也不能及时 操控，造成能源浪费，同时换热效率低，热损耗过大也是低温启动加热过程中不可避免的问 题。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种发动机低温启动燃气加热器及其控制方法，目的是解决发动机在 低温条件下快速启动并且调节启动后燃气量及换热液体量的问题，提供一种点火速度快， 热损耗小，热能转换率高，节约能耗，在不同温度下可调节加热器中燃气量及燃气开关，同 时也可根据不同温差调节换热液体量的加热器。
[0004] 本发明是这样实现的：
[0005] -种发动机低温启动燃气加热器，包括：
[0006] 燃烧室，其外部设置有空气泵及燃气泵，分别通过空气节流阀及燃气节流阀与所 述燃烧室相连，所述空气泵将空气经空气节流阀送入燃烧室内，所述燃气泵将燃气经燃气 节流阀送入到燃烧室内，燃气与空气形成的混合气在燃烧室内进行燃烧，燃烧后的气体经 由排气口排放到燃烧室外；
[0007] 液体流动装置，其包括至少一根换热水管及发动机水套，所述换热水管设置在燃 烧室内部，用于在燃烧室内与气流进行热交换，所述发动机水套设置在发动机外侧，通过水 泵作用，所述换热水管与发动机水套相连构成封闭循环系统；
[0008] 空气流通装置，其设置在燃烧室外侧，包括加热空气入口、加热后暖空气出口及空 气风扇，预加热空气通过所述空气风扇吸入作用，从加热空气入口流入通过燃烧室外侧，与 燃烧室进行热交换后，从加热后暖空气出口流出；
[0009] 温度传感器，其设置在换热水管进水口处及换热水管出水口处，用于测量水管进 水口及水管出水口液体温度；
[0010] 流量阀，其与所述换热水管进水口相连，用于开关所述换热水管；
[0011] 控制器，其与所述温度传感器相连，根据所述换热水管进水口液体温度，控制燃气 量、空气量及所述燃气泵、空气泵的开关，根据所述换热水管进出水口液体温度，控制流量 阀的开关，根据所述换热水管进出水口液体温度控制水泵的进水量；
[0012] 其中，所述燃气节流阀、空气节流阀及流量阀组成阀门装置，其与所述控制器相 连，所述燃气泵、空气泵及水泵与所述控制器相连。
[0013] 优选的是，所述空气流通装置中设有热传导片结构，用于增加燃烧室与所述空气 流通装置内预加热空气的热交换。
[0014] 优选的是，所述换热水管中具有内夹层结构，以用于填充防冻液。
[0015] 优选的是，所述燃烧室内设有导流板，其用于将混合气产生回流，有助于混合气的 进一步混合，促进充分燃烧。
[0016] 优选的是，所述燃烧内部安装火焰检测器，用于检测燃气火焰。
[0017] 优选的是，所述燃烧室内设置强制排气阀门，其用于燃烧室毒害气体过量时强制 开启排气。
[0018] 优选的是，所述加热后暖空气出口与驾驶室相连，用于驾驶室供暖需求。
[0019] 一种发动机低温启动燃气加热器的控制方法，通过所述的控制器调节 燃气节流阀燃气流速Q〇、空气节流阀空气流速Q 1及换热水管进水管数n，通过
【主权项】
1. 一种发动机低温启动燃气加热器，其特征在于，包括： 燃烧室，其外部设置有空气累及燃气累，分别通过空气节流阀及燃气节流阀与所述燃 烧室相连，所述空气累将空气经空气节流阀送入燃烧室内，所述燃气累将燃气经燃气节流 阀送入到燃烧室内，燃气与空气形成的混合气在燃烧室内进行燃烧，燃烧后的气体经由排 气口排放到燃烧室外； 液体流动装置，其包括至少一根换热水管及发动机水套，所述换热水管设置在燃烧室 内部，用于在燃烧室内与气流进行热交换，所述发动机水套设置在发动机外侧，通过水累作 用，所述换热水管与发动机水套相连构成封闭循环系统； 空气流通装置，其设置在燃烧室外侧，包括加热空气入口、加热后暖空气出口及空气风 扇，预加热空气通过所述空气风扇吸入作用，从加热空气入口流入通过燃烧室外侧，与燃烧 室进行热交换后，从加热后暖空气出口流出； 温度传感器，其设置在换热水管进水口处及换热水管出水口处，用于测量水管进水口 及水管出水口液体温度； 流量阀，其与所述换热水管进水口相连，用于开关所述换热水管； 控制器，其与所述温度传感器相连，根据所述换热水管进水口液体温度，控制燃气量、 空气量及所述燃气累、空气累的开关，根据所述换热水管进出水口液体温度，控制流量阀的 开关，根据所述换热水管进出水口液体温度控制水累的进水量； 其中，所述燃气节流阀、空气节流阀及流量阀组成阀口装置，其与所述控制器相连，所 述燃气累、空气累及水累与所述控制器相连。
2. 如权利要求1所述的发动机低温启动燃气加热器，其特征在于，所述空气流通装置 中设有热传导片结构，用于增加燃烧室与所述空气流通装置内预加热空气的热交换。
3. 如权利要求1或2所述的发动机低温启动燃气加热器，其特征在于，所述换热水管中 具有内夹层结构，W用于填充防冻液。
4. 如权利要求1所述的发动机低温启动燃气加热器，其特征在于，所述燃烧室内设有 导流板，其用于将混合气产生回流，有助于混合气的进一步混合，促进充分燃烧。
5. 如权利要求1所述的发动机低温启动燃气加热器，其特征在于，所述燃烧内部安装 火焰检测器，用于检测燃气火焰。
6. 如权利要求5所述的发动机低温启动燃气加热器，其特征在于，所述燃烧室内设置 强制排气阀口，其用于燃烧室毒害气体过量时强制开启排气。
7. 如权利要求1、2、4-6中任一项所述的发动机低温启动燃气加热器，其特征在于，所 述加热后暖空气出口与驾驶室相连，用于驾驶室供暖需求。
8. -种发动机低温启动燃气加热器的控制方法，其特征在于，通过如权利要求1-6中 任一项所述的控制器；其进行调节燃气节流阀燃气流速Q。、空气节流阀空气流速Qi及换热 水管进水管数n，通过
计算，其中T。是所述发动机启动 时发动机水套指定温度，Ti是加热器水套进水口液体温度，Cm是所述液体流动装置内液体 比热容，m是液体流动装置内液体总质量，A是燃气燃烧热，n是燃烧室热能转化为水套 内液体热能的转化效率，P是燃气密度，t。是所述发动机达到启动时发动机水套指定温度 的指定时间，A是常数；通过Qi=BXQ。计算，当所需要的燃气充分燃烧时的空气流速，B是 常数；调节水管进水管数n按如下方式调节：
步骤N
n=N，此时进水管全部开放，其中T2是换 热水管出水口液体温度，N是所述换热水管的总水管数。
9. 如权利要求8所述的发动机低温启动燃气加热器的控制方法，其特征在于，当T1达 到T。时，所述控制器关闭所述燃气累及空气累，当T1未达到T。时，所述控制器开启所述燃 气累及空气累，其中T。是发动机启动时所述发动机水套指定温度。
10. 如权利要求8所述的发动机低温启动燃气加热器的控制方法，其特征在于，所述水 累进水量按照W下方式调节；步骤一：当0《iTs-Til< 35时，所述水累进水量调节至进水 量低档；步骤二：当35《iTs-Til< 65时，所述水累进水量调节至进水量高。
【专利摘要】本发明公开了一种发动机低温启动燃气加热器及其控制方法，包括：燃烧室，其外部设置有燃气泵及空气泵，分别通过燃气节流阀与空气节流阀与燃烧室相连，在燃烧室外侧设有空气流通装置，燃烧室内部设置换热水管，换热水管进水口出设置流量阀，在换热水管进水口处及出水口处设置温度传感器，温度传感器连有控制器，通过控制器分别与燃气泵、空气泵、燃气节流阀、空气节流阀及流量阀相连，控制燃气量、空气量、液体流量及开关。由于控制器的设置，使本发明同时具有燃气量、空气量可控和开关可控的特点，从而也使本发明具有点火速度快，热损耗小，热能转换率高，节约能耗等特点。
【IPC分类】F02M31-16, F02M21-02
【公开号】CN104847543
【申请号】CN201510260903
【发明人】王加雪, 金奕, 张建国, 黄永生, 齐凤军, 杨柏春, 王雪, 刘志敬, 谷海瑞, 刘研, 张洪才
【申请人】中国人民解放军装甲兵技术学院
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月20日