一种防爆柴油机快速暖机装置的制作方法

本实用新型涉及一种防爆柴油机快速暖机装置，属于矿山设备技术领域。

背景技术：

目前，矿用车辆多使用大功率的防爆柴油机作为动力源，而防爆柴油机存在着尾气排放严重、排气温度过高、冷却负荷较大和防爆装置笨重等问题，严重影响着车辆的燃油消耗量和尾气污染物的排放量。特别是在暖机这一环节，多数防爆柴油机厂家要求在正常使用车辆前，需要进行不低于5分钟的原地怠速暖机，较长时间的低温暖机会导致气缸积碳风险的增加、降低车辆的实际使用效率、增加油耗量和增加冷缸运行的尾气污染物排放量。路面车辆多单一的采用提高发动机转速的方法来加快冷却液的流动和吸热，以达到快速暖机的目的，但对于矿用防爆柴油机，单一的提高转速并不能有效增加暖机效率，也未能有效的利用防爆柴油机的高温废气和原有冷却系统。

实用新型专利CN204627730U虽提出了一种利用节温器控制防爆柴油机内循环冷却液流向的方法来快速加热冷却液，但未充分利用高温废气能，暖机效果并未得到实质性改善。发明专利CN104514601A虽提出了一种普通车用发动机回收排气热量的方法，但控制方法和装置复杂，不易用于井下工况。发明专利CN103213581A虽提出了一种增程式车辆的暖机方法，通过对SOC和水温进行检测实现对发动机运行状态的控制，达到快速暖机的目的，但是此类控制方法仅能单一的对发动机运行状态进行控制，容易导致暖机效率低下、缸内积碳严重。因此针对防爆柴油机的暖机问题，还需要在防爆柴油机冷却系统的基础上研发改进。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种防爆柴油机快速暖机装置，既能解决起步暖机时间长的问题，在达到暖机目的后又能自动断开附属的暖机装置的连接，不对车辆的正常运行产生影响，更进一步的能较好解决低温排放性较差、低温启动发动机磨损和消耗能源的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种防爆柴油机快速暖机装置，包括风扇、暖机补水箱、防爆柴油机、润滑油冷却器、防爆水洗箱、主散热器和副散热器，润滑油冷却器中设置润滑油循环油道，润滑油循环油道与防爆柴油机连通，防爆水洗箱通过尾气排放管与防爆柴油机连通，尾气排放管外壁设置排气管水通道；暖机补水箱进水口、出水口分别与第一冷却液控制阀的a1口、b1口连通，暖机补水箱内部设置电热丝，暖机补水箱中的水为电热丝直接加热，并进行防爆处理；排气管水通道上开设有四个水口，排气管水通道的T1口与第二冷却液控制阀的A2口连通，第二冷却液控制阀的B2口通过主水泵、主散热器与第一冷却液控制阀的b2口连通，防爆柴油机的P1口与第一冷却液控制阀的a2口连通，排气管水通道的T2口通过副水泵、副散热器与排气管水通道的T3口连通，排气管水通道的T4口与第二冷却液控制阀的B1口连通，第二冷却液控制阀的A1口与润滑油冷却器的入口连通，润滑油冷却器的出口与防爆柴油机的P2口连通，风扇设置在靠近主散热器和副散热器的一侧，为主散热器和副散热器同时降温，第一冷却液控制阀、第二冷却液控制阀均采用二位四通电磁换向阀，主水泵由防爆柴油机曲轴驱动，副水泵为电动水泵。

在主散热器与第一冷却液控制阀的b2口连通的管路上设置节温器，可以依据温度的高低选择是否开启节温阀从而改变冷却液的循环回路。

为了提高自动化程度便于自动控制，增设冷却液温度传感器、润滑油温度传感器、尾气温度传感器、四元催化转化器温度传感器，冷却液温度传感器设置在防爆柴油机的P1口与第一冷却液控制阀的a2口连通的管路上，润滑油温度传感器设置在防爆柴油机的油底壳处，尾气温度传感器设置在防爆水洗箱尾气排出末端管道上，四元催化转化器串在尾气排放管上，四元催化转化器上设置四元催化转化器温度传感器。控制器、温度传感器、电热丝、风扇、副水泵、第一冷却液控制阀、第二冷却液控制阀与车载蓄电池电连接。

一种防爆柴油机快速暖机控制方法，冷却液温度传感器实时检测冷却管道中的温度t0，并与阈值T0比较；润滑油温度传感器实时检测润滑油温度t1，并与阈值T1比较；尾气温度传感器实时检测尾气排放温度t2，并与阈值T2比较；四元催化转化器温度传感器实时检测四元催化转化器的温度t3，并与阈值T3比较；冷却液温度传感器、润滑油温度传感器、尾气温度传感器、四元催化转化器温度传感器、风扇、第一冷却液控制阀、第二冷却液控制阀、电热丝、副水泵、显示器与控制器电连接；第一冷却液控制阀有两种工作模式：模式一和模式二代表不同的冷却液循环回路，模式一：冷却液经防爆柴油机的P1口流出，在主水泵的作用下依次经过第一冷却液控制阀、润滑油冷却器；模式二：冷却液经防爆柴油机的P1口流出，在主水泵的作用下依次经过冷却液控制阀一、暖机补水箱、润滑油冷却器，快速加热冷却液；第二冷却液控制阀有两种工作模式：模式一：排气管水通道中的冷却液在副水泵的驱动下，独立冷却废气；模式二：排气管水通道中的冷却液流入润滑油冷却器中，参与暖机循环；防爆柴油机在暖机过程中有两种工作模式：工作模式一：防爆柴油机转速处于最低油耗率工作点上；工作模式二：防爆柴油机处于怠速运转模式；

启动防爆柴油机，当此时蓄电池的荷电状态SOC大于阈值SOC2时，此时判定为蓄电池电量充足，控制器控制第二冷却液控制阀工作在模式二，副水泵关闭，第一冷却液控制阀工作在模式二，风扇关闭，电热丝通电加热，防爆柴油机转速处于最低油耗率工作点上；在检测到t0>T0且t1>T1时，控制器控制电热丝断电不加热，第一冷却液控制阀工作在模式一，第二冷却液控制阀工作在模式一，副水泵开启，风扇启动，防爆柴油机进入怠速运转模式，如果在暖机环节中任一时刻检测到t2≥T2时，控制器立即控制第二冷却液控制阀工作在模式一，副水泵开启，风扇开启；

启动防爆柴油机，当此时蓄电池的荷电状态SOC小于等于阀值SOC2且大于阈值SOC1时，此时判定为蓄电池电量较充足，此时控制器控制第一冷却液控制阀工作在模式二，第二冷却液控制阀工作在模式二，副水泵关闭，风扇关闭，电热丝通电加热，防爆柴油机转速处于最低油耗率工作点上；此时在检测到t0>T0且t1>T1时，此时控制器控制第一冷却液控制阀工作在模式一，第二冷却液控制阀工作在模式一，副水泵开启，风扇开启，电热丝断电，防爆柴油机处于怠速模式；如果在电热丝通电加热过程中检测到SOC≤SOC1时，控制器立即控制电热丝断电不加热，第一冷却液控制阀工作在模式一，第二冷却液控制阀工作在模式二，副水泵关闭，风扇关闭；此时在检测到t0>T0且t1>T1时，控制器控制电热丝断电不加热，第一冷却液控制阀工作在模式一，第二冷却液控制阀工作在模式一，副水泵开启，风扇开启，防爆柴油机进入怠速运转模式；在暖机环节中任一时刻检测到t2≥T2，控制器立即控制第二冷却液控制阀工作在模式一，副水泵开启，风扇开启；

启动防爆柴油机，当此时蓄电池的荷电状态SOC小于等于阀值SOC1时，此时判定为蓄电池电量不足，控制器控制电热丝断电不加热，第一冷却液控制阀工作在模式一，第二冷却液控制阀工作在模式二，副水泵关闭，风扇关闭，防爆柴油机转速处于最低油耗率工作点上；在检测到t0>T0且t1>T1时，控制器控制第一冷却液控制阀工作在模式一，第二冷却液控制阀工作在模式一，副水泵开启，电热丝断电不加热，风扇开启，启动防爆柴油机进入怠速运转模式；如果在暖机环节中任一时刻检测到t2≥T2，控制器立即控制冷却液控制阀二工作在模式一，副水泵开启，风扇开启；控制器为HCU（Hybrid Vehicle Control Unit）。

与现有技术相比本实用新型安装方便，控制简单，对原有矿用车辆的冷却循环系统改动较少，利用高温尾气的废气能和蓄电池的电能快速加热冷却液，减少暖机时间、燃油消耗和有害气体排放，利用控制阀控制附属暖机装置是否接入冷却系统，减少对车辆正常运行时的影响，多参数的综合控制和实时显示提高了冷却系统的控制精度和自动化程度，尤其适合井下运行车辆。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型控制流程图；

图中：1、风扇，2、电热丝，3、暖机补水箱，4、主散热器，5、节温器，6、第一冷却液控制阀，7、冷却液温度传感器，8、防爆柴油机，9、润滑油循环油道，10、润滑油冷却器，11、润滑油温度传感器， 12、尾气温度传感器，13、防爆水洗箱，14、第二冷却液控制阀，15、排气管水通道，16、尾气排放管，17、四元催化转化器，18、四元催化转化器温度传感器，19、副水泵，20、副散热器，21、主水泵。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，冷却液温度传感器7检测冷却液管道中的温度t0，并与阈值T0比较；润滑油温度传感器11检测润滑油温度t1，并与阈值T1比较；尾气温度传感器12检测尾气排放温度t2，并与阈值T2比较；四元催化转化器温度传感器18检测四元催化转化器17的温度t3，并与阈值T3比较；

冷却液温度传感器7、润滑油温度传感器11、尾气温度传感器12、四元催化转化器温度传感器18、风扇1、第一冷却液控制阀6、第二冷却液控制阀14、电热丝2、副水泵19、显示器与控制器电连接，将各自检测到的数值传输给控制器，并与控制器中预存的冷却液管道中的温度阈值T0、润滑油温度阈值T1、尾气排放温度阈值T2、四元催化转化器温度阈值T3、蓄电池的荷电状态（State of Charge）阈值SOC1和SOC2进行比较；控制器为HCU控制器，无轨胶轮车启动自检后，各传感器将采集信号传输给HCU并显示在显示屏上，判断是否可以正常启动车辆，并发出控制命令；

第一冷却液控制阀6有两种工作模式：模式一和模式二代表不同的冷却液循环回路，模式一：冷却液经防爆柴油机8的P1口流出，在主水泵21的作用下依次经过第一冷却液控制阀6、润滑油冷却器10；模式二：冷却液经防爆柴油机8的P1口流出，在主水泵21的作用下依次经过冷却液控制阀一6、暖机补水箱3、润滑油冷却器10，快速加热冷却液；

第二冷却液控制阀14有两种工作模式：模式一：排气管水通道15中的冷却液在副水泵19的驱动下，独立冷却废气；模式二：排气管水通道15中的冷却液流入润滑油冷却器10中，参与暖机循环；

启动防爆柴油机8，当此时蓄电池的荷电状态SOC大于阈值SOC2时，此时判定为蓄电池电量充足，控制器控制第二冷却液控制阀14工作在模式二，副水泵19关闭，第一冷却液控制阀6工作在模式二，风扇1关闭，电热丝2通电加热，防爆柴油机8转速处于最低油耗率工作点上；HCU依据SOC值实时控制暖机补水箱3中的电热丝2的通电功率，在较短时间内提供充足的加热功率；此时冷却液从防爆柴油机8流出，经第一冷却液控制阀6、暖机补水箱3、第一冷却液控制阀6、主水泵21、第二冷却液控制阀14、排气管水通道15、第二冷却液控制阀14、润滑油冷却器10、防爆柴油机8形成暖机循环；在检测到t0>T0且t1>T1时，控制器控制电热丝2断电不加热，第一冷却液控制阀6工作在模式一，第二冷却液控制阀14工作在模式一，副水泵19开启，风扇1启动，防爆柴油机8进入怠速运转模式，此时一路冷却液从防爆柴油机8流出，经第一冷却液控制阀6、主水泵21、第二冷却液控制阀14、润滑油冷却器10、防爆柴油机8形成防爆柴油机机体冷却液循环回路；另一路冷却液经副水泵19、副散热器20、排气管水通道15、第二冷却液控制阀14、排气管水通道15形成排气管冷却液循环；显示器上显示“暖机完成”字样，可以正常启动无轨胶轮车，如果在暖机环节中任一时刻检测到t2≥T2，控制器立即控制第二冷却液控制阀14工作在模式一，副水泵19开启，风扇1开启；

启动防爆柴油机8，当此时蓄电池的荷电状态SOC小于等于阀值SOC2且大于阈值SOC1时，此时判定为蓄电池电量较充足，此时控制器控制第一冷却液控制阀6工作在模式二，第二冷却液控制阀14工作在模式二，副水泵19关闭，风扇1关闭，电热丝2通电加热，防爆柴油机8转速处于最低油耗率工作点上；HCU依据SOC值和充电效率实时控制暖机补水箱3中的电热丝2的通电功率，此时冷却液从防爆柴油机8流出，经第一冷却液控制阀6、暖机补水箱3、第一冷却液控制阀6、主水泵21、第二冷却液控制阀14、排气管水通道15、第二冷却液控制阀14、润滑油冷却器10、防爆柴油机8成暖机循环；此时在检测到t0>T0且t1>T1时，此时控制器控制第一冷却液控制阀6工作在模式一，第二冷却液控制阀14工作在模式一，副水泵19开启，风扇1开启，电热丝2断电，防爆柴油机8处于怠速模式；

如果检测到SOC≤SOC1时，控制器控制电热丝2断电不加热，第一冷却液控制阀6工作在模式一，第二冷却液控制阀14工作在模式二，副水泵19关闭，风扇1关闭，此时冷却液从防爆柴油机8流出，经第一冷却液控制阀6、主水泵21、第二冷却液控制阀14、排气管水通道15、第二冷却液控制阀14、润滑油冷却器10、防爆柴油机8形成暖机循环；此时在检测到t0>T0且t1>T1时，控制器控制电热丝2断电不加热，第一冷却液控制阀6工作在模式一，第二冷却液控制阀14工作在模式一，副水泵19开启，风扇1开启，防爆柴油机8进入怠速运转模式；此时一路冷却液从防爆柴油机8流出，经第一冷却液控制阀6、主水泵21、第二冷却液控制阀14、润滑油冷却器10、防爆柴油机8形成防爆柴油机机体冷却液循环回路；另一路冷却液经副水泵19、副散热器20、排气管水通道15、第二冷却液控制阀14、排气管水通道15形成排气管冷却液循环；显示器上显示“暖机完成”字样，可以正常启动无轨胶轮车，在暖机环节中任一时刻检测到t2≥T2，控制器立即控制第二冷却液控制阀14工作在模式一，副水泵19开启，风扇1开启；

启动防爆柴油机8，当此时蓄电池的荷电状态SOC小于等于阀值SOC1时，此时判定为蓄电池电量不足，控制器控制电热丝2断电不加热，第一冷却液控制阀6工作在模式一，第二冷却液控制阀14工作在模式二，副水泵19关闭，风扇1关闭，防爆柴油机8转速处于最低油耗率工作点上；此时冷却液从防爆柴油机8流出，经第一冷却液控制阀6、主水泵21、第二冷却液控制阀14、排气管水通道15、第二冷却液控制阀14、润滑油冷却器10、防爆柴油机8形成暖机循环；在检测到t0>T0且t1>T1时，控制器控制第一冷却液控制阀6工作在模式一，第二冷却液控制阀14工作在模式一，副水泵19开启，电热丝2断电不加热，风扇1开启，启动防爆柴油机8进入怠速运转模式；此时一路冷却液从防爆柴油机8流出，经第一冷却液控制阀6、主水泵21、第二冷却液控制阀14、润滑油冷却器10、防爆柴油机8形成防爆柴油机机体冷却液循环回路；另一路冷却液经副水泵19、副散热器20、排气管水通道15、第二冷却液控制阀14、排气管水通道15形成排气管冷却液循环；显示器上显示“暖机完成”字样，可以正常启动无轨胶轮车，如果在暖机环节中任一时刻检测到t2≥T2，控制器立即控制冷却液控制阀二14工作在模式一，副水泵19开启，风扇1开启。

本实用新型突出快速暖机的功效，使车辆能在较短时间内快速加热冷却液完成暖机步骤，能达到较少尾气排放、降低油耗、减小低温启动磨损和增加车辆的使用率的有益效果，本实用新型操控简单，在满足井下工作环境需求和相关的安全法规下，结合防爆柴油机常用的冷却循环系统的特点，综合利用高温废气能和车载动力电池能量快速加热冷却液，减少暖机时间、燃油消耗和有害气体排放，在达到正常工作状态后能自动断开附属暖机装置，不影响正常行车性能。本实用新型更加适用于混合动力式矿用车辆。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本实用新型技术方案的保护范围之内。