一种发动机曲轴箱预热系统及其预热方法与流程

本发明涉及汽车动力系统技术领域，尤其涉及一种发动机曲轴箱预热系统及其预热方法。

背景技术：

发动机启动时必须克服气缸内压缩气体阻力及发动机运动零件之间的摩擦阻力。特别是低温时，润滑机油粘度增加,发动机运动件之间摩擦阻力增大，且低温导致蓄电池亏电，发动机启动更为困难，尤其是压燃式着火的柴油发动机。目前，常见改善发动机冷启动的方法多以提高气缸内温度为主，包括预热塞预热、进气预热等。但是这些方法无法改善运动件之间的摩擦阻力。因此，降低发动机运动件之间摩擦阻力是改善发动机冷启动性能的重要措施之一。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种发动机曲轴箱预热系统，在发动机启动之前预热曲轴箱，实现在低温时减小发动机运动件之间的摩擦阻力，降低初始启动扭矩，使发动机能够快速达到启动转速。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种发动机曲轴箱预热系统，包括控制器、空气加热装置和与曲轴箱连通的管道，外界空气经过所述空气加热装置升温后通过管道将高温空气输入至所述曲轴箱上的通道内，所述空气加热装置与所述控制器电连接，所述控制器与车辆上的蓄电池相连实现供电。

所述空气加热装置设置为分体结构，包括燃烧器、换热器和连接管路，所述燃烧器与所述控制器电连接，所述燃烧器的出气口与所述换热器通过管道连通，所述换热器通过换热器出气管与曲轴箱上的通道相连接。

优选的，所述燃烧器上设置有电源线、进气口、出气口和油管，所述电源线的另一端与车辆上的蓄电池相连实现供电，所述进气口通过管道与车辆上的空气滤清器相连，所述油管的另一端与车辆上的油箱相连，所述出气口通过管道与所述换热器的内腔进气口连接。

优选的，所述控制器与车辆上的所述蓄电池相连实现供电。

优选的，所述换热器上设置有换热器进气管和排气口，所述换热器进气管的一端与所述换热器的进气口连通，另一端与风机连通。

优选的，所述风机的进气口通过管道与车辆上的空气滤清器相连。

优选的，所述换热器具体采用双腔结构，包括内腔和外腔，所述内腔的进气口通过管道与所述燃烧器出气口连接，所述内腔的排气口与外界空气连通，所述外腔的空气进气口与所述换热器进气管连接，所述外腔的出气口通过换热器出气管与所述曲轴箱上的通道连接。

优选的，所述曲轴箱上还设置有呼吸器，所述呼吸器通过管道与发动机曲轴箱的出气孔相互连通。

优选的，所述空气加热装置设置为整体结构，包括燃烧器、炉膛、气体腔和连接管路，所述燃烧器的一端上设置有电源线、进气口和油管，所述电源线的另一端与车辆上的蓄电池相连实现供电，所述进气口通过管道与车辆上的空气滤清器相连，所述油管的另一端与车辆上的油箱相连，所述燃烧器的另一端伸入到所述炉膛内，所述气体腔包裹设置在所述炉膛的外部；所述炉膛上设置有排气口，所述排气口与外界空气连通；所述气体腔上设置有换热器进气管，所述换热器进气管的另一端与风机连通，所述风机的进气口通过管道与车辆上的空气滤清器相连，所述气体腔的出口端通过换热器出气管与所述曲轴箱上的通道相连接。

一种利用如上所述的发动机曲轴箱预热系统的预热方法，包括以下几个过程：

过程一、燃烧器工作：燃烧器工作：通过打开预热系统的启动开关，该启动开关设置在驾驶室的控制面板或受控于发动机控制器上电开关，在控制器的控制下燃烧器开始正常工作，生产出高温排气，所述高温排气通过所述出气口排出；

过程二、换热器工作：所述过程一中产生的高温排气通过与出气口连通的管道进入所述换热器的内腔中，冷空气在所述风机的作用下通过所述换热器进气管进入到所述换热器的外腔中，高温排气的热量传递给外腔中的冷空气，冷空气升温成高温气体；降温后的排气通过排气口排放到大气中。

过程三、曲轴装置预热：所述过程二中换热器的外腔中的高温气体在风机的驱动作用下，通过换热器出气管及通道进入曲轴箱内部，对曲轴箱内的各个摩擦副及缸套活塞进行加热，最后气体通过专用排气口或经过呼吸器从呼吸器出口上排出。

优选的，所述燃烧器的内部设置有点火装置、油泵和动力风机，所述油泵通过油管与车辆上的油箱连通，所述动力风机与所述进气口连通，所述点火装置将所述油管输送的燃油与所述进气口输入空气形成的混合气点燃形成火焰及高温排气，并通过所述出气口排出。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明发动机曲轴箱预热系统，通过燃烧器和换热器的设计实现了冷空气转变为高温热源的一个过程，可以将-40℃以下的冷空气升温至100～150℃,高温气体对曲轴箱内曲轴各个摩擦副及活塞和缸套进行快速预热，有效减小发动机启动阻力；冷空气进入时均通过车辆上的空气滤清器进行过滤，清洁度更高，更加有利于维护设备本身的工作环境，延长设备的使用寿命；此外，与现有技术相比，常规预热的燃烧排气中含水量很高，占排气的5％以上，大量的水汽会对零部件之间的润滑油产生稀释作用，会进一步增加高速运转作业的零部件间的摩擦力，从而降低设备的使用寿命，该预热系统的自然空气热交换升温后，含水量大大降低，占高温排气的0.05％以下，低于机油含水量要求，不会造成机油稀释，有效保证了设备的使用寿命。

总的来说，该装置独立于车辆，通过换热器与燃烧器的巧妙连接，仅利用车辆上蓄电池少量供电和油箱少量供油，便可以实现曲轴箱的高效预热，减小曲轴箱内曲轴和轴瓦之间，以及活塞与缸套之间的摩擦阻力，大幅降低启动扭矩，使发动机在苛刻的低温条件下顺利达到启动转速，一定程度上提高了启动效率。本发明结构布局合理，管道连接顺畅，换热器的设计实现了曲轴箱的高效预热，在低温时减小发动机运动件之间的摩擦阻力，降低初始启动扭矩，使发动机能够快速达到启动转速。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明发动机曲轴箱预热系统原理图一；

图2为本发明发动机曲轴箱预热系统原理图二；

附图标记说明：1、燃烧器；2、电源线；3、进气口；4、出气口；5、油管；6、控制器；7、换热器；8、风机；9、换热器进气管；10、换热器出气管；11、排气口；12、通道；13、曲轴箱；14、呼吸器；15、呼吸器出口；16、炉膛；17、气体腔。

具体实施方式

如图1、2所示，一种发动机曲轴箱预热系统，包括控制器6、空气加热装置和与曲轴箱13连通的管道，外界空气经过所述空气加热装置升温后通过管道将高温空气输入至所述曲轴箱13上的通道12内，所述空气加热装置与所述控制器6电连接，所述控制器6与车辆上的蓄电池相连实现供电。

实施例一：

如图1所示，所述空气加热装置设置为分体结构，包括燃烧器1、换热器7、控制器6和连接管路，所述燃烧器1与所述控制器6电连接，所述燃烧器1的出气口4与所述换热器7通过管道连通，所述换热器7通过换热器出气管10与曲轴箱13上的通道12相连接。具体的，所述通道12与曲轴箱上沿侧壁加工的一个长条孔连通，以增大高温空气导入至曲轴箱运转零件上的流量；通道12与长条孔采用螺栓连接或焊接或卡扣形式，长条孔的形状和设置方式根据发动机布置相关。

具体的，所述燃烧器1上设置有电源线2、进气口3、出气口4和油管5，所述电源线2的另一端与车辆上的蓄电池相连实现供电，所述进气口3通过管道与车辆上的空气滤清器相连，所述油管5的另一端与车辆上的油箱相连，所述出气口4通过管道与所述换热器7的内腔进气口连接。具体的，该燃烧器1可采购其他设备厂的现有设备，燃烧器的结构不拘泥于一种，也可以采用能满足该功能的其它燃烧器。

所述控制器6与车辆上的所述蓄电池相连实现供电。所述换热器7上设置有换热器进气管9和排气口11，所述换热器进气管9的一端与所述换热器7的进气口连通，另一端与风机8连通。具体的，所述风机8的进气口通过管道与车辆上的空气滤清器相连，可以进一步净化进入的空气，保证曲轴内部的清洁度，延长其使用寿命。

所述换热器7具体采用双腔结构，包括内腔和外腔，所述内腔的进气口通过管道与所述燃烧器出气口4连接，所述内腔的排气口11与外界空气连通，所述外腔的空气进气口与所述换热器进气管9连接，所述外腔的出气口通过换热器出气管10与所述曲轴箱13上的通道12连接。所述曲轴箱13上还设置有呼吸器14，所述呼吸器14通过管道与发动机曲轴箱的出气孔相互连通。该换热器7设计为气气换热器，具体可采用管壳式换热器。

该实施例的工作过程如下：

首先，曲轴箱预热系统根据设计将燃烧器和换热器组装连接到一起；具体的在低温情况下，即一般是指温度低于-40℃，曲轴箱预热的方法包括以下几个过程：

1)燃烧器1的工作：通过打开预热系统的启动开关，该启动开关设置在驾驶室的控制面板或受控于发动机控制器上电开关，系统在控制器6的控制下，所述燃烧器1的内部设置有点火装置、油泵和动力风机，所述油泵通过油管5与车辆上的油箱连通，所述动力风机与所述进气口3连通，所述点火装置将所述油管5输送的燃油与所述进气口3输入空气形成的混合气点燃形成火焰及高温排气，并通过所述出气口4排出，其中高温排气的温度可达到600～1000℃。

2)换热器的工作：换热过程，具体的，燃烧器1燃烧产生的高温排气，通过与出气口4连通的管道进入换热器7的内腔中，换热器的内腔和外腔形成热交换，对外腔的冷空气进行加热，冷空气的温度为-40℃，加热后的温度提升至100～150℃；换热后内腔中的气体温度降低至50～120℃，然后降温后的内腔气体通过排气口11排放到大气中。

3)曲轴装置预热：换热器7外腔中被加热的气体在风机8的驱动作用下，通过换热器出气管10及通道12进入曲轴箱13内部，对曲轴箱内的各个摩擦副及缸套活塞进行加热，最后气体通过专用排气口或经过发动机的呼吸器14从呼吸器出口15上排出。该加热过程中，加热时间为6～12分钟，加热后的曲轴箱内组件可以预热到10～50℃，根据距离的远近预热升温存在差异。

实施例二：

如图2所示，所述空气加热装置设置为整体结构，包括燃烧器1、炉膛16、气体腔17和连接管路，所述燃烧器1的一端上设置有电源线2、进气口3和油管5，所述电源线2的另一端与车辆上的蓄电池相连实现供电，所述进气口3通过管道与车辆上的空气滤清器相连，所述油管5的另一端与车辆上的油箱相连，所述燃烧器1的另一端伸入到所述炉膛16内，所述气体腔17包裹设置在所述炉膛16的外部；所述炉膛16上设置有排气口11，所述排气口11与外界空气连通；所述气体腔17上设置有换热器进气管9，所述换热器进气管9的另一端与风机8连通，所述风机8的进气口通过管道与车辆上的空气滤清器相连，所述气体腔17的出口端通过换热器出气管10与所述曲轴箱13上的通道12相连接。

具体的工作时，燃烧器1的的内部设置有点火装置、油泵和动力风机，所述油泵通过油管5与车辆上的油箱连通，所述动力风机与所述进气口3连通，所述点火装置将所述油管5输送的燃油与所述进气口3输入空气形成的混合气点燃形成600～1000℃的火焰及高温排气，火焰及高温排气绕过所述炉膛16热交换后通过排气口11排出,热交换后的高温排气温度降低为50～120℃；通过风机8进入的冷空气在气体腔17内吸热升温后通过换热器出气管10及通道12进入曲轴箱13内部。该过程中，其中冷空气的温度为-40℃，气体腔17内升温后的高温气体温度高达100～150℃。该加热过程中，加热时间为6～12分钟，加热后的曲轴箱内组件可以预热到10～50℃，根据距离的远近预热升温存在差异。

具体的，所有动力部件均与控制器6电连接，控制器内放置有微处理器，该微处理器可以根据设定控制各个部件的运行时间，也可根据设定温度或其他感应设备信号传递发出相应的控制指令。对于该装置的应用可以采用任何合适的微处理器，并且根据输入给微处理器的各种信号进行发动机启动所要求的程序编程，对于熟知计算机和发动机技术的人员来说，是比较轻松的事。

由此可见，该预热系统工作时，运行达到预设时间后，通过控制器6内设定的微处理器停止运行，即完成曲轴箱的预加热过程，然后进入发动机启动阶段。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。