重型车辆大功率风冷柴油机低温快速起动系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种重型车辆大功率风冷柴油机在低温环境下快速起动的系统及方法。
【背景技术】
[0002]低温条件下，尤其是在-40°C极寒条件下的冷启动问题，一直是困扰着重型车辆大功率(380kw以上)风冷柴油机的一大难题。由于环境温度的影响，发动机润滑油粘度增大，各摩擦表面得不到充分的预润滑，从而加大了发动机的起动阻力(重型车辆发动机后部带有负载，如液力机械变速箱等，使起动阻力进一步加大)，造成发动机起动转速比常温明显下降，压缩气体泄漏增多，气体向气缸璧的传热时间较长，热量损失较大，使压缩终了的空气温度与压力降低；柴油的粘度和密度均变大，雾化效果变差，缸内的空气温度与压力不足造成柴油机起动困难；蓄电池电解液粘度增大，向极板的渗透能力下降，内阻增加，低温起动时蓄电池输出功率下降，导致起动机无力拖动柴油机旋转或不能达到最低的起动转速。
[0003]目前大功率风冷柴油机配套的火焰进气预热装置仅能满足-20°C的低温冷启动要求，在低于-20°C甚至更冷的极寒条件下仅靠发动机自带的冷启动装置，很难将车辆顺利起动。为解决极寒条件下的重型车辆大功率风冷柴油机冷启动问题，必须另外为车辆加装冷启动辅助措施，如加注起动液、冷却介质加热、润滑油加热、低温蓄电池及蓄电池保温等，试验表明上述措施虽然在一定程度上能够明显的改善大功率风冷柴油机低温起动效果，但都存在启动准备时间较长的缺点，无法满足发动机在低温-40°C时快速起动需要，甚至个别的措施(如加注起动液)对发动机损伤较大，同时存在安全隐患。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供重型车辆风冷柴油机在低温环境下快速起动的系统及方法，通过发动机快速起动，实现底盘为上装设备快速供电，将发动机启动时间缩短至4min以内。
[0005]本发明采用的技术方案如下:
[0006]一种重型车辆大功率风冷柴油机低温快速起动系统，包括发动机进气预热装置、燃油加热系统和电源。
[0007]所述的发动机进气预热装置包括安装在发动机中冷器与进气管连接处的格栅加热器和安装在发动机进气管上的电热塞。
[0008]安装在发动机中冷器与进气管连接处的格栅加热器功率大，加热90s后加热器中心温度超过1000°c ;安装在发动机进气管上的电热塞功率较小，加热90s后电热塞中心温度380°C;电热塞安装在距离格栅加热器较远的位置；两个位置同时加热整个进气管内部的空气温度，使进气温度得到充分预热。
[0009]所述的燃油加热系统包括:
[0010]燃油箱加热装置，用于对燃油箱内的燃油进行加热，其为安装在燃油箱内的热敏电阻加热片。
[0011]滤清器加热装置，为滤清器的体外加热装置，由整体预压紧在滤清器外壳上金属基体和金属基体外部的加热器组成；加热装置工作时，滤清器的外壳周向受热均匀，加热效果好，加热速度快，可以防止燃油在低温下析蜡，使保证燃油的流动性好，同时提高燃油温度。
[0012]吸油管加热装置，用于对吸油管内的燃油进行加热；其为安装在吸油管内的电热线，应用配装时，通过三通接口装在燃油管的端部接口处接入燃油管内。
[0013]发动机缸体加热装置，用于对发动机的缸体进行加热，其为安装在缸体高压油泵进口位置的热敏电阻加热片；在发动机起动前，发动机缸体、高压油泵、高压油管温度与环境温度相同，虽然燃油箱、滤清器、燃油管路中都有加热装置在为燃油加热，但当燃油流经高压油泵时温度降低，由高压油泵喷入气缸内的燃油温度低，发动机不容易着火；在缸体高压油泵上安装加热装置后，使喷入气缸的燃油温度高，雾化好，发动机容易着火。
[0014]所述的燃油箱加热装置、滤清器加热装置、吸油管加热装置、发动机缸体加热装置均设有自检控制电路，可以分别独立对燃油自动控温加热，保证发动机始终保持良好的供油状态。
[0015]电源，用于对所述发动机进气预热装置、燃油加热系统供电。
[0016]所述的格栅加热器安装在发动机中冷器与左、右进气管连接处，位于左侧的格栅加热器和位于右侧的格栅加热器均各自与一个预热继电器相连；所述的电热塞包括两组，分别安装在发动机的左、右进气管上，两组电热塞与同一个预热继电器相连，三个所述的预热继电器由一个预热控制继电器控制，所用的预热控制继电器与电源、电源总开关、控制开关串联，通过控制开关控制是否对发动机进行进气预热。
[0017]所述的自检控制电路和显示器相连，所述的自检控制电路与电源、电源总开关、控制开关相连。
[0018]本发明的启动方法如下:
[0019]步骤I打开燃油加热系统；在整个启动过程中，燃油系统自动控温加热。
[0020]步骤2启动起动机40?45s ;蓄电池为起动机提供电能，起动机拖动发动机旋转，减小发动机旋转阻力，为正式启动做准备；同时可以为蓄电池放电，提高蓄电池低温性能。
[0021]步骤3停止起动机工作15?20s，为蓄电池提供电压回升机会。
[0022]步骤4启动起动机40?45s ;拖动发动机旋转，进一步减小启动阻力。
[0023]步骤5操作发动机进气预热装置预热10s?105s ;利用进气预热装置给发动机进气管内部空气进行加热，提高发动机进气温度，使发动机更容易启动。
[0024]步骤6启动发动机。
[0025]所述的蓄电池为大容量锂电池。
[0026]在低温环境下，特别是-40°C，普通铅酸蓄电池实际可用容量只有20%左右，且最大放电倍率为3C，随着电量的消耗，其输出功率也快速下降；而锂电池可用容量超过70%，且随着电量的消耗，输出功率反而提升，其最大放电倍率可达15C;锂电池作为起动电池，在-40°C，其有能力支持大功率的加热设备，对发动机进行充分预热后还有足够的电量储备以进行多次启动。
[0027]本发明的有益效果如下:
[0028]通过上述装置及方法，能够使大功率(380kw以上)风冷发动机在_40°C的极低温度下快速起动，起动时间不大于4分钟；整个起动过程只需一个驾驶员即可完成发动机起动；通过发动机快速启动，实现整车的快速启动，缩短部队快速反应时间，将发动机启动时间缩短至4min以内。
【附图说明】
[0029]图1、发动机进气预热装置电气原理图
[0030]图2、燃油加热系统电气原理图
[0031]图中:1-1左格栅加热器，1-2右格栅加热器，1-3左电热塞，1-4右电热塞，JKO预热控制继电器，JKl、JK2、JK3预热继电器，K0、Kl、K2开关，2-1燃油箱加热装置，2-2滤清器加热装置，2-3、2-4、2-5、2-6吸油管加热装置，2-7发动机缸体加热装置，2-8显示器，2-9自检控制电路。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图对本发明进行详细说明:
[0033]重型车辆风冷柴油机在低温环境下快速起动的系统，包括发动机进气预热装置、燃油加热系统和电源。
[0034]如图1所示，发动机进气预热装置包括安装在发动机中冷器与左、右进气管连接处的格栅加热器和安装在发动机左、右进气管上的电热塞；安装在发动机中冷器与进气管连接处的格栅加热器包括左侧、右侧各一个，其功率大，加热90s后加热器中心温度超过1000C ;安装在发动机左、右进气管上的电热塞各包括四个，其功率较小，加热90s后电热塞中心温度380°C ;电热塞安装在距离格栅加热器较远的位置；位于左侧的格栅加热器1-1和位于右侧的格栅加热器1-2均各自与一个预热继电器JK1、JK3相连，位于左进气管上的四个左电热塞1-3和位于右进气管上的四个右电热塞1-4与同一个预热继电器JK2相连，3个预热继电器由一个预热控制继电器控制器JKO控制，所有的预热继电器安装在一个控制箱内，控制箱安装在车架上，预热控制继电器JKO与电源、电源总开关KO、控制开关Kl串联，通过控制开关Kl控制是否对进气进行加热；且格栅加热器和电热塞同时加热整个进气管内部的空气温度，使进气温度得到充分预热。
[0035]如图2所述的燃油加热系统包括:
[0036]燃油箱加热装置2-1，用于对燃油箱内的燃油进行加热，其为安装在燃油箱内的热敏电阻加热片。
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