一种发动机的制冷片传热系统及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种发动机的制冷片传热系统及控制方法。更具体地说，本发明涉及 发动机在低温情况下加热和高温下冷却的制冷片传热系统。
【背景技术】
[0002] 我国东北、西北高原寒区冬季时间长，在这种低温环境下，重载车辆发动机冷启动 困难或不能启动。因此启动前必须进行预加热，确保发动机具备良好的启动条件，保证发动 机顺利启动，减少启动磨损，延长车辆的使用寿命。
[0003]目前寒区重载车辆上都装有加温器，用于启动前的预热加温，现有加温器燃油泵、 风泵和水泵由同一个电机经联动装置拖动，雾化和工作介质热交换条件固定，加温器以固 定的空燃比和热交换速率工作，当环境温度、气压变化时，加温加热效率降低，难于满足寒 区典型环境加温需求。其次在控制上，目前加温器的加温过程不可控，加温模式固定，不能 根据车辆所处温度环境和海拔气压环境变化调节加温器的工作模式，自动调节加温器的喷 油燃烧和热交换速率。
[0004] 热点制冷片是一个热传递的工具，由一块N型半导体材料和一块P型半导体材料 及其中间的绝缘层组成，N型半导体材料为冷面，P型半导体材料为热面，其联结成的热电 偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产 生温差形成冷热端。当冷热端达到一定温差，这两种热传递的量相等时，就会达到一个平衡 点，正逆向热传递相互抵消。此时冷热端的温度就不会继续发生变化。为了达到更低的温 度，可以采取散热等方式降低热端的温度来实现。
[0005] 因此，针对目前加温器存在的问题，需要提供一种更智能、高效的加温器，以提高 发动机的启动条件。
【发明内容】
[0006] 本发明的一个目的是提供一种发动机制冷片传热系统，在低温下给发动机供热， 并在发动机正常工作时进行降温散热。
[0007] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种发动机的制冷片传热系 统，其特征在于，包括：
[0008] 传热装置，其包括热电制冷片、转动轴、同心齿轮和传动齿条；
[0009] 所述热电制冷片，由冷面、热面及绝缘层组成，其冷面能够冷却发动机、其热面能 够加热发动机，所述发动机两侧分别连接1列热电制冷片；
[0010] 所述转动轴，其与热电制冷片的侧面固定连接，转动轴带动热电制冷片转动使其 冷面、热面选择性的与发动机贴合；
[0011] 所述同心齿轮，所述同心齿轮与与转动轴固定连接并于转动轴同心设置；
[0012] 所述传动齿条，其与同心齿轮相啮合，由发动机的传动轴带动传动齿条左右平移， 从而带动同心齿轮转动；
[0013] 温度探测器，其包括第一温度探测器和第二温度探测器，所述第一温度探测器设 置在发动机气缸上检测每个气缸的温度；所述第二温度探测器分别与热电制冷片冷、热面 连接以检测热电制冷片的冷、热面温度；
[0014] 控制器，其与所述发动机温度探测器和传热装置连接，所述控制器根据温度探测 器输出的温度控制的传热装置的开启、热电制冷片的通电电流的大小。
[0015] 优选的是，其中，所述传热装置包含6-10列热电制冷片，每列由18-22个热电制冷 片相互串联组成。
[0016] 优选的是，其中，所述传热装置的热电制冷片与电源相连，通电后产生热量迀移从 而形成冷面和热面。
[0017] 优选的是，其中，所述热电制冷片热面与发动机散热片连接，利用散热片进行散 热。
[0018] 优选的是，其中，所述传热装置对称贴附在发动机前后壁。
[0019] 本发明的目的还可以进一步由发动机制冷片传热系统的控制方法来实现，其特征 在于，包括以下步骤：
[0020] 步骤一：发动机第一温度探测器测量发动机气缸的表面温度Tg，第二温度探测器 测量热电制冷片热端的m列温度值Ts1、Ts2、......、Tsni和热电制冷片冷端的m列温度值T yl、 Ty2、......、Tym;
[0021] 步骤二：当Tg< 5时，控制器控制传热装置转动，热电制冷片的热端连接汽缸；控 制器同时控制热电制冷片的电流I，使其满足：
【主权项】
1. 一种发动机的制冷片传热系统，其特征在于，包括： 传热装置，其包括热电制冷片、转动轴、同心齿轮和传动齿条； 所述热电制冷片，由冷面、热面及绝缘层组成，其冷面能够冷却发动机、其热面能够加 热发动机，所述发动机两侧分别连接1列热电制冷片； 所述转动轴，其与热电制冷片的侧面固定连接，转动轴带动热电制冷片转动使其冷面、 热面选择性的与发动机贴合； 所述同心齿轮，所述同心齿轮与与转动轴固定连接并于转动轴同心设置； 所述传动齿条，其与同心齿轮相啮合，由发动机的传动轴带动传动齿条左右平移，从而 带动同心齿轮转动； 温度探测器，其包括第一温度探测器和第二温度探测器，所述第一温度探测器设置在 发动机气缸上检测每个气缸的温度；所述第二温度探测器分别与热电制冷片冷、热面连接 以检测热电制冷片的冷、热面温度； 控制器，其与所述发动机温度探测器和传热装置连接，所述控制器根据温度探测器输 出的温度控制的传热装置的开启、热电制冷片的通电电流的大小。
2. 如权利要求1所述的发动机的发动机的制冷片传热系统，其特征在于，所述传热装 置包含6-10列热电制冷片，每列由18-22个热电制冷片相互串联组成。
3. 如权利要求1和2中任一项所述的发动机的制冷片传热系统，其特征在于，所述传热 装置的热电制冷片与电源相连，通电后产生热量迀移从而形成冷面和热面。
4. 如权利要求2所述的发动机的制冷片传热系统，其特征在于，所述热电制冷片热面 与发动机散热片连接，利用散热片进行散热。
5. 如权利要求1所述的发动机的制冷片传热系统，其特征在于，所述传热装置对称贴 附在发动机前后壁。
6. -种发动机制冷片传热系统的控制方法，使用权利要求1-5中任意一项所述的传热 系统；其特征在于，包括以下步骤： 步骤一：发动机第一温度探测器测量发动机气缸的表面温度Tg，第二温度探测器测 量热电制冷片热端的m列温度值Tsl、Ts2、 、Tsni和热电制冷片冷端的m列温度值T yl、 Ty2、......' Tym； 步骤二：当TgS 5时，控制器控制传热装置转动，热电制冷片的热端连接汽缸；控制器 同时控制热电制冷片的电流I，使其满足：
其中，m为热电制冷片的列数，Tsl、Ts2、……、Tsni分别为热电制冷片热端的m列温度，单 位为°C ;Tg为发动机气缸的表面温度，单位为°0 ;R为热电制冷片的电阻，单位为欧；η为每 列的热电制冷片的个数，A为第一电流控制系数； 步骤三：当Tg> 30时，控制器控制传热装置转动，热电制冷片的冷端连接汽缸；控制 器同时控制传热装置与散热片连接，控制器控制热电制冷片的电流I，使其满足：
其中，m为热电制冷片的列数，Tyl、Ty2、……、Tyni分别为热电制冷片冷端的m列温度，单 位为°C ;Tg为发动机气缸的表面温度，单位为°0 ;R为热电制冷片的电阻，单位为欧；η为每 列的热电制冷片的个数，B为第二电流控制系数； 步骤四：当5 < Tg< 30时，控制器控制热电制冷片的电流I = 0。
7. 如权利要求6所述的发动机制冷片传热系统的控制方法，其特征在于，步骤2中的第 一电流控制系数A为：
其中，m为热电制冷片的列数，η为每列中热电制冷片的个数，Btl为温差电动势率；T g为 汽缸温度，°C，六为Tsl、Ts2、……、Tsm的平均温度。
8. 如权利要求6所述的发动机制冷片传热系统的控制方法，其特征在于，步骤3中的第 二电流控制系数B为：
其中，m为热电制冷片的列数，η为每列中热电制冷片的个数，Idci为温差电动势率，T 8为 探测的汽缸温度，巧·为Tyl、Ty2、……、Tym的平均温度。
【专利摘要】本发明公开了一种发动机的制冷片传热系统及控制方法，传热装置包括热电制冷片、转动轴、同心齿轮和传动齿条：热电制冷片，其冷面能够冷却发动机、其热面能够加热发动机，汽缸前后壁分别连接1列热电制冷片；转动轴，其与热电制冷片的侧面固定连接，转动轴带动热电制冷片转动使其冷面、热面轮流与发动机贴合；同心齿轮，所述同心齿轮与转动轴固定连接并于转动轴同心设置；传动齿条，其与同心齿轮相啮合，由发动机的传动轴带动传动齿条左右平移，从而带动同心齿轮转动。本发明具有在能够给发动机进行供热，利于发动机在低温下启动；发动机工作时，配合发动机的冷却系统对发动机进行冷却。
【IPC分类】F02N19-02, F01P9-06
【公开号】CN104863692
【申请号】CN201510290248
【发明人】王加雪, 金奕, 陈学交, 张建国, 黄永生, 杨柏春, 齐凤军, 王雪, 周珣, 张洪才, 修立刚
【申请人】中国人民解放军装甲兵技术学院
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年6月1日