[发明专利]水电一体式柴油智能加热装置、设备、系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别涉及一种水电一体式柴油智能加热装置、设备、系统及其工作方法。

 

背景技术

柴油汽车供油系统是车辆运行的重要功能装置，在供油系统中增加油料加热装置，是为解决柴油在低于5℃时产生结蜡，造成车辆无法正常起动行驶的问题。

油路加热的基本机理：冬天柴油车点火困难已是长期困扰着广大司机朋友与车辆工程师的老难题，其根本原因在于：柴油在低温环境下会逐渐固化、结蜡，导致油路内阻力增大，发动机吸油泵压力无法抵消油路内的阻力，导致供油不足或无法供油。

市场现有预热系统工作流程分析：目前市场上普遍采用的预热系统的加热机理是为油路(油箱、油管、油滤等)提供热源，通过加热使油路温度达到25℃左右或加装吸油泵增大发动机吸油泵吸力，以改善发动机供油不足的问题。

现有加热装置一是在油箱和供油管路中置放电热丝，电热丝通电后产生的热量可以促使管路中的油料溶解，但因其热量和加热范围非常有限，不能可靠地满足燃油量供应需求，且电路设计简单，安全性无法满足汽车及需求，同时无明确安全性提示；二是在主油箱内增设高标号油的副油箱，车辆处于低温或冬季作业时期，日常均要储备部分高标号的柴油，用以满足车辆短距离范围内的驾驶需要。即便是二种方式同时装备于同一辆车辆上，系统操作十分繁杂、运行可靠性低、运营成本高，致使出现车辆维修费用增加、生产作业效率低、使用质量得不到保证等系列问题。

而以上方案均存在主要逻辑误判。详细分析如下：

对于市面上现有的放置热源的方案，发动机供油不足的主要问题在于柴油结蜡，为达到发动机正常工作状态，使用不同标号柴油的情况下，及针对油路的不同部位(油箱、油管、油滤等)加热所需要热量相差较大。

柴油在液体的状态下导热率较高，热交换速度较快，加热是对容器内柴油整体加热，若容器容积较大(如：油箱)，则必须保证容器内所有柴油均加热至25℃预热系统才会停止加热，但从车辆的供电状态来看，预热器永远不可能将油箱内的柴油加热至此温度，这种判断逻辑，不仅造成了极大的能源浪费，并且对于提供热能的产品寿命损耗极大，若产品功率过大，还会对车载电瓶造成不可恢复的损害。同时，5℃至25℃的温度设定仅仅针对于0#柴油使用，高标号柴油的结蜡点比0#柴油更低，所造成的浪费与损害更大。

而正常的逻辑在于，无论任何标号的柴油，在加热至发动机可以正常启动的液态后，预热器应停止加热；而当接近所加柴油标号的结蜡点预热器应立即启动加热。

对于增大发动机吸油泵吸力的方案，其本质上并没有改变柴油的流动性，就算强行将半固态柴油吸入发动机，也会因为柴油的流动性差造成点火不良，甚至无法点火的情况。在油泵过油不畅的情况下强行吸入极易造成零件损坏和电瓶亏电。

带泵式柴油滤清器使用加大油路内柴油压力的方式，抵消柴油固化产生的阻力，但其效率较低，需做功大，且随着温度降低或管路增长，其效果会明显变差。同时燃油泵使用电机驱动，而效率较高的无刷电机的效率一般也仅在70%左右。因此带泵式柴油滤清器的能耗高、且效率低、易损坏，同时以造成电瓶亏电。并且其结构明显较复杂，故其故障率及产品成本明显较高。

有的现有技术将放置热源的方案与增大发动机吸油泵吸力的方案结合在一起使用，从本质上讲并没有解决柴油结蜡的根本问题，同时柴油滤清器内的柴油不足以供给发动机的正常使用，并且在发动机启动后，在柴油滤清器内的加热时间过短，无法在安全的情况下保证加热效率，所以，这种方式不仅没有解决问题，反而继承了以上这两种方案的弊端。

从获取热源的角度思考，有的公司在汽车自身的发热源上做文章，因为发动机启动后，水箱内的冷却水的热量是充盈的，但除了被散发到空气中之外并没有有效的利用起来，所以他们将这些被发动机加热过的冷却水通过发动机的外循环引入到油箱之中，用冷却水多余的热量将油箱内的燃油进行加热。但发动机在启动之前，水箱内的冷却水是冷的，并且在发动机的温度不达到一定要求时，发动机的外循环不会开启，需要等发动机预热到一定程度后才能将冷却水由内循环引入到外循环。所以，在柴油车辆启动之前，此方案无法满足车辆冷启动的要求。因为在较低温度下，未启动的车辆油路内的柴油已经粘稠，甚至冻结，导致发动机无法启动，所以也就无法使用水循环进行加热了。

为了解决发动机启动前启动的难题，有一种方案是将油箱分为主油箱与副油箱两个部分，对于主油箱内，使用低标号的柴油，而对于副油箱内加入高标号的柴油，在发动机启动之前，先使用高标号的柴油将发动机启动，后切换到内有低标号的主油箱内，达到冬天柴油车冷启动的目的。