一种柴油发动机进气预热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种柴油发动机进气预热系统，该进气预热系统的充电起动系统包括依次电连接的发电电动机、蓄电池以及起动机；冷却液循环换热系统包括换热器、高温冷却水管道以及低温冷却水管道；微型燃气轮机系统包括依次密封连接的压气机、燃烧室以及涡轮机；涡轮机设置有高温气体出口，并且高温气体出口与换热器连通，用于加热换热器内的冷却液；涡轮机的输出轴与发电电动机的输入轴连接，用于将涡轮机的转子动能输出给发电电动机，发电电动机将电能输送至蓄电池。上述进气预热系统能够提高进气温度以及蓄电池的电量，有助于严寒环境下的柴油发动机起动。

【技术实现步骤摘要】
一种柴油发动机进气预热系统
本专利技术涉及发动机
，具体涉及一种柴油发动机进气预热系统。
技术介绍
在极其严寒环境条件下，车辆装备起动困难。在发动机起动之前，润滑油和机油的粘度随温度降低而增大，在严寒环境下非常粘稠，通常在发动机发动前半个小时就需要将机油和润滑油加热。在恶劣的严寒环境下，蓄电池的SOC(StateofCharge，荷电状态)值会从100％迅速下降，严重影响发动机的起动情况。常用的起动辅助装置有冷却液加温装置、火焰进气预热装置、电热栅格或PTC进气预热装置、向进气管喷乙醚的起动装置等等，其中以冷却液加温与进气预热方式应用最为广泛。但是冷却液加温装置内部燃烧效率不好，容易造成堵塞，换热效率低，造成起动时间长。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种柴油发动机进气预热系统，能够提高进气温度以及蓄电池的电量，有助于严寒环境下的柴油发动机起动。本专利技术采用以下具体技术方案：一种柴油发动机进气预热系统，该进气预热系统包括发动机本体、充电起动系统、冷却液循环换热系统以及微型燃气轮机系统；所述充电起动系统包括依次电连接的发电电动机、蓄电池以及起动机；所述冷却液循环换热系统包括换热器、高温冷却水管道以及低温冷却水管道；所述换热器与所述发动机本体之间通过所述高温冷却水管道和所述低温冷却水管道连通；在所述换热器、所述发动机本体、所述高温冷却水管道以及所述低温冷却水管道内填充有冷却液；所述微型燃气轮机系统包括依次密封连接的压气机、燃烧室以及涡轮机；所述涡轮机设置有高温气体出口，并且所述高温气体出口与所述换热器连通，用于加热所述换热器内的冷却液；所述涡轮机的输出轴与所述发电电动机的输入轴连接，用于将所述涡轮机的转子动能输出给所述发电电动机，所述发电电动机将电能输送至所述蓄电池。更进一步地，还包括与所述发动机本体连通的进气管道；所述进气管道与所述高温气体出口连通。更进一步地，所述涡轮机的所述高温气体出口与所述进气管道之间通过第一出气支管连通，并与所述换热器之间通过第二出气支管连通。更进一步地，在所述第一出气支管中安装有第一控制阀。更进一步地，在所述第二出气支管中安装有第二控制阀。更进一步地，所述第一控制阀和所述第二控制阀为电动控制阀。更进一步地，所述微型燃气轮机系统还包括压气机和燃烧室；所述压气机、所述燃烧室以及所述涡轮机依次密封连接。更进一步地，还包括与所述发动机本体连通的排气管道。更进一步地，所述换热器设置有高温排气通道。更进一步地，所述冷却液循环换热系统还包括安装于所述低温冷却水管道中的水泵。有益效果：1、本专利技术的柴油发动机进气预热系统通过增设微型燃气轮机系统，可以通过涡轮机排出的高温燃气对流经换热器内的冷却液进行加热，从而通过冷却液提高发动机本体的温度，有助于柴油发动机在严寒环境下的起动；2、本专利技术的柴油发动机进气预热系统通过增设微型燃气轮机系统，可以通过涡轮机驱动发电电动机转动进行发电，将涡轮机的转子动能转化为电能输送到蓄电池，从而有效提高蓄电池在低温条件下的soc值；3、通过将涡轮机的高温气体出口与发动机本体的进气管道的连通，能够将涡轮机的高温燃气引入发动机本体的进气管道，从而提高了缸内进气温度，改善了燃料燃烧条件和低温着火问题；4、由于在涡轮机的高温气体出口与进气管道之间设置有第一控制阀，通过第一控制阀可以控制涡轮机与进气管道之间的第一出气支管的通断，进而控制涡轮机的高温燃气是否进入缸体内，从而能够控制发动机本体的进气温度；5、通过在涡轮机的高温气体出口与换热器之间的第二控制阀，可以控制涡轮机的高温燃气进入换热器以及控制进入换热器的高温燃气的流量，同时结合第一控制阀可以合理分配涡轮机的高温燃气进入换热器和缸体内的比例，从而能够高效地利用涡轮机的高温燃气，使柴油发动机快速满足点火状态。6、通过设置于冷却液循环换热系统中的水泵，能够加速冷却液的循环流动，提高换热器的换热效率，充分利用涡轮机的高温燃气，缩短柴油发动机在严寒环境下的预热时间。附图说明图1为本专利技术的柴油发动机进气预热系统的原理结构示意图。其中，1-发动机本体，2-发电电动机，3-蓄电池，4-起动机，5-换热器，6-高温冷却水管道，7-低温冷却水管道，8-涡轮机，9-进气管道，10-第一出气支管，11-第二出气支管，12-第一控制阀，13-第二控制阀，14-压气机，15-燃烧室，16-排气管道，17-高温排气通道，18-水泵具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本专利技术提供了一种柴油发动机进气预热系统，如图1所示，该进气预热系统包括发动机本体1、充电起动系统、冷却液循环换热系统以及微型燃气轮机系统；充电起动系统包括依次电连接的发电电动机2、蓄电池3以及起动机4；发电电动机2用于将机械能转化为电能；蓄电池3用于将发电电动机2产生的电能进行储存，并将存储的电能输送到用电器件，如：起动机4；起动机4又叫马达，它将蓄电池3的电能转化为机械能，驱动柴油发动机的飞轮旋转实现柴油发动机的启动；冷却液循环换热系统包括换热器5、高温冷却水管道6以及低温冷却水管道7；换热器5与发动机本体1之间通过高温冷却水管道6和低温冷却水管道7连通；在换热器5、发动机本体1、高温冷却水管道6以及低温冷却水管道7内填充有冷却液；发动机本体1内设置有缸体以及围绕缸体的水套，水套内充满冷却液；在柴油发动机处于工作状态时，水套的作用是通过热传导将发动机缸体的热能转移到冷却液，通过冷却液在水套和换热器5之间的流动进行散热；当柴油发动机在严寒环境下启动时，为了实现柴油发动机的顺利启动，则需要通过换热器5将冷却液进行加热，并通过冷却液在换热器5与水套之间的循环流动对柴油发动机的缸体进行预热，从而提高缸体和进气的温度，使柴油发动机容易启动；微型燃气轮机系统包括依次密封连接的压气机14、燃烧室15以及涡轮机8；涡轮机8设置有高温气体出口，并且高温气体出口与换热器5连通，用于加热换热器5内的冷却液；涡轮机8的输出轴与发电电动机2的输入轴连接，用于将涡轮机8的转子动能输出给发电电动机2，发电电动机2将电能输送至蓄电池3。如图1所示，涡轮机8排出的高温燃气进入换热器5，能够对换热器5进行加热，同时将换热器5内的冷却液进行升温，通过冷却液在换热器5和发动机本体1之间的循环流动对发动机本体1进行预热。上述柴油发动机进气预热系统通过增设微型燃气轮机系统，可以通过涡轮机8排出的高温燃气对流经换热器5内的冷却液进行加热，从而通过冷却液提高发动机本体1的温度，有助于柴油发动机在严寒环境下的起动；同时，还可以通过涡轮机8驱动发电电动机2转动进行发电，将涡轮机8的转子动能转化为电能输送到蓄电池3，从而有效提高蓄电池3在低温条件下的soc值；通过微型燃气轮机系统与换热器5的热交换，能够通过冷却液提高发动机本体1的进气温度以及蓄电池3的电量，有助于严寒环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柴油发动机进气预热系统，其特征在于，包括发动机本体(1)、充电起动系统、冷却液循环换热系统以及微型燃气轮机系统；所述充电起动系统包括依次电连接的发电电动机(2)、蓄电池(3)以及起动机(4)；/n所述冷却液循环换热系统包括换热器(5)、高温冷却水管道(6)以及低温冷却水管道(7)；所述换热器(5)与所述发动机本体(1)之间通过所述高温冷却水管道(6)和所述低温冷却水管道(7)连通；在所述换热器(5)、所述发动机本体(1)、所述高温冷却水管道(6)以及所述低温冷却水管道(7)内填充有冷却液；/n所述微型燃气轮机系统包括依次密封连接的压气机(14)、燃烧室(15)以及涡轮机(8)；所述涡轮机(8)设置有高温气体出口，并且所述高温气体出口与所述换热器(5)连通，用于加热所述换热器(5)内的冷却液；所述涡轮机(8)的输出轴与所述发电电动机(2)的输入轴连接，用于将所述涡轮机(8)的转子动能输出给所述发电电动机(2)，所述发电电动机(2)将电能输送至所述蓄电池(3)。/n

【技术特征摘要】
1.一种柴油发动机进气预热系统，其特征在于，包括发动机本体(1)、充电起动系统、冷却液循环换热系统以及微型燃气轮机系统；所述充电起动系统包括依次电连接的发电电动机(2)、蓄电池(3)以及起动机(4)；
所述冷却液循环换热系统包括换热器(5)、高温冷却水管道(6)以及低温冷却水管道(7)；所述换热器(5)与所述发动机本体(1)之间通过所述高温冷却水管道(6)和所述低温冷却水管道(7)连通；在所述换热器(5)、所述发动机本体(1)、所述高温冷却水管道(6)以及所述低温冷却水管道(7)内填充有冷却液；
所述微型燃气轮机系统包括依次密封连接的压气机(14)、燃烧室(15)以及涡轮机(8)；所述涡轮机(8)设置有高温气体出口，并且所述高温气体出口与所述换热器(5)连通，用于加热所述换热器(5)内的冷却液；所述涡轮机(8)的输出轴与所述发电电动机(2)的输入轴连接，用于将所述涡轮机(8)的转子动能输出给所述发电电动机(2)，所述发电电动机(2)将电能输送至所述蓄电池(3)。


2.如权利要求1所述的柴油发动机进气预热系统，其特征在于，还包括与所述发动机本体(1)连通的进气管道(9)；
所述进气管道(9)与所述高温气体出口连通。

【专利技术属性】
技术研发人员：黎一锴，蔡畅，史中杰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11