本實用新型涉及一種低溫啟動系統(tǒng)，具體涉及一種客車發(fā)動機在低溫下啟動的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

發(fā)動機低溫起動方法有很多，最常見的熱水預(yù)溫法：向冷卻系統(tǒng)加入 40℃～50℃的溫水，避免用開水，這樣會有水溫度太高使得散熱器芯管、氣缸蓋發(fā)生脹裂的威脅。用溫水慢慢的進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)流出的水溫度比較高時停止注水。這樣可以提升發(fā)動機的溫度，防止冬季溫度太低時，發(fā)送機起動困難且耗油量大的問題。

同樣適用柴油機冬季采用軟化水作為冷卻液的情況的蒸汽機預(yù)熱法，這個與用熱水預(yù)熱的原理差不多。讓蒸汽通過管道從水箱的下水管進(jìn)入冷卻系統(tǒng)，或者直接進(jìn)入柴油發(fā)動機的冷卻水套，用蒸汽的溫度來預(yù)熱。

或者，在柴油機內(nèi)加入一種循環(huán)裝置，采用外置強制循環(huán)式燃油加熱器的方法。這種方法是利用一種隨機的燃料，把燃油加熱器附帶的水泵，然后將柴油機冷卻系統(tǒng)內(nèi)的冷卻液先抽出來，把它加熱后再循環(huán)至柴油機機體內(nèi)預(yù)熱柴油機，這時柴油機內(nèi)部的氣缸、活塞、活塞環(huán)以及其它摩擦副之間的機油溫度就會隨之升高。當(dāng)柴油機的機體達(dá)到 40℃～50℃的時候，柴油機的機油溫度也升高了，粘度就會降低了，這樣柴油機就可以很好的運行起來了；

還有就是采用低溫性能比較好的專用蓄電池。性能好的蓄電池都是運用了單元螺旋卷繞技術(shù)，它的極板之間的間隙非常小，采用固態(tài)酸，可以被玻璃纖維網(wǎng)吸附，在低溫時，也無液態(tài)酸冰凍現(xiàn)象 ，在－40℃環(huán)境條件依然可以正常工作。

熱管技術(shù)近年來在工程中的應(yīng)用日益普及,不僅在傳統(tǒng)的傳熱傳質(zhì)設(shè)備更新改造方面顯示出了強大的生命力,而且在余熱回收、節(jié)能方面取得了顯著效果。熱管是一種新型的高效傳熱元件,由于其具有極好的傳熱性能、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用壽命長等優(yōu)點,推廣應(yīng)用于機械設(shè)備的冷卻等方面。熱管技術(shù)在柴油機排氣余熱回收中的利用，眾所周知船用柴油機的熱效率一般只有30%~40%,其中30%燃料放出的熱量是從煙氣中排放掉了,利用熱管回收這部分熱量,回收的余熱大多是產(chǎn)生低壓蒸汽,低壓蒸汽可以用來加熱生活用水,或作其它加熱熱源。柴油機用的熱管鍋爐有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、發(fā)汽快等優(yōu)點。如船用柴油機是船舶的主要動力,其排氣余熱約占總效率的34%,利用這部分余熱解決船員和旅客的生活用水等。為了節(jié)省運行費用，大型柴油機一般采用重油為燃料,但重油的粘度很高,必須蒸汽加熱才能保持良好流動性及燃燒效果。過去產(chǎn)生蒸汽必須專門配備鍋爐。采用熱管鍋爐回收柴油機的排氣余熱，產(chǎn)生蒸汽用于加熱重油和對油庫進(jìn)行保溫，大大節(jié)省燃料消耗，提高了柴油機的綜合熱效率并降低了運行費用。

Na₂SO₄·10H₂O是一種典型的無機水合鹽相變儲能材料, 有較高的潛熱( 254kJ/kg)和良好的導(dǎo)熱性能、化學(xué)穩(wěn)定性好、無毒、價格低廉, 并可多次重復(fù)使用。相變儲熱材料是指在升溫過程中發(fā)生相變的同時，從環(huán)境中吸收( 或放出) 大量的熱(冷) 量的一類物質(zhì)，能一定程度上解決能量利用在時間和空間上不匹配的矛盾。相變材料具有儲熱量大，相變過程近似恒溫等特點，因合適的相變溫度, 能用于貯存各種廢熱, 與其它無機鹽( 如 NaCl) 形成的低共熔鹽的相變溫度可控制在 20～30℃范圍內(nèi)。這一溫度范圍是人們生活和儀器、儀表正常工作的最佳溫度區(qū)間。Na₂SO₄·10H₂O俗稱芒硝, 白色或無色透明晶體, 單斜晶系,呈芒狀或顆粒狀小晶體的集合體, 或呈硬殼狀和微密鹽塊狀, 密度 1.4～1.5g/cm³, 硬度莫氏標(biāo)度 1.5～2.0 級, 具有玻璃光澤,溶于水, 不溶于乙醇。因此 Na₂SO₄·10H₂O以其優(yōu)越的性能, 成為很具吸引力的潛熱儲熱材料。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在冬季低溫制熱時難以可靠運行、空調(diào)效率低、甚至不能工作，提供一種在低溫環(huán)境中利用尾氣余熱保證客車熱泵技術(shù)高效率運行，在客車空調(diào)上安裝簡單、操作方便、熱泵系統(tǒng)運行效率高的帶有熱壓膜片氣囊管熱泵型客車空調(diào)頂置風(fēng)機除冰系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用下述技術(shù)方案：一種客車低溫啟動系統(tǒng)，包括發(fā)動機、低溫啟動系統(tǒng)和余熱利用系統(tǒng)，所述的低溫啟動系統(tǒng)包括蓄電池、儲存器、電熱塞，儲存器設(shè)置在發(fā)動機下方，儲存器與發(fā)動機的進(jìn)氣管相連，蓄電池設(shè)置在發(fā)動機上方，蓄電池和電熱塞電連接，電熱塞卡接在進(jìn)氣管上；所述的余熱利用系統(tǒng)包括設(shè)置在發(fā)動機一側(cè)的余熱收集管和尾氣管，余熱收集管和尾氣管通過熱管與余熱利用裝置相連通。

所述余熱利用系統(tǒng)還包括與尾氣管相連的氣-液熱交換器和氣-氣熱交換器，氣-液熱交換器和氣-氣熱交換器并聯(lián)連接；發(fā)動機的低溫冷卻液通過管道與氣-液熱交換器連通，氣-液熱交換器中的高溫冷卻液通過管道進(jìn)入駕駛室或回流至發(fā)動機；與氣-氣熱交換器通過管道相連還設(shè)有空濾器，氣-氣熱交換器中的熱風(fēng)進(jìn)入駕駛室或液壓工作系統(tǒng)鋼管外壁。

所述儲存器為Na₂SO₄·10H₂O儲存器。

所述電熱塞有四個。

所述的余熱利用裝置包括溫水器、除霧除霜裝置或小型烤面包機。

所述的發(fā)動機余熱收集管和尾氣管并聯(lián)后與熱管連接，熱管分為至少兩條支路與余熱利用裝置連通。

所述的儲存器與發(fā)動機通過溫控轉(zhuǎn)換開關(guān)連接。

采用上述結(jié)構(gòu)的本實用新型解決了冬季由于環(huán)境溫度較低，車用柴油機啟動困難的問題。這是由于機油粘度增高，起動阻力矩增大，蓄電池工作能力降低，以及燃油氣化性能變壞的緣故。為保證低溫條件下迅速可靠起動，在柴油機上設(shè)有低溫起動預(yù)熱裝置，以提高進(jìn)入氣缸的空氣（或可燃混合氣）的溫度，改善混合氣的形成條件，降低啟動阻力矩，在保證順利啟動的同時，減少啟動過程中的零件磨損。

附圖說明

圖1是本實用新型客車低溫啟動系統(tǒng)原理圖；

圖2是本實用新型電熱塞進(jìn)氣預(yù)熱裝置原理圖；

圖3是本實用新型電熱塞進(jìn)氣預(yù)熱裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實用新型雙熱源進(jìn)氣預(yù)熱裝置接線圖；

圖5是本實用新型低溫環(huán)境下發(fā)動機尾氣余熱熱循環(huán)利用流程圖。

具體實施方式

如圖1至圖5所示，本實用新型包括發(fā)動機1、低溫啟動系統(tǒng)和余熱利用系統(tǒng)，所述的低溫啟動系統(tǒng)包括蓄電池2、儲存器3、電熱塞6，儲存器3設(shè)置在發(fā)動機1下方，儲存器3與發(fā)動機的進(jìn)氣管14相連，蓄電池2設(shè)置在發(fā)動機1上方，蓄電池2和電熱塞6電連接，電熱塞6卡接在進(jìn)氣管14上；所述的余熱利用系統(tǒng)包括設(shè)置在發(fā)動機1一側(cè)的余熱收集管7和尾氣管8，余熱收集管7和尾氣管8通過熱管5與余熱利用裝置相連通。通過新型預(yù)熱方式實現(xiàn)客車在低溫下啟動，并對余熱回收利用，實現(xiàn)能量最大效率的利用。電熱塞6在蓄電池2與發(fā)動機1之間，應(yīng)用電熱塞進(jìn)行尾氣預(yù)熱高效輔助發(fā)動機1冷啟動。

所述余熱利用系統(tǒng)還包括與尾氣管8相連的氣-液熱交換器12和氣-氣熱交換器16，氣-液熱交換器12和氣-氣熱交換器16并聯(lián)連接；發(fā)動機1的低溫冷卻液通過管道與氣-液熱交換器12連通，氣-液熱交換器12中的高溫冷卻液通過管道進(jìn)入駕駛室18或回流至發(fā)動機1；與氣-氣熱交換器16通過管道相連還設(shè)有空濾器15，新鮮空氣通過空濾器15進(jìn)入氣-氣熱交換器16，氣-氣熱交換器16中的熱風(fēng)進(jìn)入駕駛室18或液壓工作系統(tǒng)19鋼管外壁。

所述儲存器3為Na₂SO₄·10H₂O儲存器。

所述電熱塞6有四個。

所述的余熱利用裝置包括溫水器9、除霧除霜裝置10或小型烤面包機11。尾氣余熱的可以進(jìn)行加熱溫水、進(jìn)行車窗除霧除霜、烤面包等。

所述的發(fā)動機余熱收集管7和尾氣管8并聯(lián)后與熱管5連接，熱管5分為至少兩條支路與余熱利用裝置連通。

所述的儲存器3與發(fā)動機1通過溫控轉(zhuǎn)換開關(guān)4連接；

低溫啟動系統(tǒng)：柴油發(fā)動機啟動之前，先將啟動開關(guān)轉(zhuǎn)至“預(yù)熱”位置，使蓄電池的電流通向電熱塞6，約 30～40s后，電熱塞6內(nèi)端頭溫度可達(dá) 900℃以上。然后將起動開關(guān)轉(zhuǎn)至起動位置，使電熱塞保持在熾熱狀態(tài)下起動發(fā)動機，進(jìn)氣管內(nèi)的進(jìn)氣通過 4 個灼熱的電熱塞被加熱，從而可提高壓縮機壓縮終了時的溫度，使噴入氣缸的柴油容易著火，實現(xiàn)柴油發(fā)動機的順利啟動。

在發(fā)動機進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)置具有一定質(zhì)量的加熱儲能體，即Na₂SO₄·10H₂O儲存器，啟動前用小電流將儲存器3加熱到設(shè)定溫度，啟動時儲存器3可以作為一個熱源不斷地向進(jìn)氣管內(nèi)空氣提供熱量。

在發(fā)動機進(jìn)氣系統(tǒng)也可以設(shè)置一個雙熱源進(jìn)氣預(yù)熱裝置，如圖4所示，圖中標(biāo)號為：預(yù)熱開關(guān)41、保險絲42、易熔絲43、蓄電池2、預(yù)熱指示燈44、控制器45、預(yù)熱繼電器46、 PTC預(yù)熱器47，雙熱源進(jìn)氣預(yù)熱裝置是一種儲能型電熱陶瓷進(jìn)氣預(yù)熱加熱器，它采用正溫度系數(shù)熱敏陶瓷作為熱體。以儲熱－熱交換方式工作，結(jié)構(gòu)為同心分布多級串聯(lián)散熱片形式。正溫度系數(shù)的 PTC 電熱陶瓷材料是屬于鐵鈦酸鋇類半導(dǎo)體，其電阻值可隨溫度變化而改變，使加熱器的電流發(fā)生變化，加熱溫度得到自動控制。當(dāng)外界溫度為20℃時，其電阻僅為0.2－0.4Ω。電路一接通，即柴油機啟動開關(guān)一打開，瞬時加熱電流很大，溫度迅速升高，1min 內(nèi)即可達(dá)到 60－80℃，3min 內(nèi)即可達(dá)到200℃。 此時，電阻值趨向無窮大，電流趨于0，溫度不再升高，電路幾乎切斷。該裝置與常用的火焰塞、電熱塞相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、熱量集中、熱效率高、功耗低、自動恒溫、耗比低、可靠性好、發(fā)熱體不氧化、壽命長、故障率低、適用溫度范圍廣、配套控制器具有聲光顯示等優(yōu)點。能配裝各種柴油機，且無須改動原機零部件。

低溫環(huán)境下發(fā)動機尾氣余熱循環(huán)系統(tǒng)如圖5所示：在低溫環(huán)境時利用發(fā)動機1小循環(huán)的小循環(huán)低溫冷卻液，通過一個氣-液熱交換器12與發(fā)動機高溫尾氣進(jìn)行熱交換，使低溫冷卻液溫度迅速升高至理想值，從而縮短了低溫環(huán)境下暖機時間。低溫冷卻液溫度升至一定數(shù)值后，可將加溫后的高溫冷卻液來給駕駛室提供熱量；當(dāng)冷卻液溫度超過某一設(shè)定值后，溫控轉(zhuǎn)換開關(guān)Ⅱ13自動切斷尾氣，尾氣繞過該氣-液交換器而直接排至大氣。

當(dāng)駕駛室不需要加熱時，溫控轉(zhuǎn)換開關(guān)Ⅰ14使發(fā)動機低溫冷卻液直接流回發(fā)動機1，以減小低溫冷卻液流經(jīng)通道形成的壓力損失。同時，在低溫環(huán)境時利用一個簡易空濾器15過濾環(huán)境的新鮮空氣，然后，過濾后的新鮮空氣通過一個氣-氣熱交換器16與發(fā)動機高溫尾氣進(jìn)行熱交換，使新鮮空氣迅速被加熱，由風(fēng)機17把熱風(fēng)強制送到駕駛室18內(nèi)，供駕駛室取暖。同時，一部分熱量通向液壓工作系統(tǒng)19的鋼管外壁，給液壓油加熱。