本發(fā)明涉及熱管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車預(yù)熱裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

由于冬季許多地方室外環(huán)境溫度較低，使汽車在停放一段時(shí)間后難以啟動(dòng)。并且冷啟動(dòng)時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的機(jī)油受低溫影響而粘稠，使待潤滑的機(jī)械部件產(chǎn)生磨損，降低使用壽命；起動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等永磁設(shè)備受低溫影響而磁導(dǎo)率下降，使啟動(dòng)力矩不足、發(fā)電量低；油箱內(nèi)燃油受低溫影響而霧化性能變差，使發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率降低，排放性能急劇下降。此外考慮到冬季人性化需求，車輛在熄火狀態(tài)下需要為乘員艙內(nèi)適時(shí)的提供熱能以保證舒適性以及在長時(shí)間低溫狀態(tài)下汽車前擋風(fēng)玻璃僅依靠發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后的除霜較慢，高效的除霜以保證駕駛的安全性。

目前國內(nèi)外已有部分的汽車駐車燃油加熱器的利用，但是對于其預(yù)熱的功能并不是十分全面，只是對于汽車的單一部件進(jìn)行了預(yù)熱，且大部分只針對發(fā)動(dòng)機(jī)及暖風(fēng)設(shè)備。對于車輛整體的系統(tǒng)化預(yù)熱缺少研究，且難以形成較為精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)、系統(tǒng)的控制，對加熱系統(tǒng)本身的能量利用率也有待提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明設(shè)計(jì)開發(fā)了一種汽車預(yù)熱裝置，本發(fā)明的發(fā)明目的是將駐車燃油式加熱器與原冷卻循環(huán)管路進(jìn)行高效的結(jié)合，并且靈活的擴(kuò)展到其它受熱設(shè)備上。

本發(fā)明設(shè)計(jì)開發(fā)了一種汽車預(yù)熱裝置的預(yù)熱方法，本發(fā)明的發(fā)明目的是采用ecu對整個(gè)系統(tǒng)管路進(jìn)行合理有效的控制管理，使車輛高效率預(yù)熱、燃油高效率燃燒、能量高效率利用。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種汽車預(yù)熱裝置，包括：

第一電磁閥，其分別連接發(fā)動(dòng)機(jī)的第一出水管、冷卻水箱的出水管以及燃油加熱器的第一進(jìn)水管；

第二電磁閥，其分別連接發(fā)動(dòng)機(jī)的第二出水管、燃油加熱器的出水管以及暖風(fēng)裝置的進(jìn)水管；

第三電磁閥，其分別連接暖風(fēng)裝置的出水管、燃油加熱器的第二進(jìn)水管以及油箱換熱器的進(jìn)水管；

第四電磁閥，其設(shè)置所述燃油加熱器的第二進(jìn)水管上，并且同時(shí)通過管路與所述油箱換熱器的出水管連接；

電子控制器，其電聯(lián)所述電磁閥，用于控制所述電磁閥選擇性的通電與斷電；

其中，所述冷卻水箱的出水管與所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第一進(jìn)水管相連，所述油箱換熱器的出水管與所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第二進(jìn)水管相連；以及

所述電磁閥通過選擇性的通電與斷電對所述進(jìn)水管以及所述出水管進(jìn)行選擇性的連通與斷開。

優(yōu)選的是，還包括：

三元催化器，其同時(shí)連接所述燃油加熱器和所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣裝置。

優(yōu)選的是，還包括：

第一溫度傳感器，其設(shè)置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述第一電磁閥之間；以及

第二溫度傳感器，其設(shè)置在油箱內(nèi)部；

其中，所述電磁閥同時(shí)電聯(lián)所述第一溫度傳感器和所述第二溫度傳感器。

優(yōu)選的是，所述油箱換熱器采用螺旋式管殼熱交換器。

優(yōu)選的是，所述暖風(fēng)裝置包括除霜裝置和空調(diào)裝置。

一種汽車預(yù)熱裝置的控制方法，包括如下步驟：

步驟一、檢測電量和空調(diào)溫度；

步驟二、當(dāng)電量值大于設(shè)定范圍，空調(diào)溫度值高于設(shè)定范圍，燃油加熱器與暖風(fēng)機(jī)風(fēng)扇停止工作；當(dāng)電量值大于設(shè)定范圍，空調(diào)溫度值值低于設(shè)定范圍，第一電磁閥、第四電磁閥通電，第二電磁閥、第三電磁閥斷電，加熱器與暖風(fēng)機(jī)風(fēng)扇工作形成獨(dú)立的暖風(fēng)加熱裝置；

當(dāng)電量在設(shè)定范圍內(nèi)，循環(huán)檢測電量值并等待中斷響應(yīng)；以及

當(dāng)電量小于設(shè)定范圍，停止工作。

優(yōu)選的是，在所述步驟二中，所述中斷響應(yīng)包括：

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度與油箱溫度均達(dá)到設(shè)定值，第三電磁閥、第四電磁閥斷電，封閉管路，燃油加熱器停止工作，第一電磁閥、第二電磁閥通電調(diào)節(jié)連通冷卻水箱，燃油加熱器被隔離；

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度達(dá)到設(shè)定值，油箱溫度未達(dá)到設(shè)定值，第三電磁閥通電調(diào)節(jié)、第四電磁閥斷電，使油箱預(yù)熱管路接通，燃油加熱器停止工作，第一電磁閥、第二電磁閥通電調(diào)節(jié)使發(fā)動(dòng)機(jī)接入預(yù)熱；

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度未達(dá)到設(shè)定值，油箱溫度達(dá)到設(shè)定值，第三電磁閥斷電停止對油箱預(yù)熱，燃油加熱器工作，第一電磁閥、第二電磁閥、第四電磁閥斷電使燃油加熱器預(yù)熱管路接入；

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度與油箱溫度均未達(dá)到設(shè)定值，第三電磁閥通電調(diào)節(jié)，燃油加熱器工作，第一電磁閥、第二電磁閥、第四電磁閥斷電使管路全負(fù)荷運(yùn)作。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較所具有的有益效果：

1、在低溫冷啟動(dòng)時(shí)，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)可靠、快速地啟動(dòng)；在發(fā)動(dòng)機(jī)未啟動(dòng)時(shí)可使空調(diào)暖風(fēng)持續(xù)作業(yè)，提高了駕駛的舒適性；快速除霜以保證車輛能迅速的進(jìn)入行駛狀態(tài)，提高駕駛安全性；

2、高效的利用了原車載設(shè)備，減少了加裝的質(zhì)量與改裝的復(fù)雜性，管路的布置有效地利用到了原發(fā)動(dòng)機(jī)大、小循環(huán)系統(tǒng)的裝置，同時(shí)還保證使用的可靠性，不影響原裝置的工作，并且冷卻水箱可以為預(yù)熱系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行補(bǔ)液；可以根據(jù)需要進(jìn)行預(yù)熱系統(tǒng)的進(jìn)一步擴(kuò)展改裝，具有較大的開發(fā)空間；系統(tǒng)所需部件結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低廉；有效地降低了發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的機(jī)械部件磨損、燃油消耗率；進(jìn)一步提高了排放性能、燃油效率；

3、加熱器采用與原發(fā)動(dòng)機(jī)暖風(fēng)管路并聯(lián)式的連接，方便其獨(dú)立的展開工作，同時(shí)在加熱器或發(fā)動(dòng)機(jī)一方出現(xiàn)問題時(shí)，不影響對方的正常作業(yè)，提高其可靠性、實(shí)用性，并且在原暖風(fēng)管路回路中接入油箱的預(yù)熱管路，由二位三通的電磁閥連接，ecu通過控制電磁閥來調(diào)整預(yù)熱系統(tǒng)的加熱范圍以及加熱強(qiáng)度，在原發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)及暖風(fēng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，利用管路的簡單改造，油箱在預(yù)熱時(shí)采用串聯(lián)與暖風(fēng)機(jī)之后的布置方式，即將油箱的預(yù)熱子系統(tǒng)串聯(lián)于暖風(fēng)系統(tǒng)之后，并聯(lián)入原暖風(fēng)回路系統(tǒng)之中，有效地利用余熱，也可以避免油箱溫度過高；當(dāng)油箱不需預(yù)熱時(shí)，電磁閥換位使導(dǎo)熱介質(zhì)經(jīng)原回路循環(huán)，實(shí)現(xiàn)燃油加熱系統(tǒng)單獨(dú)供暖的功能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置及管路布置關(guān)系示意圖。

圖2為本發(fā)明的電子控制硬件組成圖。

圖3為本發(fā)明方法的控制總體流程圖。

圖4為本發(fā)明方法的中斷程序的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。

如圖1所示，本發(fā)明是在原發(fā)動(dòng)機(jī)與暖風(fēng)機(jī)管路以及發(fā)動(dòng)機(jī)大、小循環(huán)管路基礎(chǔ)上，改造加裝駐車燃油式加熱器及附屬管路而成，駐車燃油加熱器通過自身的水泵將發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻循環(huán)介質(zhì)引入預(yù)熱器熱交換器中，燃油加熱器的油泵將油箱燃料供給至燃燒室內(nèi)，經(jīng)預(yù)熱塞通電加熱，配合空氣供給，形成可燃霧化混合氣并進(jìn)行燃燒，其產(chǎn)生的熱量由冷卻循環(huán)介質(zhì)傳導(dǎo)至所需預(yù)熱設(shè)備的熱交換端，加熱器進(jìn)水管路與發(fā)動(dòng)機(jī)出水管路相通，由二位三通電磁閥連接，并將節(jié)溫器替代，置于冷卻水箱的一側(cè)，加熱器出水管路與通向暖風(fēng)機(jī)的原管路也由二位三通電磁閥連接。該電磁閥控制汽車?yán)鋮s循環(huán)模式的切換以及加熱強(qiáng)度的調(diào)整，在冷啟動(dòng)時(shí)，隔絕冷卻水箱，使發(fā)動(dòng)機(jī)的小循環(huán)或其它受熱設(shè)備接入預(yù)熱系統(tǒng)；在溫度較高工況下，大循環(huán)開啟，冷卻水箱介入工作，加熱器停止工作，因此在兩種工況之間采用比例調(diào)節(jié)控制其電磁閥開合度來調(diào)節(jié)工作溫度；具體而言，硬件連接及冷卻介質(zhì)流向依次為駐車燃油式加熱器170、二位三通電磁閥112、除霜與空調(diào)的暖風(fēng)設(shè)備120、二位三通電磁閥113、二位三通電磁閥114、發(fā)動(dòng)機(jī)140；駐車燃油式加熱器170的出水管路與發(fā)動(dòng)機(jī)通向除霜與空調(diào)的暖風(fēng)設(shè)備120的管路匯合，并由二位三通電磁閥112實(shí)現(xiàn)連接，在暖風(fēng)設(shè)備120的出水管路回路中接入油箱160的預(yù)熱管路，并由二位三通電磁閥113實(shí)現(xiàn)連接，接入的預(yù)熱管路通向油箱130內(nèi)的換熱器，預(yù)熱出水回路再接回暖風(fēng)設(shè)備120出水回路中，暖風(fēng)設(shè)備120與油箱130預(yù)熱的共同回路連接至發(fā)動(dòng)機(jī)140，暖風(fēng)設(shè)備120的回水管路中由二位三通電磁閥114接出旁通支路，此支路直接返回至駐車燃油式加熱器170進(jìn)水管路接口，駐車燃油式加熱器170的進(jìn)水管路由發(fā)動(dòng)機(jī)140與冷卻水箱150的大循環(huán)管路中接出，并由二位三通電磁閥111在冷卻水箱150與發(fā)動(dòng)機(jī)140之間實(shí)現(xiàn)連接，駐車燃油式加熱器170燃燒所產(chǎn)生的廢氣通向發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的三元催化器160中。

在另一種實(shí)施例中，在二位三通電磁閥113、二位三通電磁閥114處接入支路，二位三通電磁閥113處支路經(jīng)由油箱預(yù)熱器130再返回發(fā)動(dòng)機(jī)140，二位三通電磁閥114處支路直接返回加熱器170回水管路；發(fā)動(dòng)機(jī)140與冷卻水箱150形成的單向循環(huán)管路中，由發(fā)動(dòng)機(jī)140出水端接入二位三通電磁閥111，并置于冷卻水箱150一側(cè)與發(fā)動(dòng)機(jī)140隔開，并將加熱器170的進(jìn)水管路接入，發(fā)動(dòng)機(jī)140向除霜與空調(diào)的暖風(fēng)設(shè)備120的原管路與加熱器170呈并聯(lián)布置接入二位三通電磁閥112，油箱、電瓶單獨(dú)向加熱器供給燃油、電量，加熱器排放連入發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)，經(jīng)三元催化器160排出。

以上管路布置形式，通過控制二位三通電磁閥111、112的切換與開度大小調(diào)節(jié)來改變冷卻介質(zhì)的循環(huán)模式，二位三通電磁閥111、112、113、114控制汽車?yán)鋮s循環(huán)模式的切換以及加熱強(qiáng)度的調(diào)整，具體包括：二位三通電磁閥111、112掉電時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)140與冷卻水箱150的管路及原發(fā)動(dòng)機(jī)供熱管路封閉，而經(jīng)由加熱器170連通系統(tǒng)的預(yù)熱管路，此時(shí)加熱器工作預(yù)熱；二位三通電磁閥111、112上電調(diào)節(jié)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)140與冷卻水箱150的管路連通而加熱器管路封閉，發(fā)動(dòng)機(jī)接入供暖加熱；通過控制二位三通電磁閥113、114的切換和開度大小調(diào)節(jié)可調(diào)整加熱范圍，二位三通電磁閥113掉電時(shí)，油箱熱交換器管路被封閉，油箱不受預(yù)熱；二位三通電磁閥113上電調(diào)節(jié)時(shí)，油箱預(yù)熱管路接通，油箱接受預(yù)熱；二位三通電磁閥114上電調(diào)節(jié)時(shí)，加熱器單獨(dú)為暖風(fēng)機(jī)供熱；二位三通電磁閥114掉電時(shí)，暖風(fēng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)共同預(yù)熱。

在另一種實(shí)施例中，通過其在發(fā)動(dòng)機(jī)140與二位三通電磁閥111之間的溫度傳感器、油箱內(nèi)對油溫度檢測的溫度傳感器、將實(shí)時(shí)的溫度信息傳遞到ecu中，經(jīng)由ecu的計(jì)算，控制二位三通電磁閥112實(shí)現(xiàn)加熱器與發(fā)動(dòng)機(jī)兩種供熱模式供熱的調(diào)節(jié)；控制二位三通電磁閥113、114實(shí)現(xiàn)對加熱范圍以及加熱溫度的調(diào)整；控制二位三通電磁閥111實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)模式的切換。

如圖2、圖3、圖4所示，由上所述電磁閥需要根據(jù)實(shí)時(shí)的系統(tǒng)環(huán)境反饋而切換。該控制系統(tǒng)硬件電路由單片機(jī)最小系統(tǒng)電路及擴(kuò)展外接電路構(gòu)成。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路是控制系統(tǒng)的計(jì)算核心，由復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、電源電路及微處理器組成，負(fù)責(zé)信號信息的計(jì)算處理、控制信號的輸出。擴(kuò)展外接電路由a/d輸入電路、通訊電路、各電磁閥驅(qū)動(dòng)電路、加熱器繼電器電路、風(fēng)扇暖風(fēng)驅(qū)動(dòng)模塊組成，負(fù)責(zé)接收處理器的命令，驅(qū)動(dòng)外界的溫度傳感器、電磁閥、暖風(fēng)風(fēng)扇及加熱器工作。

該控制系統(tǒng)軟件的控制流程為控制系統(tǒng)啟動(dòng)，執(zhí)行主程序開始，完成初始化設(shè)定，首先檢測電量值是否在允許范圍內(nèi)，根據(jù)電量的范圍執(zhí)行不同指令：一)電量大于設(shè)定范圍，傳感器檢測空調(diào)溫度，當(dāng)檢測值高于溫度設(shè)定值，加熱器與暖風(fēng)機(jī)風(fēng)扇停止工作，當(dāng)檢測值低于溫度設(shè)定值，二位三通電磁閥111、114上電調(diào)節(jié)，二位三通電磁閥112、113掉電，加熱器與暖風(fēng)機(jī)風(fēng)扇工作形成獨(dú)立的暖風(fēng)加熱系統(tǒng)；二)電量在設(shè)定范圍內(nèi)，主程序循環(huán)檢測電量值并等待中斷響應(yīng)；三)電量小于設(shè)定范圍，此時(shí)電量接近危險(xiǎn)值，該系統(tǒng)停止工作，剩余電量僅可用于發(fā)動(dòng)機(jī)直接冷啟動(dòng)；在主程序執(zhí)行過程中，可隨時(shí)接收上位機(jī)信號打開中斷。

中斷程序開始，延時(shí)nms，再次檢測空調(diào)的溫度信號與設(shè)定值的關(guān)系，根據(jù)不同的溫度值與設(shè)定值的關(guān)系控制暖風(fēng)機(jī)風(fēng)扇，通過發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱的傳感器溫度信號判斷各管路的溫度與設(shè)定的數(shù)值比較。

根據(jù)不同的判定結(jié)果分為四種情況分別對各二位三通電磁閥以及加熱器進(jìn)行不同的操作：一)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度與油箱溫度均達(dá)到設(shè)定值，二位三通電磁閥113、114掉電封閉管路，加熱器停止工作，二位三通電磁閥111、112上電調(diào)節(jié)連通冷卻水箱、加熱器被隔離；二)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度達(dá)到設(shè)定值，油箱溫度未達(dá)到設(shè)定值，此時(shí)二位三通電磁閥113上電調(diào)節(jié)、二位三通電磁閥114掉電使油箱預(yù)熱管路接通，加熱器停止工作，二位三通電磁閥111、112上電調(diào)節(jié)使發(fā)動(dòng)機(jī)接入預(yù)熱；三)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度未達(dá)到設(shè)定值，油箱溫度達(dá)到設(shè)定值，二位三通電磁閥113掉電停止對油箱預(yù)熱，加熱器工作，二位三通電磁閥111、112、114掉電使加熱器預(yù)熱管路接入；四)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度與油箱溫度均未達(dá)到設(shè)定值，二位三通電磁閥113上電調(diào)節(jié)，加熱器工作，二位三通電磁閥111、112、114掉電使管路全負(fù)荷運(yùn)作。

上述系統(tǒng)管路在連接的過程中應(yīng)在電磁閥與發(fā)動(dòng)機(jī)之間加裝溫度傳感器以實(shí)時(shí)監(jiān)測發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱狀態(tài)。該系統(tǒng)管路由冷卻水箱中的膨脹水箱通過大循環(huán)回水管路進(jìn)行補(bǔ)水、減壓作業(yè)。油箱內(nèi)安放螺旋式管殼熱交換器，并且采用與燃油流向相反的逆流式熱交換模式。駐車燃油加熱器固定于發(fā)動(dòng)機(jī)的出水管路附近；且在垂直方向上保持高于油箱燃油平面300mm方便排出油路的氣體；還應(yīng)保持低于發(fā)動(dòng)機(jī)與冷卻水箱的冷卻介質(zhì)平面。燃油加熱器的排放系統(tǒng)應(yīng)選用與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣相同的材質(zhì)，并將其與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣在到達(dá)三元催化器前利用三通裝置接入，使三元催化器能快速達(dá)到工作溫度；利用螺釘與墊片實(shí)現(xiàn)密封；同時(shí)將排氣道用卡箍固定，遠(yuǎn)離塑件等非內(nèi)熱部件。燃油加熱器的燃油采用置于車底盤的電磁泵單獨(dú)供給；位于油箱內(nèi)的獨(dú)立吸油管路應(yīng)加裝油濾裝置以及溫度傳感器；系統(tǒng)的供油管路應(yīng)遠(yuǎn)離熱源、消聲器等。駕駛艙暖風(fēng)機(jī)風(fēng)扇為原車輛風(fēng)扇，相關(guān)的溫度檢測裝置固定于暖風(fēng)出口處。電量檢測裝置與汽車電池連接。由于冷卻水箱在加熱器介入加熱工作時(shí)并不是完全的隔絕，其進(jìn)水管路與發(fā)動(dòng)機(jī)保持連同狀態(tài)，此時(shí)冷卻系中的膨脹水箱介入工作，利用系統(tǒng)壓力的平衡對既定狀態(tài)下的循環(huán)水路進(jìn)行實(shí)時(shí)的補(bǔ)水、減壓工作。

整體系統(tǒng)布置如上，應(yīng)當(dāng)注意其密封性能，通過在各連接環(huán)節(jié)加裝密封圈、墊片等裝置保證氣密性；必要的位置采用橡膠彎頭、軟管等保證汽車振動(dòng)、部件疲勞等因素不對系統(tǒng)可靠性造成影響。系統(tǒng)安裝完畢，應(yīng)多次試車，并持續(xù)一段時(shí)間以保證管路內(nèi)的各部件工作正常、導(dǎo)熱管路中氣液分離。

同時(shí)，本發(fā)明在布置的過程中，在油箱之后還可加裝更多的換熱器，用于滿足特種車輛改裝需求，并且相應(yīng)的傳感器、控制通道也在ecu接口中預(yù)留，具體加裝管路的布置方式根據(jù)需要預(yù)熱設(shè)備所需熱量而決定，此發(fā)明設(shè)計(jì)靈活，使更多的預(yù)熱子系統(tǒng)具有互通性、獨(dú)立性，為系統(tǒng)的擴(kuò)展更新留有余地。

盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。