一种全天候燃油加热系统

技术领域

本发明涉及机动车加热系统领域，具体是一种全天候燃油加热系统。

背景技术

随着经济发展，民众对汽车的需求日益增加，从而带动中国汽车产业进入到一种“井喷式”的发展模式。于此同时，汽车产业的不断发展所致的资源和环境问题日益突出。大幅增加的机动车保有量造成了严重的空气污染。随着国Ⅵ排放标准的逐步实施，对发动机的燃油经济性的要求页越来越高。因此，传统进气道喷射的汽油机越发难以适应现代汽车对经济性的要求。现行主流的动力源是缸内直喷发动机，其具有燃油经济性高、启动时间短、降低振动的优点。另一方面，由于是缸内直喷，燃油与空气混合时间相对于进气道喷射发动机较短，混合气体分布不均导致燃烧时产生的固体颗粒物的数量和质量较高。

吉林大学有论文《燃油温度对缸内直喷汽油机燃烧和排放影响的研究》表明：将燃油温度提高至100℃，可以减小汽油雾化后的颗粒大小，有效减少燃烧后颗粒物排放，是节能减排的有效手段。汽车空调制冷循环的最高温度在100℃左右，可以保证安全、有效地加热燃油。因此，有必要集成汽车发动机供油系统和制冷系统，实现对汽车发动机燃油的加热升温。

发明内容

本发明的目的是提供一种全天候燃油加热系统，以解决现有技术机动车燃油雾化后颗粒较大容易造成排放污染的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种全天候燃油加热系统，包括机动车的制冷剂循环回路，以及机动车的发动机供油系统，所述发动机供油系统包括燃油箱、油泵，由油泵将燃油箱中燃油泵入至机动车的发动机，其特征在于：还包括加热油路、散热油路、换热油路，其中：

所述加热油路包括加热装置，所述油泵出口端分出一路通过加热装置连接发动机进油端，由加热装置将油泵输送至发动机的油液加热升温；

所述散热油路包括通路式散热器，散热器配合于发动机或制冷剂循环回路外部环境，所述油泵出口端分出第三路通过散热器连接发动机进油端，由散热器使油泵输出至发动机的油液与发动机或制冷剂循环回路外部环境热交换。

所述换热油路包括热交换装置，所述热交换装置接入所述制冷剂循环回路中作为制冷剂循环回路一部分，所述油泵出口端分出另一路通过热交换装置连接发动机进油端，由热交换装置使油泵输送至发动机的油液与制冷剂循环回路中制冷介质热交换。

所述的一种全天候燃油加热系统，其特征在于：所述加热油路中的加热装置为燃油电加热器，燃油电加热器的进口端与油泵出口端分出的对应路连接，燃油电加热器的出口端与发动机进油端连接。

所述的一种全天候燃油加热系统，其特征在于：所述散热油路中的散热器与发动机相接触，或者散热器与制冷剂循环回路中压缩机周围环境接触，散热器通过自身内部通路一端与油泵出口端分出的对油路连接，散热器自身内部通路另一端与发动机进油端连接。

所述的一种全天候燃油加热系统，其特征在于：所述换热油路中的热交换装置为具有制冷剂通道、燃油通道的双通道结构的油换热器，所述油换热器通过自身制冷剂通道串联接入制冷剂循环回路，并作为制冷剂循环回路中制冷剂通路的一部分，油换热器中燃油通道一端与油泵出口端分出的对应路连接，油换热器中燃油通道另一端与发动机进油端连接。

所述的一种全天候燃油加热系统，其特征在于：还包括配置于油泵出口端的第一四通阀，所述第一四通阀的一个阀口作为进口、其余三个阀口分别作为出口；第一四通阀的进口与油泵的出口端连接，第一四通阀的第一个出口通过所述加热装置与发动机的进油端连接，第一四通阀的第二个出口通过所述散热器与发动机的进油端连接，第一四通阀的第三个出口通过所述热交换装置与发动机进油端连接。

所述的一种全天候燃油加热系统，其特征在于：还包括配置于发动机进油端的第二四通阀，所述第二四通阀的三个阀口作为进口、第四个阀口作为出口；第二四通阀的出口与发动机进油端连接，所述第一四通阀的第一个出口通过所述加热装置与第二四通阀的第一个进口连接，第一四通阀的第二个出口通过所述散热器与第二四通阀的第二个进口连接，第一四通阀的第三个出口通过所述热交换装置与第二四通阀的第三个进口进油端连接。

所述的一种全天候燃油加热系统，其特征在于：所述第一四通阀、第二四通阀均为电控四通阀，第一四通阀、第二四通阀受控于外部控制器实现各自内部通路切换。

本发明中集成了机动车的制冷剂循环回路和发动机供油系统，并构建了加热油路、散热油路、换热油路，其中加热油路可主动将通向发动机的燃油加热，散热油路可通过吸收发动机或制冷剂循环回路中压缩机排出的热量将通向发动机的燃油加热，换热油路可通过与制冷剂循环回路中高温状态的制冷剂热交换以对通向发动机的燃油加热，由此形成了三种不同方式的燃油加热油路，能够适用于不同的工作环境。同时，本发明通过两组四通阀实现不同燃油加热油路的切换工作。

与现有技术相比，本发明的优点为：

本发明有效的将燃油温度升高，减小了燃油雾化后的颗粒大小，减少缸内直喷发动机的有害气体排放，是节能减排的有效措施。

夏季时，换热油路中的热交换装置可以作为一个预冷凝器，相当于增大了冷凝器的换热效果，可以有效的增强车载制冷循环的制冷效果。

冬季时，散热油路中的散热器利用发动机散发的热量加热燃油，或者利用制冷剂循环回路中压缩机排出的热量加热燃油，可以将发动机散发的热量或压缩机排出的热量转移至燃油，降低发动机散热系统的压力。

在本发明系统的加热油路中，专门增加一路发动机启动前的加热装置，可以有效减少发动机预热时的有害气体排放，是节能减排的有效措施。

附图说明

图1是本发明系统结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明一种全天候燃油加热系统，包括机动车的制冷剂循环回路，以及机动车的发动机供油系统。发动机供油系统包括燃油箱21、油泵22，由油泵22将燃油箱21中燃油泵入至机动车的发动机23。

本发明中，制冷剂循环回路包括压缩机12、冷凝器15、节流装置14、蒸发器13。传统的制冷剂循环回路中，压缩机12出口端与冷凝器15进口端连接，冷凝器15出口端通过节流装置14与蒸发器13进口端连接，蒸发器13出口端与压缩机12进口端连接，通过上述方式过程制冷剂循环回路，压缩机12中制冷剂依次流经冷凝器15、节流装置14、蒸发器13后返回至压缩机12。

本发明还包括第一四通阀25、第二四通阀27、加热油路、散热油路、换热油路，其中：

第一四通阀25配置于油泵22出口端，第一四通阀25的一个阀口作为进口、其余三个阀口分别作为出口，第一四通阀25的进口与油泵的出口端连接。

第二四通阀27配置于发动机23进油端，第二四通阀27的三个阀口作为进口、第四个阀口作为出口；第二四通阀27的出口与发动机23进油端连接。

加热油路包括加热装置，该加热装置为燃油电加热器24，燃油电加热器24的进口端与第一四通阀25的第一个出口连接，燃油电加热器24的出口端与第二四通阀27的第一个进口连接，由此通过燃油电加热器24连通第一四通阀25、第二四通阀27，进而连通油泵22出口端和发动机23进油端。可由加热装置将油泵22输送至发动机23的油液主动加热升温。

散热油路包括通路式散热器26，散热器26配合于发动机或制冷剂循环回路外部环境，具体的散热器26与发动机23相接触，或者散热器26与制冷剂循环回路中压缩机12周围环境接触，散热器26通过自身内部通路一端与第一四通阀25的第二个出口连接，散热器26通过自身内部通路另一端与第二四通阀27的第二个进口连接，由此通过散热器26连通第一四通阀25、第二四通阀27，进而连通油泵22出口端和发动机23进油端。可由散热器26使油泵22输出至发动机23的油液与发动机23或压缩机12热交换，从而实现油液的加热升温。

换热油路包括热交换装置，该热交换装置为具有制冷剂通道、燃油通道的双通道结构的油换热器23。本发明的制冷剂循环回路中，压缩机12和冷凝器15之间断开，以油换热器23接入作为制冷剂循环回路的一部分，具体的油换热器23通过自身制冷剂通道分别连接压缩机12和冷凝器15，由此实现油换热器23串联接入制冷剂循环回路，并作为制冷剂循环回路中制冷剂通路的一部分。油换热器23中燃油通道一端与第一四通阀25的第三个出口连接，油换热器23中燃油通道另一端与第二四通阀27的第三个进口连接，由此通过油换热器23连通第一四通阀25、第二四通阀27，进而连通油泵22出口端和发动机23进油端。可由油换热器23使油泵22输出至发动机23的油液与制冷剂循环回路中制冷剂热交换。

本发明中，第一四通阀25、第二四通阀27均为电控四通阀，第一四通阀25、第二四通阀27的控制端分别与外部控制器的信号输出端，外部控制器可通过连接温度传感器采集发动机中燃油温度、压缩机温度、机动车环境温度等温度信号，并基于温度信号通过控制第一四通阀25、第二四通阀27各自内部通路切换，实现三种方式即加热油路、散热油路、换热油路对燃油进行加热。

具体的，发动机启动前，油泵22输出的油液经第一四通阀25的第一个出口——燃油电加热器24——第二四通阀27的第一个进口——发动机23，该模式下可通过燃油电加热器24加热燃油。

冬季时，通过环境温度传感器的温度信号，若发动机23冷却液的温度超过设定值时，油泵22输出的油液经第一四通阀25第二个出口——散热器26——第二四通阀27第二个进口——发动机23，该模式下通过发动机发出的热量加热燃油。当然，若散热器26是配合与压缩机12，也可以是通过压缩机12发出的热量加热燃油。

夏季时，通过环境温度传感器的温度信号，若压缩机12出口的温度超过设定值时，油泵22输出的油液经第一四通阀25第三个出口——油换热器11——第二四通阀27第三个进口——发动机23，该模式下通过高温的制冷剂加热燃油。

上述三种模式，均可由外部控制器基于温度信号对第一四通阀25、第二四通阀27进行控制实现。而控制器基于温度信号实现对阀门的控制是本领域常用的控制过程，其基于的计算机程序也是本领域常用的计算机程序，例如，PLC控制器具备基于温度信号实现阀门控制的功能，具体的可以PID控制程序实现，本发明并不涉及对该部分程序的改进。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。