淺談燃油液體加熱器在整車上的應(yīng)用

范金永，敬文博

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

使用維修

淺談燃油液體加熱器在整車上的應(yīng)用

范金永，敬文博

（安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

各車型在冬季或環(huán)境溫度較低的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的水溫會(huì)應(yīng)外界天氣溫度的物理變化而產(chǎn)生較大波動(dòng)。Thermo Top Evo燃油液體加熱器在整車上的搭載應(yīng)用，解決了冬季發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)困難和發(fā)動(dòng)機(jī)水溫低導(dǎo)致的整車采暖性能不良帶來的諸多不便，滿足了用戶的需求。文章著重介紹了Thermo Top Evo燃油液體加熱器的結(jié)構(gòu)原理，以及在整車上的性能表現(xiàn)。

燃油；液體加熱器；采暖；冷啟動(dòng)

CLC NO.:U463.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)07-214-03

引言

眾所周知，在我國(guó)廣大的北方地區(qū)冬季溫度會(huì)低于-20~-40℃以下，且冬季時(shí)間漫長(zhǎng)。在此溫度下，一般發(fā)動(dòng)機(jī)的水溫上升慢，尤其柴油車水溫更低，極大影響采暖的性能，影響舒適性及駕駛的安全性。而在北方和西部高原則同時(shí)存在發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī)啟動(dòng)困難。

針對(duì)采暖問題，目前在有些車上，空調(diào)機(jī)內(nèi)部增加電加熱器，但使用起來會(huì)消耗大量的電瓶能量且受到功率限制，效果有限。當(dāng)車輛在停車狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)，則無(wú)法使用，若長(zhǎng)時(shí)間停車怠速使用則燃油消耗嚴(yán)重。

針對(duì)冷啟動(dòng)問題，人們想了很多辦法，如使用給發(fā)動(dòng)機(jī)加熱水，使用進(jìn)氣預(yù)熱塞或火焰塞加熱進(jìn)氣道等等，但是這些方法存在大量的缺陷，使得效果和操作性不理想。給發(fā)動(dòng)機(jī)加熱水存在需要每天加水放水，十分麻煩，另外北方水質(zhì)普遍偏硬，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)容易結(jié)水堿。造成發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命。

車用燃油液體加熱器，作為一種獨(dú)立的熱源，無(wú)論是在行車期間或駐車發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉期間，均可為車輛提供所需的適宜溫度。今年來，人們不僅利用加熱器在冬季或寒冷地區(qū)進(jìn)行車內(nèi)取暖和駕駛室前玻璃除霜，還將其用于低溫冷起動(dòng)時(shí)預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)等。加熱器的取暖、除霜功能提高了乘車的舒適性和行車安全性。而低溫環(huán)境下預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)，不僅解決了低溫起動(dòng)難、起動(dòng)慢的問題，同時(shí)還能有效地降低低溫冷起動(dòng)過程的排放，并可減少發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)磨損、延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命、提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性等。

基于以上種種優(yōu)點(diǎn)，加熱器已被越來越多的裝車應(yīng)用。

1、結(jié)構(gòu)特征

Thermo Top Evo燃油液體加熱器是一種采用燃燒換熱方式加熱發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液，達(dá)到預(yù)熱水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的目的。本機(jī)油耗小，熱效率高，取暖速度快，效果穩(wěn)定，廢氣排放極低。燃油液體加熱器由電瓶直接供電，使用柴油或汽油作為燃料，可在-40℃下正常工作。

燃油液體加熱器由燃燒室、感溫器、進(jìn)出氣、進(jìn)出水等部件組成。如圖1，分為燃燒頭，燃燒室和熱交換器三大部分以及獨(dú)立循環(huán)水泵、獨(dú)立油泵，其中燃燒頭包括電機(jī)、油泵（外置）和助燃風(fēng)輪，負(fù)責(zé)提供燃油和助燃空氣；燃燒體部分包括中心連接體和導(dǎo)流盤、燃燒室、點(diǎn)火塞、燃油揮發(fā)網(wǎng)，風(fēng)量和供油同比變化，保證在不同電壓轉(zhuǎn)速下工作穩(wěn)定；此部分保證供應(yīng)的燃油和助燃空氣良好配合并穩(wěn)定燃燒，換熱器將燃燒熱量傳遞給循環(huán)液體。

圖1 部件結(jié)構(gòu)示意圖

2、工作原理

油泵從油箱吸入燃油，在加熱器燃燒室中揮發(fā)成燃油蒸汽后與助燃分機(jī)送入的助燃空氣混合充分燃燒，通過熱交換器將熱量傳導(dǎo)給循環(huán)液體（或發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液），然后到達(dá)空調(diào)內(nèi)部的采暖換熱器將熱量吹到車內(nèi)，再流回發(fā)動(dòng)機(jī)（或水箱），達(dá)到加熱車內(nèi)的空氣和預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)的效果。見圖2，此燃油液體加熱器串聯(lián)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)與暖風(fēng)芯體中間，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)可全部分開，便于維修。本機(jī)控制部分外置，通過連接線束與加熱器各電器件連接。

工作時(shí)點(diǎn)火塞通電預(yù)熱，當(dāng)達(dá)到額定溫度后電磁閥和電機(jī)通電工作，燃油被油泵吸入送到揮發(fā)網(wǎng)上，燃油立即揮發(fā)并與助燃風(fēng)輪送入的助燃空氣混合，油氣混合物在點(diǎn)火塞高溫作用下迅速在燃燒室中燃燒，同時(shí)燃燒廢氣在加熱換熱器中循環(huán)液體后由排氣管排出，隨著換熱器溫度上升，火焰探測(cè)器動(dòng)作，控制電路切斷點(diǎn)火塞供電，加熱器正常燃燒，熱交換器中加熱的循環(huán)液體在水泵作用下在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)暖氣系統(tǒng)中循環(huán)達(dá)到預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)和取暖目的。關(guān)機(jī)時(shí)，控制電路首先關(guān)斷電磁閥，加熱器停止燃燒，換熱器溫度逐步降低，約3分鐘后，火焰探測(cè)器探測(cè)到機(jī)器冷卻后停止電機(jī)工作，加熱器停機(jī)。加熱器在正常工作時(shí)禁止切斷總電源開關(guān)，以防造成加熱器內(nèi)熱量無(wú)法散出，損壞加熱器。

圖2 工作原理圖

3、控制原理

燃油液體加熱器的控制開關(guān)安裝在車內(nèi)儀表臺(tái)上，按下按鍵，按鍵指示燈點(diǎn)亮，即可開啟液體加熱器。

燃油液體加熱器主機(jī)需要采集的輸入信號(hào)：冷卻液水溫、火焰溫度、風(fēng)扇的工作狀態(tài)及電熱塞溫度，輸出信號(hào)：油泵電機(jī)、水泵電機(jī)、加熱器風(fēng)扇電機(jī)及電熱塞。

當(dāng)加熱器滿足開啟的條件后，加熱器會(huì)啟動(dòng)加熱器風(fēng)扇工作，當(dāng)水溫傳感器檢測(cè)到水溫55度時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)開始開啟；80度全載到半載，60度半載到全載，84度停機(jī)。當(dāng)循環(huán)泵流量低于250L/h或油泵頻率為7Hz時(shí)，60s內(nèi)檢測(cè)到油泵油量低于12ml時(shí)，加熱器停機(jī)。

①開啟條件：蓄電池電壓大于12.5V、水溫55℃，加熱器開關(guān)打開

②關(guān)閉條件（滿足下列條件之一，即關(guān)閉加熱器）：

加熱器開關(guān)關(guān)閉；

加熱器工作時(shí)間大于50分鐘；

水溫傳感器測(cè)量冷卻液溫度達(dá)到84℃；

蓄電池電壓低于11V持續(xù)11S；

水溫傳感器故障，過熱傳感器測(cè)量冷卻液溫度達(dá)到120℃；

油泵中油多會(huì)冒黑煙；油少不能達(dá)到指定加熱功率；沒有油則停機(jī)；

循環(huán)泵流量太低，會(huì)引起加熱器過熱故障，導(dǎo)致停機(jī)。

4、性能分析

按照GB/T 12782-2007的性能評(píng)價(jià)，通過試驗(yàn)測(cè)出兩種工況下頭部和腳部的溫度，從圖3數(shù)據(jù)表看到采暖性能工況①（帶燃油液體加熱器）明顯好于工況②（不帶燃油液體加熱器），且車內(nèi)的平均溫度工況①比工況②要高出5℃。

圖3 采暖性能

圖4 發(fā)動(dòng)機(jī)水溫

通過試驗(yàn)監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫的變化，從圖4數(shù)據(jù)表看到發(fā)動(dòng)機(jī)水溫在工況①（帶燃油液體加熱器）明顯好于工況②（不帶燃油液體加熱器），水溫提升達(dá)20℃。

5、結(jié)論

通過對(duì)Thermo Top Evo燃油液體加熱器在實(shí)車上的搭載安裝，性能對(duì)比試驗(yàn)，初步掌握了此款燃油液體加熱器對(duì)改善車型在低溫下采暖性能。此款燃油液體加熱器在國(guó)外的應(yīng)用較為普遍，而在國(guó)內(nèi)相對(duì)較少。隨著汽車舒適性要求越來越高，在大型乘用車上的應(yīng)用也會(huì)相應(yīng)的增多。本文所討論的關(guān)于Thermo Top Evo燃油液體加熱器的應(yīng)用研究還處于初步階段，還需要更為深入的研究。

[1] 毛華永等.提高車用液體燃油加熱器熱效率的研究[J].車輛與動(dòng)力技術(shù),2010,第4期.

[2] 潘世艷等.小型車用液體燃油加熱器性能影響因素的試驗(yàn)研究[J].內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力裝置,2008,第5期.

[3] 趙重文等.客車采暖技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].客車技術(shù)與研究，2000,第1期.

[4] 周永剛等.客車燃油加熱器的匹配計(jì)算[J].客車技術(shù)與研究, 2003，第6期.

The application of the Liquid Fuel Oil Heater in the vehicle

Fan Jinyong, Jing Wenbo
( Anhui Jianghuai Autobile Co., Ltd, Technical Center, Anhui Hefei 230601 )

Under the condition of the engine water temperature or low ambient temperature in winter，Various models produce a larger fluctuations by physical change in the temperature. Liquid fuel oil heater of Thermo Top Evo carrying on application, solve the winter engine start-up difficulties and heating of the low temperature caused by the vehicle with poor performance, meet the needs of the user in the vehicle. This paper introduces the structure principle of Thermo Top Evo liquid fuel oil heater, and on the vehicle performance.

fuel; liquid heater; heating; cold start

U463.2

A

1671-7988(2016)07-214-03

范金永，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.07.067