CN106837652A - 一种汽车燃油辅助加热***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车燃油辅助加热***及其控制方法。主要解决了冬季低温环境下驾驶舱的不舒适性和发动机冷启动的低效率问题，燃油辅助加热器在汽车冷起动阶段分别给驾驶舱和发动机加热，使驾驶舱和发动机快速升温。主要技术特征是控制燃油辅助加热循环冷却液工作在核态沸腾区域，提高加热效率。本发明主要优点是将燃油辅助加热循环冷却液控制在核态沸腾区域，使换热效率达到最优，减少泵损，并且可以使辅助加热器热量更加均匀，减少热不均匀性对辅助加热器带来的危害。

Description

一种汽车燃油辅助加热***及其控制方法
技术领域
本发明涉及汽车热管理领域，特别涉及一种汽车燃油辅助加热***及其控制方法。
背景技术
在高纬度地区，汽车长时间停放时，车辆温度会很低。当汽车冷启动时，发动机磨损会非常严重，并且车内过低的温度也会给驾驶人员带来不适感。因此采用辅助加热器来使车辆快速升温。但是传统汽车辅助加热***在将冷却液加热到预设温度时，即会加大循环水泵功率，增加冷却液流量，使温度保持平衡不再上升，但是此时冷却液仍处于单相对流传热阶段，换热效率低，泵损较大。而且传统燃油辅助加热***在优先加热发动机还是驾驶舱方面都是***预先设定好的，缺乏灵活性。
发明内容
本发明设计了一种汽车燃油辅助加热***及其控制方法，其解决的技术问题是在辅助加热器的使用方面如何更灵活地选择优先加热对象，并且使加热过程更加高效节能。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种汽车燃油辅助加热***及其控制方法，包括燃油辅助加热器3，电子泵1，气泡检测装置7，辅助油箱6，散热器一18，散热器二9，风扇8，ECU4，温度传感器包括2、11、15，电磁阀包括12、17、19、20，压力平衡阀5，挡板21及其他车辆冷却***基本配置。所述燃油辅助加热器用于加热冷却液；所述电子泵用于驱动冷却液，电子泵功率由ECU控制；所述气泡检测装置用于检测判断通过燃油辅助加热器的冷却液是否处于核态沸腾区域；所述辅助油箱用于向燃油辅助加热器提供燃料；所述挡板用于引导热空气流动方向；所述风扇用于将散热器一和散热器二热量吹向驾驶舱，加快热量交换；所述温度传感器分别用于监测冷却液、驾驶舱和发动机的温度，并向ECU传递信号；所述电磁阀用于控制管路导通与闭合；所述压力平衡阀用于自动平衡管路内冷却液由于加热沸腾所升高的压力，维持低压环境；所述ECU用于接收温度传感器及气泡检测装置信号，进行处理后向电子泵、电磁阀和风扇发出指令，控制电子泵和风扇的功率及电磁阀的开启或闭合，ECU通过接入原汽车电控总线来控制电子泵、风扇及电磁阀。
进一步，循环一和循环三使用不同的散热器，分别是散热器一和散热器二。
进一步，所有电磁阀、气泡检测装置及所有温度传感器共用一个ECU。
该汽车燃油辅助加热***及其控制方法具有以下有益效果：
(1)本发明独立设置燃油辅助加热装置，使得在高纬度地区寒冷冬季车辆可以尽快升温，减少发动机冷启动的磨损及降低排放，还可以提高人体舒适性。
(2)本发明提供两种模式选择，可以根据驾驶人员需求灵活选择优先加热对象，更加人性化，具有趣味性。
(3)将燃油辅助加热循环冷却液控制在核态沸腾区域，以很小的冷却液流量即可达到很好的换热效果，使换热效率达到最优，需要电子泵功率小，减少泵损，并且可以使辅助加热器热量更加均匀，减少热不均匀性的负面影响。
(4)本发明对原有车辆热管理***的改动很少，改造成本低。
附图说明
图1：本发明部件连接方框示意图。图中循环一表示发动机小循环，发动机大循环未在此图中表示。
图2：本发明模式选择示意图。模式一表示优先加热发动机；模式二表示优先加热驾驶舱。
图3：本发明散热***部分横切面简要示意图。
图中：1-电子泵 2-温度传感器 3-燃油辅助加热器 4-ECU 5-压力平衡阀 6-辅助油箱 7-气泡检测装置 8-风扇 9-散热器二 10-驾驶舱 11-温度传感器 12-电磁阀 13-补偿水箱 14-循环水泵 15-温度传感器 16-发动机 17-电磁阀 18-散热器一 19-电磁阀20-电磁阀 21-挡板
具体实施方式
下面结合附图1、2、3对发明进一步说明。
一种汽车燃油辅助加热***及其控制方法，包括燃油辅助加热器3，电子泵1，气泡检测装置7，辅助油箱6，散热器一18，散热器二9，风扇8，ECU4，温度传感器包括2、11、15，电磁阀包括12、17、19、20，压力平衡阀5，挡板21及其他车辆冷却***基本配置。所述燃油辅助加热器3用于加热冷却液；所述电子泵1用于驱动冷却液，电子泵1功率由ECU4控制；所述气泡检测装置7用于检测判断通过燃油辅助加热器3的冷却液是否处于核态沸腾区域；所述辅助油箱6用于向燃油辅助加热器3提供燃料；所述风扇8用于将散热器一和散热器二热量吹向驾驶舱10，加快热量交换；所述温度传感器2、11及15分别用于监测冷却液、驾驶舱10和发动机16的温度，并向ECU4传递信号；所述电磁阀12、17、19、20用于控制管路导通与闭合；所述压力平衡阀5用于自动平衡管路内冷却液由于加热沸腾所升高的压力，维持低压环境；所述挡板用于引导热空气流动方向；所述ECU4用于接收温度传感器2、11、15及气泡检测装置7信号，进行处理后向电子泵1、电磁阀13、19、21、22和风扇8发出指令，控制电子泵和风扇的功率及电磁阀的开启或闭合，所有ECU通过接入原汽车电控总线来控制电子泵、风扇及电磁阀。
进一步，循环一和循环二使用不同的散热器，分别是散热器一和散热器二。
进一步，所有电磁阀、气泡检测装置、温度传感器及所有需要控制的元器件共用一个ECU。
当车辆冷启动时，驾驶人员根据自身需求选择模式一或者模式二，即优先加热发动机16还是优先加热驾驶舱10。若驾驶人员忘记选择，则***默认为模式一，即优先加热发动机16。此处以模式二为例描述整个***的工作步骤。
当选择模式二时，发动机16和燃油辅助加热器3同时启动，电磁阀12和电磁阀19关闭，电磁阀17和电磁阀20打开，发动机16和燃油辅助加热器3分别进行循环一和循环三，此时挡板21通过ECU4控制打在位置三，只有散热器二9向驾驶舱10供热。因为此时循环三冷却液较冷，所以风扇8处于关闭状态，既减少了人体的不舒适性，又可以使冷却液快速升温。发动机循环水泵14以原车设定功率运行，本发明未做控制。燃油辅助加热器电子泵1以设定的最小功率运行，此功率可保证循环三冷却液可以进行循环流动，不至于区域冷却液温度过高，降低热不均匀性带来的危害。
当循环三冷却液达到设定温度时，风扇8打开，以设定功率工作。进而，当循环三冷却液上升到更高温度时，核态沸腾开始出现，气泡检测装置7将实时气泡大小和数量信号传递给ECU4，ECU4分析信号确定核态沸腾具体状态，进而调节电子泵1功率和风扇8功率，分别控制循环三冷却液流量大小和暖风强度，当核态沸腾达到设定区域时，维持电子泵1功率和风扇8功率恒定，此时循环三维持此工况运行。为防止由于气泡检测装置7失灵而导致循环三冷却液温度过高，燃油辅助加热器3前的温度传感器2起到监测作用，当冷却液温度超过设定最高温度时，被温度传感器2监测到，传递给ECU4，ECU4调节电子泵1功率和风扇8功率增大，降低冷却液温度。继而ECU4发出警告信号，报告气泡检测装置7失灵。
进而，会出现两种情况，情况一：驾驶舱10温度比发动机16温度率先达到设定值；情况二：发动机16温度比驾驶舱10温度率先达到设定值。此处以情况二为例描述接下来整个***的工作步骤。
当发动机16温度比驾驶舱10温度率先达到设定值时，电磁阀12和电磁阀19关闭，电磁阀17和电磁阀20打开，挡板21通过ECU4控制打在位置二，此时发动机16和燃油辅助加热器3同时向驾驶舱10供暖。当驾驶舱10温度达到设定值，燃油辅助加热器3关闭，电磁阀12、电磁阀19和电磁阀20关闭，挡板21通过ECU4控制打在位置二，将循环三余热充分利用，风扇8以设定功率工作，维持驾驶舱10温度恒定。
模式一与模式二的不同点在于：模式二中冷却液回路优先进行循环一和循环二，风扇8不开启，即不向驾驶舱10供热。当发动机16温度上升到设定温度时，冷却液回路进行循环一和循环三，风扇8以设定功率开启，挡板21通过ECU4控制打在位置二，发动机16和燃油辅助加热器3同时向驾驶舱10供暖，直至驾驶舱10温度达到设定值，燃油辅助加热器3关闭。

Claims (4)

1.一种汽车燃油辅助加热***，其特征在于：包括燃油辅助加热器(3)，电子泵(1)，气泡检测装置(7)，辅助油箱(6)，散热器一(18)，散热器二(9)，风扇(8)，ECU(4)，温度传感器包括(2)、(11)、(15)，电磁阀包括(12)、(17)、(19)、(20)，压力平衡阀(5)，挡板(21)。
2.根据权利要求1所述一种汽车燃油辅助加热***，其特征在于：燃油辅助加热器用于加热冷却液；气泡检测装置用于检测判断通过燃油辅助加热器的冷却液是否处于核态沸腾区域；所述压力平衡阀用于自动平衡冷却液由于加热沸腾所导致的压力升高，维持冷却液低压状态。
3.一种汽车燃油辅助加热***的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：当循环三冷却液中出现核态沸腾时，气泡检测装置将实时气泡大小和数量信号传递给ECU，ECU分析信号确定核态沸腾具体状态，进而ECU调节电子泵功率和风扇功率，分别控制冷却液流量大小和暖风强度。
4.根据权利要求3所述一种汽车燃油辅助加热***的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：当气泡检测装置失灵而导致冷却液温度超过***设定最高温度时，被温度传感器(2)监测到，继而将信号传递给ECU，ECU处理信号并调节电子泵功率和风扇功率增大，降低冷却液温度，继而ECU发出警告信号，报告气泡检测装置失灵。
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