CN108825421A - 一种柴油发动机冷启动预热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柴油发动机冷启动预热装置，属于柴油发动机技术领域，包括排烟流道、加热腔及冷却液流道，加热腔与排烟流道接触间接换热，冷却液流道与加热腔接触间接换热，加热腔的上部或顶部设有注水口及排气口，加热腔内下部设有用于填充氧化钙粉末的热媒部。本发明的利用氧化钙粉末与水发生化学反应生成氢氧化钙所产生的热量加热发动机冷却液，以达到柴油发动机在低温环境下的快速启动；而氢氧化钙受到发动机高温烟气的持续高温作用下失去水分解再次生成氧化钙，无需额外消耗电能或燃油，也无需配置电力线路、控制电路及程序，结构简单、易于维护、成本低且节能环保。
Description
技术领域
本发明属于柴油发动机技术领域，特别涉及一种柴油发动机冷启动预热装置。
背景技术
柴油机发动机虽然具有热效率和经济性较好等优点，但是由于其用的燃料是柴油，柴油较汽油粘度大，所以，在高原地带等低温环境下，会使柴油出现稠凝、结蜡、阻塞油管等问题，使得柴油发动机不能启动。
现有技术中，在柴油发电机在冷启动时，主要采用以下两种预热方式：(1)采用电加热的方式预热冷却液，但这种加热方式耗能大，易使电瓶亏电，同样会导致柴油发动机冷启动困难；(2)单独配置燃油水套加热器(如液体燃油加热器)燃烧柴油来加热水套内的冷却液，通过冷却液在柴油发动机内的循环流动来预热柴油发动机，液体燃油加热器的结构分为燃烧头、燃烧室、水套及水泵，另外还需要配置相应的供油及点火等控制电路及程序，结构及控制复杂，成本高，同样存在着预热耗能大成本高的缺点。
发明内容
本发明为克服现有技术中存在的问题，提供一种柴油发动机冷启动预热装置，利用氧化钙粉末与水发生化学反应生成氢氧化钙所产生的热量加热发动机冷却液，以达到柴油发动机在低温环境下的快速启动；而氢氧化钙受到发动机高温烟气的持续高温作用下失去水分解再次生成氧化钙，无需额外消耗电能或燃油，也无需配置电力线路、控制电路及程序，结构简单、易于维护、成本低且节能环保。
本发明为解决上述现有技术中存在的问题，采用如下的技术方案。
一种柴油发动机冷启动预热装置，其特征在于，包括排烟流道、加热腔及冷却液流道，所述加热腔与排烟流道接触间接换热，所述冷却液流道与所述加热腔接触间接换热，所述加热腔的上部或顶部设有注水口及排气口，所述加热腔内下部设有用于填充氧化钙粉末的热媒部。
进一步的，所述加热腔及冷却液流道均为套管结构，所述加热腔套设于所述排烟流道的外周，所述冷却液流道套设于所述加热腔的外周。
进一步的，所述加热腔为套管结构，所述冷却液流道为蛇形盘管结构，所述加热腔套设于所述排烟流道的外周，所述冷却液流道固设于加热腔的热媒部内，所述冷却液流道与排烟流道的外壁及加热腔的内壁均间隔设置。
进一步的，所述热媒部的径向长度与高度之比为1.2～2：1。
进一步的，还包括管状布液器，所述管状布液器固设于加热腔内部并绕加热腔的轴线周向设置，所述管状布液器与注水口连接，所述管状布液器周向均布多个出水孔。
进一步的，所述管状布液器的数量为多个，多个管状布液器沿所述加热腔的径向分布且彼此连通。
进一步的，所述出水孔开设于管状布液器的背向热媒部的上半部。
进一步的，所述排气口上依次设有开关阀及高温自动排气阀。
进一步的，所述加热腔的顶部还设有用于添加氧化钙粉末的热媒进口。
进一步的，所述排烟流道与柴油发动机的排烟管道连接，所述冷却液流道的进口与柴油发动机的冷却液泵的出口通过管道连接，所述冷却液流道的出口与柴油发动机的冷却液进口通过管道连接。
相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：
1、本发明的柴油发动机冷启动预热装置，通过加热腔的注水口向其内部填充的氧化钙粉末加水，氧化钙与水发生化学反应生成氢氧化钙，快速并持续放出大量热量，并将热量传递给冷却液流道内循环的发动机冷却液，通过冷却液在柴油发动机内的不断循环对柴油发动机进行预热，达到柴油发动机在低温环境下的快速启动；柴油发动机启动并正常工作一段时间后，其排烟温度往往高达600℃，高温烟气流经预热装置的排烟流道时，持续的高温使得加热腔内的氢氧化钙失去水分解再次生成氧化钙，而水汽则由加热腔的排气口排出。在柴油发动机下次冷启动时，只需再次向加热腔的注水口加水即可达到快速预热柴油发动机的目的。
2、本发明的柴油发动机冷启动预热装置，无需额外消耗电能或燃油，也无需配置电力线路、控制电路及程序，结构简单、易于维护、成本低且节能环保。
3、本发明的柴油发动机冷启动预热装置，设计时，为尽可能缩短柴油发动机预热所需时间，需尽可能增加氧化钙粉末与水的接触面积以提高反应放热速率，就需要增加热媒部的横截面积(即热媒部的直径增加)，在热媒部体积恒定的情况下，热媒部的高度则需相应减小，而热媒部的直径越大高度越小，则其与排烟流道的接触换热面积越小，在柴油发动机启动后，不利于热媒部生成的氢氧化钙吸收排烟流道内高温烟气的热量再次分解为氧化钙。本申请的热媒部的径向长度与高度之比为1.2～2：1，可有效平衡两者之间的矛盾，达到缩短柴油发动机预热所需时间的同时，保证柴油发动机启动后氢氧化钙受热可再次完全分解为氧化钙。
4、本发明的柴油发动机冷启动预热装置，管状布液器使得由注水口加入的水沿加热腔周向均匀出水，且出水孔开设于管状布液器的上半部，可保证各出水孔的出水量平衡，提高了氧化钙与水反应的均匀性，使得柴油发动机的预热速率更快。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的柴油发动机冷启动预热装置的第一种结构示意图。
图2是本发明的柴油发动机冷启动预热装置的第二种结构示意图。
图中：1、排烟流道；2、加热腔；21、注水口；22、排气口；23、热媒部；24、管状布液器；25、出水孔；26、开关阀；27、高温自动排气阀；28、热媒进口；3、冷却液流道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1～2所示，一种柴油发动机冷启动预热装置，包括排烟流道1、加热腔2及冷却液流道3，加热腔2与排烟流道1接触间接换热，冷却液流道3与加热腔2接触间接换热，加热腔2的上部或顶部设有注水口21及排气口22，加热腔2内下部设有用于填充氧化钙粉末的热媒部23。
注水口21及排气口22均与加热腔2内部连通，注水口21用于向加热腔2内添加反应所需的水，为提高氧化钙的初始反应速度，也可直接向注水口21内添加温水或热水；排气口22用于将氢氧化钙受热分解产生的水蒸汽从加热腔2内部排出。
在对发动机进行冷启动预热时，通过加热腔2的注水口21向其内部填充的氧化钙粉末加水，氧化钙与水发生化学反应生成氢氧化钙，快速并持续放出大量热量，并将热量传递给冷却液流道3内循环的发动机冷却液，通过冷却液在柴油发动机内的不断循环对柴油发动机进行预热，达到柴油发动机在低温环境下的快速启动；
而在柴油发动机启动并正常工作一段时间后，其排烟温度往往高达600℃，高温烟气流经预热装置的排烟流道1时，持续的高温使得加热腔2内的氢氧化钙失去水分解再次生成氧化钙，而水汽则由加热腔2的排气口22排出。在柴油发动机下次冷启动时，只需再次向加热腔2的注水口21加水即可达到快速预热柴油发动机的目的。
优选的方案，如图2所示，加热腔2及冷却液流道3均为套管结构，加热腔2焊接套设于排烟流道1的外周，冷却液流道3焊接套设于加热腔2的外周。
优选的方案，如图1所示，加热腔2为套管结构，冷却液流道3为蛇形盘管结构，加热腔2焊接套设于排烟流道1的外周。
冷却液流道3通过冷却液流道3的进出管口固设于加热腔2的热媒部23内，也可以通过设置于加热腔2内的多根支撑筋固设于加热腔2的热媒部23的内壁上。
冷却液流道3与排烟流道1的外壁及加热腔2的内壁均间隔设置。
优选的方案，热媒部23的径向长度与高度之比为1.2～2：1，即图中D：H为1.2～2：1。
设计时，为尽可能缩短柴油发动机预热所需时间，需尽可能增加氧化钙粉末与水的接触面积以提高反应放热速率，就需要增加热媒部23的横截面积(即热媒部23的直径增加)，在热媒部23体积恒定的情况下，热媒部23的高度则需相应减小，而热媒部23的直径越大高度越小，则其与排烟流道1的接触换热面积越小，在柴油发动机启动后，不利于热媒部23生成的氢氧化钙吸收排烟流道1内高温烟气的热量再次分解为氧化钙。本申请的热媒部23的径向长度与高度之比为1.2～2：1，可有效平衡两者之间的矛盾，达到缩短柴油发动机预热所需时间的同时，保证柴油发动机启动后氢氧化钙受热可再次完全分解为氧化钙。
优选的方案，还包括管状布液器24，管状布液器24固设于加热腔2内部并绕加热腔2的轴线周向设置，即管状布液器24为自封闭的环状结构，管状布液器24既可由圆管加工而成，也可由方管加工而成；管状布液器24可吊设于加热腔2的顶壁，也可通过筋板等部件支撑固定于加热腔2的侧壁上。
管状布液器24与注水口21连接，管状布液器24周向均布多个出水孔25。通过注水口21加入的水经管状布液器24的布液后，可更加均匀地喷淋于热媒部23内的氧化钙粉末的横截面上，有利于提高氧化钙与水反应的均匀性，使得柴油发动机的预热速率更快。
优选的方案，管状布液器24的数量为多个，多个管状布液器沿加热腔2的径向分布且彼此连通。
优选的方案，出水孔25开设于管状布液器24的背向热媒部23的上半部。通过注水口21加入的水进入管状布液器24，其液面会首先均匀分布于的管状布液器24的底部，且只有当液面逐渐上升至漫过出水孔25后，水才会由出水孔25进入加热腔2内部，避免了部分出水孔25的出水量偏小甚至无水可出的问题，可保证各出水孔25的出水量平衡，提高了氧化钙与水反应的均匀性，使得柴油发动机的预热速率更快
优选的方案，排气口22上依次设有开关阀26及高温自动排气阀27。开关阀26用于控制排气口22的通断状态，其正常状态下处于常开的状态，只有当需要对高温自动排气阀27进行维护时将其关闭。高温自动排气阀27用于自动提出加热腔2内的空气及水汽，维护加热腔2内的压力。
优选的方案，排烟流道1与柴油发动机的排烟管道连接，预热装置的排烟流道1可直接焊接于柴油发动机的排烟管道上，也可通过法兰与排烟管道连接。冷却液流道3的进口与柴油发动机的冷却液泵的出口通过管道连接，冷却液流道3的出口与柴油发动机的冷却液进口通过管道连接。
优选的方案，加热腔2的顶部还设有用于添加氧化钙粉末的热媒进口28。
柴油发动机内的冷却液由冷却液泵抽出，通过管道进入预热装置的冷却液流道3内，吸收加热腔2内氧化钙与水反应产生的热量温度升高，经加热后的冷却液从冷却液流道3的出口流出，通过管道回流至发动机内，达到对发动机预热的目的。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (10)
1.一种柴油发动机冷启动预热装置，其特征在于：包括排烟流道(1)、加热腔(2)及冷却液流道(3)，所述加热腔(2)与排烟流道(1)接触间接换热，所述冷却液流道(3)与所述加热腔(2)接触间接换热，所述加热腔(2)的上部或顶部设有注水口(21)及排气口(22)，所述加热腔(2)内下部设有用于填充氧化钙粉末的热媒部(23)。
2.根据权利要求1所述的一种柴油发动机冷启动预热装置，其特征在于：所述加热腔(2)及冷却液流道(3)均为套管结构，所述加热腔(2)套设于所述排烟流道(1)的外周，所述冷却液流道(3)套设于所述加热腔(2)的外周。
3.根据权利要求1所述的一种柴油发动机冷启动预热装置，其特征在于：所述加热腔(2)为套管结构，所述冷却液流道(3)为蛇形盘管结构，所述加热腔(2)套设于所述排烟流道(1)的外周，所述冷却液流道(3)固设于加热腔(2)的热媒部(23)内，所述冷却液流道(3)与排烟流道(1)的外壁及加热腔(2)的内壁均间隔设置。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种柴油发动机冷启动预热装置，其特征在于：所述热媒部(23)的径向长度与高度之比为1.2～2：1。
5.根据权利要求1所述的一种柴油发动机冷启动预热装置，其特征在于：还包括管状布液器(24)，所述管状布液器(24)固设于加热腔(2)内部并绕加热腔(2)的轴线周向设置，所述管状布液器(24)与注水口(21)连接，所述管状布液器(24)周向均布多个出水孔(25)。
6.根据权利要求5所述的一种柴油发动机冷启动预热装置，其特征在于：所述管状布液器(24)的数量为多个，多个管状布液器(24)沿所述加热腔(2)的径向分布且彼此连通。
7.根据权利要求5～6任一项所述的一种柴油发动机冷启动预热装置，其特征在于：所述出水孔(25)开设于管状布液器(24)的背向热媒部(23)的上半部。
8.根据权利要求1所述的一种柴油发动机冷启动预热装置，其特征在于：所述排气口(22)上依次设有开关阀(26)及高温自动排气阀(27)。
9.根据权利要求1所述的一种柴油发动机冷启动预热装置，其特征在于：所述加热腔(2)的顶部还设有用于添加氧化钙粉末的热媒进口(28)。
10.根据权利要求1所述的一种柴油发动机冷启动预热装置，其特征在于：所述排烟流道(1)与柴油发动机的排烟管道连接，所述冷却液流道(3)的进口与柴油发动机的冷却液泵的出口通过管道连接，所述冷却液流道(3)的出口与柴油发动机的冷却液进口通过管道连接。
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