CN115742679B - 一种带相变蓄热器的重型卡车暖风***和控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带相变蓄热器的重型卡车暖风***和控制方法，主要涉及重型卡车供热技术领域。包括发动机、相变蓄热器、暖风芯体和供暖水泵，所述发动机、相变蓄热器、暖风芯体和供暖水泵通过管路进行连接，所述发动机设置有冷却液进出口，所述冷却液进出口分别设置有第一三通阀，所述第一三通阀的另两端分别和相变蓄热器和暖风芯体连接，所述暖风芯体设置有暖风进出口端，所述暖风进出口段分别设置有四儿三通阀，所述第二三通阀的另两端分别和发动机和相变蓄热器连接，所述供暖水泵设置于相变蓄热器和暖风芯体出口端的三通阀之间。本发明的有益效果在于：大大降低了驻车时的采暖成本。
Description
技术领域
本发明涉及重型卡车供热技术领域，具体是一种带相变蓄热器的重型卡车暖风***和控制方法。
背景技术
潜热是相变材料巨大的优势，潜热可以存储大量的热量，并且在存储及释放期间自身可以保持稳定的温度，因此可以与换热流体之间保持较大的温差，把热量源源不断的传递给换热流体，同时保持较长时间的供暖。固液相变材料可以直接封装，固固相变材料可以压缩成需要的形状，提高储能的密度。
卡车行驶范围广，运输时效要求高，运输人员经常需要在车上休息。现阶段采暖的主要方式有车辆怠速采暖，独立柴油暖风机采暖，PTC电加热采暖，采暖成本高，怠速采暖还有一定的危险性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带相变蓄热器的重型卡车暖风***和控制方法，它利用车辆原有的暖风芯体，提供一种结构简单、利用发动机余热采暖的驻车暖风***，大大降低了驻车时的采暖成本。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
主体结构包括发动机、相变蓄热器、暖风芯体和供暖水泵，所述发动机、相变蓄热器、暖风芯体和供暖水泵通过管路进行连接，所述发动机设置有冷却液进出口，所述冷却液进出口分别设置有第一三通阀，所述第一三通阀的另两端分别和相变蓄热器和暖风芯体连接，所述暖风芯体设置有暖风进出口端，所述暖风进出口端分别设置有第二三通阀，所述第二三通阀的另两端分别和发动机和相变蓄热器连接，所述供暖水泵设置于相变蓄热器和暖风芯体出口端的三通阀之间。
优选的，所述发动机为燃料类发动机。
优选的，所述相变蓄热器中填充有相变材料，所述想变材料为固液相变材料，固固相变材料，所述相变蓄热器中换热管路为盘管形式且其内部设置有温度传感器。
优选的，所述第一三通阀和第二三通阀采用耐高温abs材质。
优选的，所述供暖水泵为碳钢材质的高温水泵。
一种带相变蓄热器的重型卡车暖风控制方法，包括以下步骤：
S1：暖风***通电且***处于待机状态，该状态下仅判断是否达到蓄热条件，获取发动机转速、发动机内冷却液温度发动机出口处冷却液温度,仅当发动机转速不为0且发动机出口冷却液温度大于发动机内冷却液温度时，第一三通阀与暖风芯体的连通断开，第二三通阀与相变蓄热器的连通断开，发动机冷却液从发动机出来，流经相变蓄热器后回到发动机，完成蓄热工况；
S2：开启暖风***，由发动机转速来判断车辆是行车还是驻车状态，当转速为0时，车辆为驻车状态，此时获取相变蓄热器内部温度和相变蓄热器内部最低供暖温度，通过对比相变蓄热器内部温度和相变蓄热器内部最低供暖温度来判断蓄热器是否满足供暖条件：当相变蓄热器内部温度大于相变蓄热器内部最低供暖温度时，第一三通阀与相变蓄热器的连通断开，第二三通阀与发动机的连通断开，冷却液由相变蓄热器流出后经暖风芯体再回到蓄热器，完成相变蓄热器驻车供暖工况；当相变蓄热器内部温度小于或等于相变蓄热器内部最低供暖温度时，相变蓄热器未达到供暖需求，此时暖风***既不蓄热也不供暖，当转速不等于0时，车辆为行车状态，进入步骤S3；
S3：判断发动机内冷却液温度是否满足提供热量的需求：当发动机出口冷却液温度小于或等于发动机内冷却液温度时，默认车辆处于驻车状态，执行步骤S2；当发动机出口冷却液温度大于发动机内冷却液温度时，发动机内冷却液温度满足提供热量的需求，进入步骤S4；
S4：判断发动机内冷却液供暖模式：当ΔT<0℃时，暖风***处于蓄热工况，执行步骤S1；当0℃≤ΔT≤3℃时，暖风***处于蓄热供暖工况，此时第一三通阀与发动机和蓄热器均连通，第二三通阀与相变蓄热器的断开，供暖水泵不工作，冷却液从发动机出来后，分成两路，一路经过相变蓄热器后回到发动机，完成相变蓄热器的蓄热，另外一路经过暖风芯体后回到发动机，完成供暖；当ΔT>3℃时，暖风***处于发动机供暖工况，此时第一三通阀、第二三通阀与相变蓄热器的的连通断开，供暖水泵不工作，发动机冷却液进入暖风芯体后，再回到发动机；
其中：ΔT＝T-TS，T为驾驶室内温度，TS为设定温度。
优选的，所述发动机转速和发动机出口处冷却液温度通过驾驶室仪表台获取，发动机出口处冷却液温度与发动机内冷却液温度相同；发动机正常稳定运转状态下发动机内冷却液温度由具体实验获得。
优选的，所述相变蓄热器内部温度由相变蓄热器内置温度传感器测得，相变蓄热器内部最低供暖温度由具体实验获得。
对比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、与现有重型卡车驻车采暖技术相比，本发明利用车辆原有的暖风芯体，提供一种结构简单、利用发动机余热采暖的驻车暖风***，***结构并不复杂，在节约了取暖设备成本的同时也大大降低了驻车时的采暖成本；
2、通过耐高温材质abs的三通阀以及唐钢材质的高温水泵，大大提高了设备的使用寿命，从而实现成本的节约。
附图说明
图1是发动机单独供暖工况示意图。
图2是发动机供暖加蓄热工况示意图。
图3是蓄热工况示意图。
图4是相变蓄热器驻车供暖工况示意图。
图5是控制方法流程图。
附图中所示标号：
1、第一三通阀；2、第二三通阀；3、供暖水泵。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
实施例：一种带相变蓄热器的重型卡车暖风***和控制方法
如图1至4所示一实施例的一种带相变蓄热器的重型卡车暖风***的运行工况共计4种，包括：发动机供暖工况、供暖蓄热工况、蓄热工况、蓄热器驻车供暖工况。通过三通阀对接管路的切换实现以上4种运行工况。
图1所示，第一三通阀和第二三通阀与相变蓄热器的的连通断开，供暖水泵不工作，发动机冷却液进入暖风芯体后，再回到发动机，完成发动机供暖工况。
图2所示，第一三通阀与发动机，蓄热器均连通，第二三通阀与相变蓄热器的断开，供暖水泵不工作。冷却液从发动机出来后，分成两路，一路经过相变蓄热器后回到发动机，完成相变蓄热器的蓄热，另外一路经过暖风芯体后回到发动机，完成供暖。
图3所示，第一三通阀与暖风芯体的连通断开，第二三通阀与相变蓄热器的连通断开，发动机冷却液从发动机出来，流经相变蓄热器后回到发动机，完成蓄热工况。
图4所示，第一三通阀与相变蓄热器的连通断开，第二三通阀与发动机的连通断开，冷却液由相变蓄热器流出后经暖风芯体再回到蓄热器，完成相变蓄热器驻车供暖工况。
图5所示，所述带相变蓄热器的重型卡车暖风***的控制方法如下：
当处于夏季或室外温度长期较高时，可以对暖风***进行断电或关机处理，此时***不工作，即不蓄热也不供暖；当处于有供暖需求的时节，可以对暖风***进行供电，具体的控制逻辑如下：
S1：当暖风***通电后，如未开启，***处于待机状态，该状态下仅判断是否达到蓄热条件。此时获取发动机转速n和发动机出口处冷却液温度T1,仅当发动机转速n≠0且T1>T0时，第一三通阀与暖风芯体的连通断开，三通阀第二与相变蓄热器的连通断开，发动机冷却液从发动机出来，流经相变蓄热器后回到发动机，完成蓄热工况。其中发动机转速n和发动机出口处冷却液温度T1通过驾驶室仪表台获取，发动机出口处冷却液温度T1参考发动机内冷却液温度；发动机正常稳定运转状态下(暖风***不工作)发动机内冷却液温度T0可由具体实验获得。因为只有当发动机开启并处于稳定运转状态才满足蓄热条件，当环境温度过低时，发动机开启后未达到稳定工况前开始蓄热会造成发动机升温缓慢，无法尽快达到发动机理想的工作温度，影响发动机的工作效率，即使发动机内冷却液循环至相变蓄热器内，也会因为冷却液温度过低起不到蓄热的效果。
S2：开启暖风***，首先由发动机转速n来判断车辆是行车还是驻车状态。当n＝0时，车辆为驻车状态，此时获取相变蓄热器内部温度T3，通过对比T3和T4来判断蓄热器是否满足供暖条件：当T3>T4时，第一三通阀与相变蓄热器的连通断开，第二三通阀与发动机的连通断开，冷却液由相变蓄热器流出后经暖风芯体再回到蓄热器，完成相变蓄热器驻车供暖工况；当T3≤T4时，相变蓄热器未达到供暖需求，此时暖风***既不蓄热也不供暖。其中相变蓄热器内部温度T3由相变蓄热器内置温度传感器测得，相变蓄热器内部最低供暖温度T4可由具体实验获得。当n≠0时，车辆为行车状态，进入步骤S3。
S3：判断发动机内冷却液温度是否满足提供热量的需求：当T1≤T0时，默认车辆处于驻车状态，参考步骤S2；当T1>T0时，发动机内冷却液温度满足提供热量的需求，进入步骤S4。
S4：判断发动机内冷却液供暖模式：当ΔT<0℃时，暖风***处于蓄热工况，参考S1；当0℃≤ΔT≤3℃时，暖风***处于蓄热供暖工况，此时第一三通阀与发动机和蓄热器均连通，第二三通阀与相变蓄热器的断开，供暖水泵不工作。冷却液从发动机出来后，分成两路，一路经过相变蓄热器后回到发动机，完成相变蓄热器的蓄热，另外一路经过暖风芯体后回到发动机，完成供暖；当ΔT>3℃时，暖风***处于发动机供暖工况，此时第一三通阀、第二三通阀与相变蓄热器的的连通断开，供暖水泵不工作，发动机冷却液进入暖风芯体后，再回到发动机。其中ΔT＝T-TS，T为驾驶室内温度，由驾驶室内温度传感器测得；TS为设定温度，由驾驶室内乘客根据实际情况和自身需求设定。
Claims (7)
1.一种带相变蓄热器的重型卡车暖风***，其特征在于，包括发动机、相变蓄热器、暖风芯体和供暖水泵，所述发动机、相变蓄热器、暖风芯体和供暖水泵通过管路进行连接，所述发动机设置有冷却液进出口，所述冷却液进出口分别设置有第一三通阀，所述第一三通阀的另两端分别和相变蓄热器和暖风芯体连接，所述暖风芯体设置有暖风进出口端，所述暖风进出口端分别设置有第二三通阀，所述第二三通阀的另两端分别和发动机和相变蓄热器连接，所述供暖水泵设置于相变蓄热器和暖风芯体出口端的三通阀之间，所述第一三通阀与第二三通阀的工作原理具体为：
S1：暖风***通电且***处于待机状态，该状态下仅判断是否达到蓄热条件，获取发动机转速、发动机内冷却液温度、发动机出口处冷却液温度，仅当发动机转速不为0且发动机出口冷却液温度大于发动机内冷却液温度时，第一三通阀与暖风芯体的连通断开，第二三通阀与相变蓄热器的连通断开，发动机冷却液从发动机出来，流经相变蓄热器后回到发动机，完成蓄热工况；
S2：开启暖风***，由发动机转速来判断车辆是行车还是驻车状态，当转速为0时，车辆为驻车状态，此时获取相变蓄热器内部温度和相变蓄热器内部最低供暖温度，通过对比相变蓄热器内部温度和相变蓄热器内部最低供暖温度来判断蓄热器是否满足供暖条件：当相变蓄热器内部温度大于相变蓄热器内部最低供暖温度时，第一三通阀与相变蓄热器的连通断开，第二三通阀与发动机的连通断开，冷却液由相变蓄热器流出后经暖风芯体再回到蓄热器，完成相变蓄热器驻车供暖工况；当相变蓄热器内部温度小于或等于相变蓄热器内部最低供暖温度时，相变蓄热器未达到供暖需求，此时暖风***既不蓄热也不供暖，当转速不等于0时，车辆为行车状态，进入步骤S3；
S3：判断发动机内冷却液温度是否满足提供热量的需求：当发动机出口冷却液温度小于或等于发动机内冷却液温度时，默认车辆处于驻车状态，执行步骤S2；当发动机出口冷却液温度大于发动机内冷却液温度时，发动机内冷却液温度满足提供热量的需求，进入步骤S4；
S4：判断发动机内冷却液供暖模式：当ΔT<0℃时，暖风***处于蓄热工况，执行步骤S1；当0℃≤ΔT≤3℃时，暖风***处于蓄热供暖工况，此时第一三通阀与发动机和蓄热器均连通，第二三通阀与相变蓄热器的断开，供暖水泵不工作，冷却液从发动机出来后，分成两路，一路经过相变蓄热器后回到发动机，完成相变蓄热器的蓄热，另外一路经过暖风芯体后回到发动机，完成供暖；当ΔT>3℃时，暖风***处于发动机供暖工况，此时第一三通阀、第二三通阀与相变蓄热器的的连通断开，供暖水泵不工作，发动机冷却液进入暖风芯体后，再回到发动机；
其中：ΔT＝T-TS，T为驾驶室内温度，TS为设定温度。
2.根据权利要求1所述的一种带相变蓄热器的重型卡车暖风***，其特征在于，所述发动机为燃料类发动机。
3.根据权利要求1所述的一种带相变蓄热器的重型卡车暖风***，其特征在于，所述相变蓄热器中填充有相变材料，所述相变材料为固液相变材料，固固相变材料，所述相变蓄热器中换热管路为盘管形式且其内部设置有温度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种带相变蓄热器的重型卡车暖风***，其特征在于，所述第一三通阀和第二三通阀采用耐高温abs材质。
5.根据权利要求1所述的一种带相变蓄热器的重型卡车暖风***，其特征在于，所述供暖水泵为碳钢材质的高温水泵。
6.根据权利要求1所述的一种带相变蓄热器的重型卡车暖风***，其特征在于，所述发动机转速和发动机出口处冷却液温度通过驾驶室仪表台获取，发动机出口处冷却液温度与发动机内冷却液温度相同；发动机正常稳定运转状态下发动机内冷却液温度由具体实验获得。
7.根据权利要求1所述的一种带相变蓄热器的重型卡车暖风***，其特征在于，所述相变蓄热器内部温度由相变蓄热器内置温度传感器测得，相变蓄热器内部最低供暖温度由具体实验获得。
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