控制单元5控制其运行状态。电加热采用陶瓷加热片，设计功率为2分钟内从0°C提升急热燃油室燃油温度到60 °C。
[0027]急热燃油室2采用中空制作，急热燃油室净容积为柴油机怠速运转30秒消耗燃油。缓热燃油室净容积为柴油机经济工况下运转10分钟燃油量。
[0028]所述的水浴加热器4的进水管上设置有进水阀门13，出水管9上设置有微型水栗6，微型水栗6的控制电路与ECU电子控制单元5连接，由ECU电子控制单元控制其运行状态。水浴加热器采用板式散热器。板翅式循环水加热器围在缓热燃油室外表面，柴油、循环水分离，以防止冷却水套破裂对燃油系统的破坏。为防止在极低温度环境下，水浴管道内冷水对整个燃油加热器的冷却，水浴预热开启前，管道内无循环水。当柴油机冷却水温度达到规定值后，水循环才开启。
[0029]实验室现有一额定功率为80kW的车用柴油发动机，利用急热与缓热燃油加热方法，设计上述结构的燃油预热器，具体步骤分为以下几步。
[0030]第一步:设计急热燃油室。经测试，80KW柴油机怠速耗油率为1升/小时，折算为8.3毫升/30秒。为加工方便和考虑到急热所采用的陶瓷加热片在燃油室浸润须占一定空间，设计急热燃油室容积为10毫升的圆管。
[0031]第二步；设计缓热燃油室。缓热燃油室净容积为柴油机经济工况下运转10分钟燃油量。假设柴油机经济油耗是200g/kw.h，一般在发动机75%功率附近，可计算发动机10分钟燃油耗为 200x80x75% xlO/60 = 2000g，换算为体积为 2000/0.85 = 2352 毫升=2.352升。缓热燃油室的具体外形设计根据其在发动机上安装空间确定。
[0032]第三步:急热装置功率确定。由于陶瓷加热器完全浸泡在燃油中，假定陶瓷加热片产生热量完全传递给燃油，由能量守恒可计算出陶瓷散热片总发热Q = Cpm(T2-T0)，式中Cp为柴油的比热容，m为急热燃油室燃油体积，TO，T2分别为燃油的初始温度和预设起动温度，设定TO = 0，T2 = 60，则加热10毫升的急热燃油需要热量为Q = 2.48x10x0.85x60 =1264.8J，则加热器功率W = Q/t = 124.8/(2x60) = 10.54瓦，考虑到传热损失等因素，加热器功率可增加20%，为12.6瓦。
[0033]第四步:按照机械、流体工艺要求，制作散热器包覆及选择水栗电机。
[0034]第五步:E⑶调试设计，直至满足缓热预热的温度调节要求。
[0035]ECU电子控制单元5需要实时监控燃油温度和柴油机状态。柴油初始温度作为急热加热方式是否开启的判据；柴油机起动后的转速、转速波动率作为急热加热方式结束的依据；环境温度为是否采用水浴燃油预热的条件；柴油机冷却水温作为水浴缓热方式开启和运行强度调整的依据。其控制流程如图2所示。
[0036]如图2所示，急热加热方法为:ECU电子控制单元5通过对燃油温度进行测量，以0°C为限，判定急热电加热器3是否对燃油进行预热。当燃油温度高于0°C，燃油预热器不工作，燃油直通流过，柴油机直接正常起动；燃油温度低于0°C，燃油预热器对急热燃油室2内燃油进行加热，当温度达到预设值(初始值为60°C )后，ECU电子控制单元5给出信号指示，此时柴油机开始起动；若柴油机起动不成功，预设燃油加热温度值增加10°C，等待燃油温度达到设定温度，柴油机再次尝试起动，当柴油机成功起动后，急热燃油室内电加热器停止工作。柴油机起动成功标志为发动机起动转速超过600转/分，且转速波动率不超过15%。
[0037]缓热加热方法是:在环境温度低于10°C时，当发动机冷却水温达到50°C后，E⑶电子控制单元开启水浴加热器，柴油机高温冷却水进入燃油加热器开始循环，实现对燃油加热，水浴加热过程中，ECU电子控制单元实时对油温进行监测，通过调整冷却水循环的微型水栗的功率实现不同水浴加热强度，确保整个燃油室燃油平均温度在30-40°C区间。
[0038]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所提示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要所涵盖。
【主权项】
1.基于急热与缓热策略的柴油机燃油预热器，其燃油预热器连接在油箱油路上，其特征在于，所述的燃油预热器包括缓热燃油室(I)、急热燃油室(2)和ECU电子控制单元(5);所述的急热燃油室⑵安装在缓热燃油室⑴内，急热燃油室⑵上设置有进油口(12)，通过进油口(12)与缓热燃油室⑴连通，急热燃油室(2)顶部设置出油管(11)，急热燃油室(2)内安装电加热器(3);所述的缓热燃油室⑴外表面由水浴加热器⑷紧密包裹，缓热燃油室(I)上设置有进油管(8);所述的ECU电子控制单元(5)连接有若干个热电偶(10)，热电偶(10)布置在缓热燃油室(I)和急热燃油室(2)内，用于测量燃油温度。2.根据权利要求1所述的基于急热与缓热策略的柴油机燃油预热器，其特征在于，所述的电加热器(3)的控制电路与ECU电子控制单元(5)连接，由ECU电子控制单元(5)控制其运行状态。3.根据权利要求1所述的基于急热与缓热策略的柴油机燃油预热器，其特征在于，所述的水浴加热器⑷的出水管(9)上设置有微型水栗(6)，微型水栗(6)控制电路与ECU电子控制单元(5)连接，由ECU电子控制单元(5)控制其运行状态。4.根据权利要求1所述的基于急热与缓热策略的柴油机燃油预热器，其特征在于，所述的急热燃油室净容积为柴油机怠速运转30秒消耗燃油量。5.根据权利要求1所述的基于急热与缓热策略的柴油机燃油预热器，其特征在于，缓热燃油室净容积为柴油机经济工况下运转10分钟燃油量。6.基于急热与缓热策略的柴油机燃油预热方法，其特征在于，包括急热和缓热两部分，所述的急热加热方法为:ECU电子控制单元(5)通过对燃油温度进行测量，以(TC为限，判定急热电加热器是否对燃油进行预热，当燃油温度高于0°C，燃油预热器不工作，燃油直通流过，柴油机直接正常起动；燃油温度低于0°C，燃油预热器对急热燃油室(2)内燃油进行加热，当温度达到预设值(初始值为60°C )后，ECU电子控制单元(5)给出信号指示，此时柴油机开始起动；若柴油机起动不成功，预设燃油加热温度值增加10°C，等待燃油温度达到设定温度，柴油机再次尝试起动，当柴油机成功起动后，急热燃油室(2)内电加热器(3)停止工作，柴油机起动成功标志为发动机起动转速超过600转/分，且转速波动率不超过15% ; 所述的缓热加热方法是:在环境温度低于10°C时，当发动机冷却水温达到50°C后，ECU电子控制单元(5)开启水浴加热器(4)，柴油机高温冷却水进入燃油加热器开始循环，实现对燃油加热，水浴加热过程中，ECU电子控制单元(5)实时对油温进行监测，通过调整冷却水循环的微型水栗出)的功率实现不同水浴加热强度，确保整个燃油室燃油平均温度在30-40 °C 区间。
【专利摘要】本发明属于内燃机工程领域，公开了一种基于急热与缓热策略的柴油机燃油预热器及其加热方法。燃油预热器包括缓热燃油室、急热燃油室和ECU电子控制单元。所述的急热燃油室安装在缓热燃油室内，急热燃油室上设置有进油口，通过进油口与缓热燃油室连通，急热燃油室内安装电加热器；缓热燃油室外表面由水浴加热器紧密包裹。所述的ECU电子控制单元连接有若干个热电偶，热电偶布置在缓热燃油室和急热燃油室内，用于测量燃油温度。ECU电子控制单元需要实时监控燃油温度和柴油机状态。柴油初始温度作为急热加热方式是否开启的判据；环境温度为是否采用水浴燃油预热的条件。改善柴油机低温下工作性能的作用。
【IPC分类】F02M31/125, F02M31/14
【公开号】CN105240168
【申请号】CN201510690411
【发明人】廖世勇, 李建勇, 袁春, 程前, 金钊, 王志斌, 向成宣, 李海明, 杨翱, 张伟
【申请人】中国人民解放军重庆通信学院
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月15日