馬小涵 武慧榮 王渤謙 常偉斌

摘 ? 要：隨著社會進(jìn)步與發(fā)展，汽車在全球范圍內(nèi)被廣泛使用，因地域差異，不同地區(qū)車輛的工作環(huán)境溫度也有著較大差異。尤其是在極端寒冷的天氣條件下，汽車部件尤其是發(fā)動機(jī)的溫度問題嚴(yán)重影響了汽車性能。本研究設(shè)計了一種車用水箱預(yù)熱機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)對發(fā)動機(jī)進(jìn)行預(yù)熱，以使車輛較快達(dá)到最佳工況，有利于解決北方冬季車輛啟動困難的問題，減少能源浪費(fèi)，降低發(fā)動機(jī)的磨損。

關(guān)鍵詞：汽車 ?水箱 ?發(fā)動機(jī)預(yù)熱 ?能源節(jié)約

中圖分類號：TK403 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（a）-0068-02

Abstract： With the progress and development of society， automobiles are widely used on a global scale. Due to geographical differences， the working environment temperatures of vehicles in different regions also have large differences. Especially in extremely cold weather conditions， the temperature problems of automotive components， especially the engine， seriously affect the performance of the car. This study designed a car water tank preheater， which can preheat the engine to make the vehicle reach the best working condition faster， which is beneficial to solve the problem of difficult starting of winter vehicles in the north， reduce energy waste and reduce engine load. abrasion.

Key Word： The car; Water tank; Engine warm-up; Energy saving

伴隨著數(shù)量和類型越來越多的汽車在全球范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用，汽車的工作也需要愈來愈適應(yīng)復(fù)雜多變的地域環(huán)境，汽車發(fā)動機(jī)的工作溫度需要允許在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行變動。極端寒冷與過度炎熱的環(huán)境都會對汽車發(fā)動機(jī)的性能造成很大影響，尤其是在極端寒冷的氣溫條件下時，車輛的啟動十分困難。

尤其是在我國北方地區(qū)，冬季低溫條件下的汽車機(jī)油及燃油濃度將會顯著增大，機(jī)油粘滯性增強(qiáng)導(dǎo)致流動性變差，進(jìn)而使發(fā)動機(jī)各部件之間的潤滑條件變差，加劇了各零部件之間的磨損，使得使用壽命降低。而燃油濃度升高將會導(dǎo)致霧化效果變差，既造成了能源浪費(fèi)，又使得排放濃度升高，進(jìn)而對環(huán)境造成更為嚴(yán)重的破壞。因此，在車輛啟動之前對發(fā)動機(jī)進(jìn)行預(yù)熱是十分必要的。

1 ?概述

1.1 背景技術(shù)

為了保證發(fā)動機(jī)的最佳工況，汽油發(fā)動機(jī)的冷卻水溫度都保持在85℃左右，水溫超過85℃就必須用冷卻風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)迫冷卻，帶走大量熱能。如果將發(fā)動機(jī)冷卻水的多余熱能利用起來實(shí)現(xiàn)溫差發(fā)電，用來為汽車發(fā)動機(jī)進(jìn)行預(yù)熱，可以使發(fā)動機(jī)快速達(dá)到最佳工況，從而降低油耗節(jié)約能源。

1.2 主要結(jié)構(gòu)

本設(shè)計提供了一種水箱預(yù)熱機(jī)，該水箱預(yù)熱機(jī)主要包括：汽車水箱散熱器、超導(dǎo)熱管、熱電片、散熱管、電阻絲以及熱電片。其中，熱電片包括相對設(shè)置的熱端和冷端。將超導(dǎo)熱管的一端與熱電片的熱端相連接，另一端與汽車水箱的熱釋放面實(shí)現(xiàn)固定連接。此外，將散熱管的一端與熱電片的冷端進(jìn)行固定連接，在另一端散熱管的內(nèi)壁中均勻設(shè)置一圈散熱肋片。將旋風(fēng)器設(shè)置在散熱管內(nèi)，用于向散熱管另一端吹風(fēng)。

1.3 材料

在上述組件中，超導(dǎo)熱管為現(xiàn)有技術(shù)中依靠其內(nèi)部工質(zhì)在一個抽成一定的真空封閉殼中循環(huán)相變而傳遞熱量的裝置，超導(dǎo)熱管的超導(dǎo)系數(shù)是一般金屬的萬倍左右，換熱效率高達(dá)98%以上，是任何一種普通熱交換器無法達(dá)到的。此外，所述熱電片采用利用西伯克效應(yīng)制成的溫差發(fā)電組件;汽車水箱為鋁制;散熱管以及散熱肋片采用金屬銅材料;電阻絲采用銅材料。

2 ?工作方式

在該裝置中，將熱電片與旋風(fēng)其串聯(lián)組成一個閉合電路，通過這樣的設(shè)置，只要當(dāng)熱點(diǎn)篇發(fā)電時，便可以啟動旋風(fēng)器，從而實(shí)現(xiàn)加速散熱管的散熱。此外，將熱電片通過一個人電磁開關(guān)與電阻絲串聯(lián)成一個控制電路。其中，電阻絲具體固定設(shè)置在汽車油底殼的底部并用于為汽車發(fā)動機(jī)預(yù)熱。在本設(shè)計中，還需設(shè)計有用于控制電磁開關(guān)的控制器以及用于檢測汽車發(fā)動機(jī)溫度的溫度傳感器，控制器在溫度傳感器檢測到汽車發(fā)動機(jī)的溫度達(dá)到設(shè)定值時，控制電磁開關(guān)斷開，從而使得整個控制電路斷路，電阻絲停止加熱。

3 ?裝置優(yōu)化

為使本裝置進(jìn)一步優(yōu)化，還設(shè)置了一個由真空隔熱板制成的隔熱箱，隔熱箱固定設(shè)置在汽車油底殼的底部，用來隔絕電阻絲為汽車發(fā)動機(jī)預(yù)熱時產(chǎn)生的熱量，控制器及電磁開關(guān)均設(shè)置在隔熱箱內(nèi)，保護(hù)控制器及電磁開關(guān)不受高溫影響而損壞。溫度傳感器設(shè)置在隔熱箱外，可以用來更好的檢測汽車發(fā)動機(jī)的溫度。

4 ?裝置優(yōu)點(diǎn)

通過上述設(shè)計，由于汽車發(fā)動機(jī)剛剛啟動時溫度較低，通過電阻絲實(shí)現(xiàn)為汽車發(fā)動機(jī)預(yù)熱，當(dāng)汽車發(fā)動機(jī)升溫達(dá)到最佳工況時，控制器控制電磁開關(guān)斷開，電阻絲也隨之停止加熱，為汽車發(fā)動機(jī)預(yù)熱完成。整個預(yù)熱過程，可以使汽車發(fā)動機(jī)快速達(dá)到最佳工況，從而實(shí)現(xiàn)降低油耗節(jié)約能源的目的。

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