本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种柴油发动机进气预热系统。
背景技术：
在极其严寒环境条件下，车辆装备起动困难。在发动机起动之前，润滑油和机油的粘度随温度降低而增大，在严寒环境下非常粘稠，通常在发动机发动前半个小时就需要将机油和润滑油加热。在恶劣的严寒环境下，蓄电池的soc(stateofcharge，荷电状态)值会从100％迅速下降，严重影响发动机的起动情况。
常用的起动辅助装置有冷却液加温装置、火焰进气预热装置、电热栅格或ptc进气预热装置、向进气管喷乙醚的起动装置等等，其中以冷却液加温与进气预热方式应用最为广泛。但是冷却液加温装置内部燃烧效率不好，容易造成堵塞，换热效率低，造成起动时间长。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种柴油发动机进气预热系统，能够提高进气温度以及蓄电池的电量，有助于严寒环境下的柴油发动机起动。
本发明采用以下具体技术方案：
一种柴油发动机进气预热系统，该进气预热系统包括发动机本体、充电起动系统、冷却液循环换热系统以及微型燃气轮机系统；所述充电起动系统包括依次电连接的发电电动机、蓄电池以及起动机；
所述冷却液循环换热系统包括换热器、高温冷却水管道以及低温冷却水管道；所述换热器与所述发动机本体之间通过所述高温冷却水管道和所述低温冷却水管道连通；在所述换热器、所述发动机本体、所述高温冷却水管道以及所述低温冷却水管道内填充有冷却液；
所述微型燃气轮机系统包括依次密封连接的压气机、燃烧室以及涡轮机；所述涡轮机设置有高温气体出口，并且所述高温气体出口与所述换热器连通，用于加热所述换热器内的冷却液；所述涡轮机的输出轴与所述发电电动机的输入轴连接，用于将所述涡轮机的转子动能输出给所述发电电动机，所述发电电动机将电能输送至所述蓄电池。
更进一步地，还包括与所述发动机本体连通的进气管道；
所述进气管道与所述高温气体出口连通。
更进一步地，所述涡轮机的所述高温气体出口与所述进气管道之间通过第一出气支管连通，并与所述换热器之间通过第二出气支管连通。
更进一步地，在所述第一出气支管中安装有第一控制阀。
更进一步地，在所述第二出气支管中安装有第二控制阀。
更进一步地，所述第一控制阀和所述第二控制阀为电动控制阀。
更进一步地，所述微型燃气轮机系统还包括压气机和燃烧室；
所述压气机、所述燃烧室以及所述涡轮机依次密封连接。
更进一步地，还包括与所述发动机本体连通的排气管道。
更进一步地，所述换热器设置有高温排气通道。
更进一步地，所述冷却液循环换热系统还包括安装于所述低温冷却水管道中的水泵。
有益效果：
1、本发明的柴油发动机进气预热系统通过增设微型燃气轮机系统，可以通过涡轮机排出的高温燃气对流经换热器内的冷却液进行加热，从而通过冷却液提高发动机本体的温度，有助于柴油发动机在严寒环境下的起动；
2、本发明的柴油发动机进气预热系统通过增设微型燃气轮机系统，可以通过涡轮机驱动发电电动机转动进行发电，将涡轮机的转子动能转化为电能输送到蓄电池，从而有效提高蓄电池在低温条件下的soc值；
3、通过将涡轮机的高温气体出口与发动机本体的进气管道的连通，能够将涡轮机的高温燃气引入发动机本体的进气管道，从而提高了缸内进气温度，改善了燃料燃烧条件和低温着火问题；
4、由于在涡轮机的高温气体出口与进气管道之间设置有第一控制阀，通过第一控制阀可以控制涡轮机与进气管道之间的第一出气支管的通断，进而控制涡轮机的高温燃气是否进入缸体内，从而能够控制发动机本体的进气温度；
5、通过在涡轮机的高温气体出口与换热器之间的第二控制阀，可以控制涡轮机的高温燃气进入换热器以及控制进入换热器的高温燃气的流量，同时结合第一控制阀可以合理分配涡轮机的高温燃气进入换热器和缸体内的比例，从而能够高效地利用涡轮机的高温燃气，使柴油发动机快速满足点火状态。
6、通过设置于冷却液循环换热系统中的水泵，能够加速冷却液的循环流动，提高换热器的换热效率，充分利用涡轮机的高温燃气，缩短柴油发动机在严寒环境下的预热时间。
附图说明
图1为本发明的柴油发动机进气预热系统的原理结构示意图。
其中，1-发动机本体，2-发电电动机，3-蓄电池，4-起动机，5-换热器，6-高温冷却水管道，7-低温冷却水管道，8-涡轮机，9-进气管道，10-第一出气支管，11-第二出气支管，12-第一控制阀，13-第二控制阀，14-压气机，15-燃烧室，16-排气管道，17-高温排气通道，18-水泵
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种柴油发动机进气预热系统，如图1所示，该进气预热系统包括发动机本体1、充电起动系统、冷却液循环换热系统以及微型燃气轮机系统；
充电起动系统包括依次电连接的发电电动机2、蓄电池3以及起动机4；发电电动机2用于将机械能转化为电能；蓄电池3用于将发电电动机2产生的电能进行储存，并将存储的电能输送到用电器件，如：起动机4；起动机4又叫马达，它将蓄电池3的电能转化为机械能，驱动柴油发动机的飞轮旋转实现柴油发动机的启动；
冷却液循环换热系统包括换热器5、高温冷却水管道6以及低温冷却水管道7；换热器5与发动机本体1之间通过高温冷却水管道6和低温冷却水管道7连通；在换热器5、发动机本体1、高温冷却水管道6以及低温冷却水管道7内填充有冷却液；发动机本体1内设置有缸体以及围绕缸体的水套，水套内充满冷却液；在柴油发动机处于工作状态时，水套的作用是通过热传导将发动机缸体的热能转移到冷却液，通过冷却液在水套和换热器5之间的流动进行散热；当柴油发动机在严寒环境下启动时，为了实现柴油发动机的顺利启动，则需要通过换热器5将冷却液进行加热，并通过冷却液在换热器5与水套之间的循环流动对柴油发动机的缸体进行预热，从而提高缸体和进气的温度，使柴油发动机容易启动；
微型燃气轮机系统包括依次密封连接的压气机14、燃烧室15以及涡轮机8；涡轮机8设置有高温气体出口，并且高温气体出口与换热器5连通，用于加热换热器5内的冷却液；涡轮机8的输出轴与发电电动机2的输入轴连接，用于将涡轮机8的转子动能输出给发电电动机2，发电电动机2将电能输送至蓄电池3。如图1所示，涡轮机8排出的高温燃气进入换热器5，能够对换热器5进行加热，同时将换热器5内的冷却液进行升温，通过冷却液在换热器5和发动机本体1之间的循环流动对发动机本体1进行预热。
上述柴油发动机进气预热系统通过增设微型燃气轮机系统，可以通过涡轮机8排出的高温燃气对流经换热器5内的冷却液进行加热，从而通过冷却液提高发动机本体1的温度，有助于柴油发动机在严寒环境下的起动；同时，还可以通过涡轮机8驱动发电电动机2转动进行发电，将涡轮机8的转子动能转化为电能输送到蓄电池3，从而有效提高蓄电池3在低温条件下的soc值；通过微型燃气轮机系统与换热器5的热交换，能够通过冷却液提高发动机本体1的进气温度以及蓄电池3的电量，有助于严寒环境下的柴油发动机顺利起动。
一种具体的实施方式中，如图1所示，上述柴油发动机进气预热系统还包括与发动机本体1连通的进气管道9以及与发动机本体1连通的排气管道16；进气管道9与高温气体出口连通。涡轮机8的高温气体出口与进气管道9之间通过第一出气支管10连通，并与换热器5之间通过第二出气支管11连通。在第一出气支管10中安装有第一控制阀12。在第二出气支管11中安装有第二控制阀13。第一控制阀12和第二控制阀13可以为电动控制阀，不仅能够控制第一出气支管10和第二出气支管11的开关，还可以通过不同的开度控制第一出气支管10和第二出气支管11的流量。
由于涡轮机8的高温气体出口与发动机本体1的进气管道9的连通，能够将涡轮机8的高温燃气引入发动机本体1的进气管道9，从而将涡轮机8的高温燃气与进气管道9中的进气进行混合，能够提高缸内进气温度，改善燃料燃烧条件和低温着火问题。
同时，由于在涡轮机8的高温气体出口与进气管道9之间设置有第一控制阀12，并在涡轮机8的高温气体出口与换热器5之间的第二控制阀13，通过第一控制阀12可以控制涡轮机8与进气管道9之间的第一出气支管10的通断，进而控制涡轮机8的高温燃气是否进入缸体内，从而能够控制发动机本体1的进气温度；通过第二控制阀13可以控制涡轮机8的高温燃气进入换热器5以及控制进入换热器5的高温燃气的流量，同时结合第一控制阀12可以合理分配涡轮机8的高温燃气进入换热器5和缸体内的比例，从而能够高效地利用涡轮机8的高温燃气，使柴油发动机快速满足点火状态。
具体地，换热器5设置有高温排气通道17。
在上述各种实施例的基础上，冷却液循环换热系统还包括安装于低温冷却水管道7中的水泵18。
由于在冷却液循环换热系统的低温冷却水管道7中设置有水泵18，通过水泵18能够加速低温冷却水管道7中冷却液的流动速度，从而提高冷却液在换热器5与发动机本体1之间的循环流动速度和流量，能够将换热器5从高温燃气中吸收的热量快速输送到发动机本体1，从而提高换热器5的换热效率，充分利用涡轮机8的高温燃气，缩短柴油发动机在严寒环境下的预热时间。
上述柴油发动机进气预热系统的具体实施步骤如下：
步骤一：第一控制阀12关闭，第二控制阀13打开；发电电动机2起动，带动微型燃气轮机系统工作，由涡轮机8排出的高温燃气经过换热器5加热冷却液的同时，涡轮机8通过输出轴将机械能传递至发电电动机2，发电电动机2发电，并给蓄电池3充电，提高了严寒环境下蓄电池3的soc值；起动机4工作，带动发动机运转；
步骤二：当冷却液水温达到75℃时，打开第一控制阀12；进气管道9内的空气与经涡轮机8排出的高温废气混合后进入缸体内，提高了发动机本体1的进气温度，有助于着火。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种柴油发动机进气预热系统，其特征在于，包括发动机本体(1)、充电起动系统、冷却液循环换热系统以及微型燃气轮机系统；所述充电起动系统包括依次电连接的发电电动机(2)、蓄电池(3)以及起动机(4)；
所述冷却液循环换热系统包括换热器(5)、高温冷却水管道(6)以及低温冷却水管道(7)；所述换热器(5)与所述发动机本体(1)之间通过所述高温冷却水管道(6)和所述低温冷却水管道(7)连通；在所述换热器(5)、所述发动机本体(1)、所述高温冷却水管道(6)以及所述低温冷却水管道(7)内填充有冷却液；
所述微型燃气轮机系统包括依次密封连接的压气机(14)、燃烧室(15)以及涡轮机(8)；所述涡轮机(8)设置有高温气体出口，并且所述高温气体出口与所述换热器(5)连通，用于加热所述换热器(5)内的冷却液；所述涡轮机(8)的输出轴与所述发电电动机(2)的输入轴连接，用于将所述涡轮机(8)的转子动能输出给所述发电电动机(2)，所述发电电动机(2)将电能输送至所述蓄电池(3)。
2.如权利要求1所述的柴油发动机进气预热系统，其特征在于，还包括与所述发动机本体(1)连通的进气管道(9)；
所述进气管道(9)与所述高温气体出口连通。
3.如权利要求2所述的柴油发动机进气预热系统，其特征在于，所述涡轮机(8)的所述高温气体出口与所述进气管道(9)之间通过第一出气支管(10)连通，并与所述换热器(5)之间通过第二出气支管(11)连通。
4.如权利要求3所述的柴油发动机进气预热系统，其特征在于，在所述第一出气支管(10)中安装有第一控制阀(12)。
5.如权利要求4所述的柴油发动机进气预热系统，其特征在于，在所述第二出气支管(11)中安装有第二控制阀(13)。
6.如权利要求5所述的柴油发动机进气预热系统，其特征在于，所述第一控制阀(12)和所述第二控制阀(13)为电动控制阀。
7.如权利要求1-6任一项所述的柴油发动机进气预热系统，其特征在于，还包括与所述发动机本体(1)连通的排气管道(16)。
8.如权利要求1-6任一项所述的柴油发动机进气预热系统，其特征在于，所述换热器设置有高温排气通道(17)。
9.如权利要求1-6任一项所述的柴油发动机进气预热系统，其特征在于，所述冷却液循环换热系统还包括安装于所述低温冷却水管道(7)中的水泵(18)。
技术总结