水箱预热机

马小涵 武慧荣 王渤谦 常伟斌

摘   要：随着社会进步与发展，汽车在全球范围内被广泛使用，因地域差异，不同地区车辆的工作环境温度也有着较大差异。尤其是在极端寒冷的天气条件下，汽车部件尤其是发动机的温度问题严重影响了汽车性能。本研究设计了一种车用水箱预热机，能够实现对发动机进行预热，以使车辆较快达到最佳工况，有利于解决北方冬季车辆启动困难的问题，减少能源浪费，降低发动机的磨损。

关键词：汽车  水箱  发动机预热  能源节约

中图分类号：TK403                                文献标识码：A                        文章编号：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

伴隨着数量和类型越来越多的汽车在全球范围内的广泛应用，汽车的工作也需要愈来愈适应复杂多变的地域环境，汽车发动机的工作温度需要允许在较大的范围内进行变动。极端寒冷与过度炎热的环境都会对汽车发动机的性能造成很大影响，尤其是在极端寒冷的气温条件下时，车辆的启动十分困难。

尤其是在我国北方地区，冬季低温条件下的汽车机油及燃油浓度将会显著增大，机油粘滞性增强导致流动性变差，进而使发动机各部件之间的润滑条件变差，加剧了各零部件之间的磨损，使得使用寿命降低。而燃油浓度升高将会导致雾化效果变差，既造成了能源浪费，又使得排放浓度升高，进而对环境造成更为严重的破坏。因此，在车辆启动之前对发动机进行预热是十分必要的。

1  概述

1.1 背景技术

为了保证发动机的最佳工况，汽油发动机的冷却水温度都保持在85℃左右，水温超过85℃就必须用冷却风扇进行强迫冷却，带走大量热能。如果将发动机冷却水的多余热能利用起来实现温差发电，用来为汽车发动机进行预热，可以使发动机快速达到最佳工况，从而降低油耗节约能源。

1.2 主要结构

本设计提供了一种水箱预热机，该水箱预热机主要包括：汽车水箱散热器、超导热管、热电片、散热管、电阻丝以及热电片。其中，热电片包括相对设置的热端和冷端。将超导热管的一端与热电片的热端相连接，另一端与汽车水箱的热释放面实现固定连接。此外，将散热管的一端与热电片的冷端进行固定连接，在另一端散热管的内壁中均匀设置一圈散热肋片。将旋风器设置在散热管内，用于向散热管另一端吹风。

1.3 材料

在上述组件中，超导热管为现有技术中依靠其内部工质在一个抽成一定的真空封闭壳中循环相变而传递热量的装置，超导热管的超导系数是一般金属的万倍左右，换热效率高达98%以上，是任何一种普通热交换器无法达到的。此外，所述热电片采用利用西伯克效应制成的温差发电组件;汽车水箱为铝制;散热管以及散热肋片采用金属铜材料;电阻丝采用铜材料。

2  工作方式

在该装置中，将热电片与旋风其串联组成一个闭合电路，通过这样的设置，只要当热点篇发电时，便可以启动旋风器，从而实现加速散热管的散热。此外，将热电片通过一个人电磁开关与电阻丝串联成一个控制电路。其中，电阻丝具体固定设置在汽车油底壳的底部并用于为汽车发动机预热。在本设计中，还需设计有用于控制电磁开关的控制器以及用于检测汽车发动机温度的温度传感器，控制器在温度传感器检测到汽车发动机的温度达到设定值时，控制电磁开关断开，从而使得整个控制电路断路，电阻丝停止加热。

3  装置优化

为使本装置进一步优化，还设置了一个由真空隔热板制成的隔热箱，隔热箱固定设置在汽车油底壳的底部，用来隔绝电阻丝为汽车发动机预热时产生的热量，控制器及电磁开关均设置在隔热箱内，保护控制器及电磁开关不受高温影响而损坏。温度传感器设置在隔热箱外，可以用来更好的检测汽车发动机的温度。

4  装置优点

通过上述设计，由于汽车发动机刚刚启动时温度较低，通过电阻丝实现为汽车发动机预热，当汽车发动机升温达到最佳工况时，控制器控制电磁开关断开，电阻丝也随之停止加热，为汽车发动机预热完成。整个预热过程，可以使汽车发动机快速达到最佳工况，从而实现降低油耗节约能源的目的。

参考文献

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