• 22 •内燃机与配件
陈晔
(河南省驻马店农业学校，驻马店463000)
摘要：本文主要对现有冷却液辅助加热系统基本结构、工作原理、运行阶段进行归纳和分析，提炼出冷却液辅助加热系统应用中 的注意事项，希望通过本文的介绍可以拓展汽车从业人员的思路和眼界，并为今后的研究工作提供参考。
关键词：发动机；冷却液；辅助加热系统；研究综述
0引言
在我国华北、东北、西北地区，冬季室外的温度一般在 零度以下，气候较为寒冷，特别是西北、东北地区，室外温 度通常在零下几十度，像这样秋冬季低温的情况并不是我 国特有的，包括北欧、俄罗斯的西伯利亚、加拿大等北纬 40毅以上的地区都存在这样的情况。在低温环境下，车厢内 的温度也会较低，若人体直接进入未经预热的车辆，难免 会感到不舒适，并且启动汽车后，空凋无法第一时间让汽 车乘员区
达到理想的温度，再加上低温有可能会冻裂水 箱，轻则影响车辆的正常行驶，重则会导致巨大的经济损 失。此外，在低温条件下启动汽车，除了存在启动困难问 题，还很容易磨损发动机零部件，缩短车辆的使用年限。
在低温环境下，冷却液辅助加热系统可以将柴油、汽 油、天然气等燃料点燃并进行燃烧，从而产生热量，并通过 传热介质吸收燃料燃烧所产生的热量，可以为汽车提供热 量的冷却液辅助加热系统已经成为现代车辆采暖装置的 重要组成部分之一。同时，部分冷却液辅助加热系统还具 备发动机暖机功能，可以减少发动机的磨损，从而提高车 辆的燃油经济性、乘坐舒适性。
在汽车运行时，发动机产生的高温气体和发动机冷却 液在车内采暖理论上来讲都可以作为热源，但这两种都很 容易被发动机的运行工况所影响。冷却液辅助加热系统在 运行过程中，既不会被车辆运行所干扰，也不受气候、温度 和路况等外在环境的影响，因此通常被作为比较理想的独 立热源。冷却液辅助加热系统作为一种车辆上的独立应用 装置，在低温环境下，系统可以提前预热发动机中的冷却 液，从而改善发动机低温冷启动条件，并有效减少发动机 的磨损，降低在低温启动时产生的高污染排放，同时还能 实现对车厢乘员区的供暖。冷却液辅助加热系统不仅可以 使车厢内部的温度升高，从而提高乘车人员的乘车舒适 性，还可以预热发动机，降低低温启动有害物质排放，并且 还能提高燃油经济性。利用冷却液辅助加热系统为车辆预 热启动已经相当普遍，在国内北方地区特别在东北地区冷 却液辅助加热系统受广大车主的青睐，一度成为高档轿车 的首选配置；因此，有必要对现有冷却液辅助加热系统进
行归纳和分析，解决实际应用过程中遇到的问题，为今后 的研究工作提供参考，以期带来更好的市场经济效益。
1冷却液辅助加热系统的基本结构
冷却液辅助加热系统的主要结构分为五个部分，分别
作者简介：陈晔（1989-)男，河南驻马店人，助理讲师，研究方向 为汽车运用与维修。是：控制单元、燃料供给系统、燃烧系统、热交换系统和燃 料空气输送系统。控制单元作为中央控制装置确保工作流 程并监控加热运行。控制单元通过一个插接板连接到车载 网络。系统有一个温度传感器监控辅助加热装置内的冷却 液温度并调节辅助加热运行模式。当温度超过125益时就 会关闭加热装置并禁止其继续运行。按照诊断系统给出的 说明解除禁止。燃烧供给系统必须将冷却液辅助加热装置 的燃油管路接入回流管路内。燃油供给管路可以通过安装 燃油滤清器识别出来。如果车辆装有用于吸附燃油蒸汽的 活性碳罐，必须将燃油抽吸管安装在活性碳罐前。不要将 燃油抽吸管安装在发动机附近，因为燃油受热产生的气泡 可能导致冷却液辅助加热装置出现功能故障。允许燃油供 给高度为1米时，燃油管路内的过压只允许为+0.11bai•。允许燃油抽吸高度为1米时，燃油箱最大允许真空度只能 为-0.02bar。燃烧系统由燃烧室、点火装置组成，为燃油空 气混合气及燃烧提供调剂及场所。燃油空气混合气在燃烧 室内形成，随后在火焰管内点火、燃烧。起动阶段带火焰监 控装置的火花塞点燃燃油空气混合气；加热阶段混合气
通 过高温燃烧室壁自动燃烧。系统通过测量火花塞电阻监控 燃烧过程。因供油方式和功率的不同，燃烧室的大小也各 不相同。燃料空气输送系统将所需燃烧空气通过进气□由 燃烧空气鼓风机吸入，然后通过燃烧空气通道输送至燃烧 室；其工作方式因燃料的燃烧方式、燃烧室的形状不同而 变化，可以保证燃烧室内的燃烧稳定性。冷却液通过一个 开□进入散热器内并由燃油燃烧热量加热。加热后的冷却 液通过出□进入冷却液循环回路，因此可以用于加热发动 机和乘员区。
冷却液辅助加热系统组成部件包括循环泵、燃烧空气 鼓风机、散热器、冷却液截止阀、燃油抽吸计量泵、燃油输 送计量泵、控制单元、燃烧室、热交换机、遥控装置等。
2冷却液辅助加热系统的工作原理
冷却液辅助加热系统在工作时，通过车辆上的蓄电池 供电，油泵从燃油箱中抽取少量燃油，然后由点火装置使其 燃烧，利用所产生的热量来对发动机循环冷却液进行加热， 以此便于使发动机快速热启动的并能够使驾驶室升温。
冷却液辅助加热系统的工作过程：蓄电池供电后，加热 器开始启动，大风扇、小风轮、油泵和雾化器在直流电机的 驱动下开始一起工作。同时，进气管在小风轮的助燃风下吸 入新鲜空气，油泵开始工作，并将燃油从油箱吸出，经过雾 化后，与新鲜空气混合，然后在电热塞的作用下被迅速点燃 并在燃烧室内充分燃烧。可燃混合气体经过充分燃烧后产 生的热气经过环形散热片传递到位于热交换器夹层中的冷
Internal Combustion Engine & Parts• 23 •
却液，冷却液被加热后，由水泵驱动，在整个系统中进行循 环并对系统进行加热。大风扇在高速运转时吸入大量的冷 空气，经过热交换器加热后从出风□排出，并由散热管道输 送到乘员区。在整个过程中，冷却液由单独电机驱动的水泵 吸入后，经过加热器加热后进入主循环系统。
冷却液辅助加热系统吸入的空气经空气压缩机压缩 后进入燃烧室内，燃油经燃油计量泵抽取后经雾化器雾化 后进入燃烧室，形成可燃混合气，由火花塞点燃，燃烧后的 废气经排气□排出。冷却液辅助加热系统水泵可以对发动 机的冷却液进行加热，并使其进入到驻车加热器燃烧室外 层的水套，吸收大量由燃烧室内火焰放出的热量，加热过 的冷却液可通过热交换器得到冷却，也可以经过发动机汽 缸壁内的冷却管道，对发动机进行预加热。冷却液经过热 交换器和发动机，然后重新流回到驻车加热器的热交换器 中，如此循环往复。
冷却液循环回路中冷却液辅助加热装置的安装位置应 尽可能低，这样才能确保加热装置和循环泵自动排气。因为 循环泵为非自吸式结构，所以应始终布置在较低的位置。因此循环泵既可以安装在冷却液辅助加热装置旁的规定位置 处，也可以安装在冷却液循环回路内的另一个位置处。冷却 液循环回路内的冷却液量不得超过3~4L，否则无法保证系 统正常工作。冷却液辅助加热装置必须安装在加热装置热 交换器的供给管路内。软管必须无折弯且尽可能以向上延 伸方式铺设。软管连接件通过软管卡箍固定，以防脱落。注 意：首次运行前应为整个冷却液辅助加热装置排气。
3冷却液辅助加热系统运行阶段
3.1启动阶段
启动车辆发动机时加热装置进入运行准备状态。如果 冷却液循环回路低于60益，车外温度低于5益，启动阶段 开始。火花塞和燃烧空气鼓风机接通。约30s后燃油计量 泵接通且燃烧空气鼓风机关闭3~4s，以便为加热装置起 动形成可燃混合气。随后燃烧空气鼓风机在85s内逐步向 上调节到满负荷。
达到满负荷燃油输送量后关闭火花塞并将燃烧空气 鼓风机向上调节到满负荷。在以后45s内以及在正常燃烧 运行时，火花塞起火焰监控装置的作用。此后开始自动调 节加热运行。如果未形成火焰或火焰中断，就会自动重复 起动过程。如果仍未形成火焰，则结束燃油输送，系统因故 障而关闭，燃烧空气鼓风机继续运行。
3.2加热或调解阶段
温度升高到87益后辅助加热装置切换到可节省能量 的部分负荷运行模式。同时空气鼓风机降低功率且计量泵 减少燃油输送。如果冷却液温度降低到83益，辅助加热装 置重新切换到调节阶段。即使整个燃烧运行持续时间超过 约75分钟，也会进行上述切换。
如果冷却液温度超过89益，就会中止满负荷运行。冷 却液温度降低到85益后，辅助加热装置再次以部
分负荷 起动。如果部分负荷运行期间冷却液温度继续下降，则65益时辅助加热装置再次切换到部分负荷运行模式。
3.3继续运行或关闭阶段
从以下情况起开始继续运行或关闭阶段:①关闭车辆 发动机;②关闭辅助加热装置;③自动加热过程约1小时。为此燃油计量泵关闭，燃烧结束。燃烧空气鼓风机和循环 泵继续运行，以便使冷却液冷却下来。冷却液温度低于约 65益时鼓风机和循环泵自动关闭。根据具体车辆继续运行 阶段约3分钟。
3.4自动关闭阶段
在以下情况下辅助加热装置自动关闭；①车辆问题；主要有打开燃油箱盖板，燃油存量不足，车载网络过载，安 全气囊触发，车辆发动机提供足够的加热功率；②冷却液 温度过高；当冷却液温度超过105益，辅助加热装置自动 关闭；燃烧空气鼓风机仍继续运行约2分钟；③车载网络 电压过高;④车载网络电压过低。
4冷却液辅助加热系统相关安全规定
基于以上分析，结合实际应用中遇到的问题，需要注 意以下事项：
①冷却液辅助加热装置不允许安装在车辆驾驶员或 成员区；只允许安装在冷却液量超过4L的机动车内；②燃 烧空气不允许从乘员区抽取;③排气管不允许朝上安装且 不应伸出车外；铺设排气管路时，必须确保燃烧废气不会 进入乘员区内；可以在排气管路上适当位置处钻出一个 孔，以便排走可能出现的燃烧冷凝水；进气管路和排气管 路直径必须小于16mm;④铺设和安装冷却液辅助加热装 置的导线和开关装置时，必须确保不影响其功能和运行；
⑤铺设燃油管路时，要求车辆扭转或发动机在其支撑座内 移动时不会造成损坏;⑥必须能随时从外部看出冷却液辅 助加热装置的运行状态；⑦由于有爆炸危险，因此在加油 站处或加油设备旁必须关闭冷却液辅助加热装置;⑧由于 有中毒危险，因此不得在没有废气抽排设备的封闭空间内 使用冷却液辅助加热装置；⑨所有燃油管路必须完好无 损，必须定期检查管路的密封性；⑩其型号铭牌上注明使 用汽油或柴油的冷却液辅助加热装置，不得使用生物柴油 或普通生物柴油运行。
在现代车辆上加装冷却液辅助加热系统时，通过连接 到车辆现有数据总线系统来确保诊断功能。这样可以监控 控制单元，燃烧空气鼓风机、火花塞、计量泵、冷却液截止阀 和循环泵。另外，冷却液辅助加热系统控制单元通过信息娱 乐系统CAN数据总线和组合仪表内的数据总线诊断接□与车内其它控制单元连接。冷却液辅助加热系统控制单元 通过这个数据网络与其它控制单元交换所有必要的信息。
综上所述，汽车发动机冷却液辅助加热系统作为一种 辅助供暖装置在冬季冷启动和预热驾驶舱方面有其
汽车加热器突出 的优势和特点，当然也存在着不足，希望通过本文的分析 可以使更多的人了解该系统，并充分发挥它的功能，以期 为广大汽车从业人员提供参考。
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