一种特种车辆低温快速起动加热系统及低温快速取力方法与流程

1.本发明涉及特种车辆工程技术领域，特别是涉及一种特种车辆低温快速起动加热系统及低温快速取力方法。


背景技术：

2.随着特种车辆对环境适应性要求越来越高，尤其是对-40℃极寒环境下的车辆快速低温起动提出了新要求，为实现车辆在极寒环境下实现快速起动，传统车辆通常采用附加辅助加热装置对水冷发动机冷却水进行加热，从而对发动机润滑油油温进行加热，降低润滑油粘度，使发动机起动阻力变低，以改善低温情况下的发动机的起动性能。例如公开专利“一种柴油发动机低温加热系统”(申请号：cn201610466158.7)利用燃油加热器加热循环防冻冷却液对发动机燃油管路实现快速加热，例如在-10度环境条件使用0号柴油，采用该专利技术，进行加热半小时以上后，可起动发动机。或在-30度环境条件下使用-20号柴油，加热半小时以上后，再起动发动机。
3.而特种汽车因为其上装设备的特殊性，需要在极寒条件下(-40度以下)使用标号柴油或更低一级柴油，如使用-50号军用柴油，虽燃油(柴油)不会出现结蜡，在不使用额外加热设备情况下，大功率发动机仍无法起动，已公开技术中，虽提出了使用额外加热设备进行保温，但功率较小，若需要达到大功率发动机起动条件，加热设备加热时间较长，通常在半小时以上，才能使发动机起动。
4.另外，常规车辆发动机功率最大在300-400kw，对于445kw以上大功率发动机，因其缸径大、缸数多，采用大功率多档液力自动变速箱，在极寒低温下的起动更加困难，原因分析如下：
5.目前已公开的技术，仅能实现发动机自带进气加热功能，发动机预留的加热管路仅能对发动机前两个缸体进行加热，无法对多缸(6缸)以上的发动机进行快速加热，从而使发动机起动时间变长，一般为半小时左右，严重影响车辆的反应时间。另一些公开技术采用对燃油系统进行加热的方式，容易引起安全隐患，造成人员伤亡及车辆损伤。
6.另外，由于特种车辆部分工况对时间要求极高，车辆通常设置有取力设备以保证上装设备快速进入到准备状态，缩短车辆反应时间，以给予上装设备更长的操作维护时间。发动机在低温环境下，虽起动成功，但相比常温环境由于进气温度低、燃油温度低，润滑油黏度仍偏大，多缸发动机存在几个缸虚火或虚燃，加之变速器取力负载较大，按照常温环境下的取力操作步骤接挂变速器取力时，极易造成发动机熄火，导致取力失败，进而需要极寒低温情况下重新起动发动机，严重影响车辆反应时间。


技术实现要素：

7.为克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种特种车辆低温快速起动加热系统及低温快速取力方法。
8.本发明的一方面，本发明提供的车辆低温快速起动加热系统使用发动机与变速器
散热冷却管路旁通切换的方式来实现对发动机多缸同时进行循环加热的水路循环方式，可以在短时间(8min以内)完成发动机在极寒环境下的快速起动，避免对可燃的燃油系统系统进行加热，从而降低安全隐患及发动机损伤的概率，操作方便、安全可靠。具体技术方案为：
9.一种特种车辆低温快速起动加热系统，包括发动机、变速器、变速箱油-水热交换器、低温起动辅助加热装置、管路切换阀i和管路切换阀ii；所述低温起动辅助加热装置包括第一辅助加热装置，所述第一辅助加热装置为液体加热装置；
10.所述管路切换阀i与所述管路切换阀ii均为电动转阀，可以实现90度正反转动，分别有一个进口和两个出口连通位置；
11.所述发动机的缓速器取水口与所述管路切换阀i进口相连，所述管路切换阀i第一连通位置与所述变速箱油-水热交换器入口相连接，所述管路切换阀i第二连通位置与所述第一辅助加热装置入口相连接；所述大功率水冷发动机本体上的缓速器回水口与所述管路切换阀ii进口相连，所述管路切换阀ii第一连通位置与所述变速箱油-水热交换器出口相连接，所述管路切换阀ii第二连通位置与所述第一辅助加热装置出口相连接。
12.在本发明提供的实施例中，所述第一辅助加热装置为燃油液体加热装置。
13.进一步地，所述低温起动辅助加热装置还包括第二辅助加热装置，所述第二辅助加热装置为市电液体加热装置，所述市电液体加热装置安装在发动机低温辅助水路循环回路中，通过单独电气回路控制，采用电加热管对水冷柴油发动机的防冻冷却液进行加热。
14.优选地，所述发动机带有作为电子控制单元的发动机ecu，所述车辆低温快速起动加热系统还包括连接至发动机ecu的发动机定速开关、发动机油门踏板和仪表，所述发动机油门踏板安装在驾驶室内，温度传感器安装在发动机本体上、与发动机ecu通过电气线束连接，将发动机冷却液的温度传递至发动机ecu；发动机油门踏板与发动机定速开关通过电气线束与发动机ecu连接；所述仪表与发动机ecu连接，可显示温度等信息。
15.优选地，所述发动机还连接至发动机冷却系统，低温情况下，当发动机ecu检测到的发动机汽缸盖温度低于76度时，发动机冷却系统自动停止工作。
16.为了提高发动机在极寒低温环境下快速起动性能，使用发动机与变速器散热冷却管路旁通切换的方式来实现对发动机多缸同时进行循环加热，而必须使用切换阀实现变速器散热循环水路与低温起动循环水路的切换。由于大功率发动机及变速器散热功率需求要求较大，管径通常在50mm以上，采用手动的切换球阀的方式进行切换时，因其通径大，开关所需力矩大，不方便人员操作，尤其是在低温环境下，极寒情况下阀体与阀座之间受冷收缩，加大了操作阻力，使人员操作更为不便。
17.一般的电磁开关无法满足大通径大流量管路切换要求，通常采用电动机驱动减速机带动阀门转动的电动切换开关，此种电动切换开关从全部开启到全部关闭的过程需要10s至15s的时间。因切换存在时间差，从而容易引起驾驶员误操作，在切换未完全到位执行低温起动或行车，对低温环境下发动机低温起动效果与行车状态下变速器散热效果均会带来较大影响。
18.因此，作为本发明的另一方面，提供了一种低温起动管路切换保护电路，使驾驶员在驾驶室内一人进行操作，即可实现低温装置水路与变速箱油-水交换器水路的切换，同时设置有防误操作控制开关及开关到位指示灯，可以方便驾驶员明确是否切换到位，从而避免因操作引起的开关切换不到位使行车时变速箱油温过高等异常情况。具体技术方案为：
19.所述车辆低温快速起动加热系统包括管路切换保护电路，所述管路切换保护电路包括电源、电源总开关以及与电源和电源总开关连接的管路保护电路和指示灯控制电路，所述管路保护电路包括依次连接的熔断器、管路切换保护开关和管路切换控制开关；所述指示灯控制电路包括管路相互并联的管路切换阀i指示灯、管路切换阀ii指示灯、管路切换保护开关背光灯、管路切换控制开关背光灯，所述管路切换保护开关背光灯电线连接至管路切换保护开关，所述管路切换控制开关背光灯电线连接至管路切换控制开关，所述管路切换阀i指示灯通过管路切换阀i连接至管路切换控制开关，所述管路切换阀ii指示灯通过管路切换阀ii连接至管路切换控制开关。
20.所述电源采用b-蓄电池或es-380v市电电源。
21.进一步的，所述车辆低温快速起动加热系统还包括加热控制电路，所述加热控制电路包括相互并联的起动装置和发动机进气预热装置，所述低温起动辅助加热装置连接至加热控制电路，具体的，所述燃油液体加热装置和市电液体加热装置并联至加热控制电路。
22.所述起动装置包括起动机、起动开关、起动继电器，所述起动机与起动继电器和起动开关顺次连接，由起动继电器控制，通过起动继电器和起动开关303与电源(b或es)及电源总开关相连；
23.所述发动机进气预热装置包括安装在发动机进气管连接处的格栅加热器，所述格栅加热器(发动机自带)与进气预热继电器及进气预热开关顺次连接，格栅加热器由安装在进气管上的进气预热继电器控制，所述进气预热继电器通过进气预热开关与电源(b或es)及电源总开关相连，进气预热开关与进气预热指示灯相连，所述进气预热指示灯并联至指示灯控制电路；
24.所述燃油液体加热装置包括顺次连接的燃油液体加热器、燃油液体加热继电器和燃油液体控制开关，所述燃油液体加热器由燃油液体加热继电器控制，通过燃油液体控制开关与电源(b或es)、电源总开关相连。
25.所述市电液体加热装置包括顺次连接的市电液体加热器、市电液体加热接触器和市电液体加热开关，所述市电液体加热器、市电液体加热接触器602分别与市电380v电源连接。
26.所述管路切换阀i指示灯包括管路切换阀i到位指示灯和管路切换阀i复位指示灯；所述管路切换阀ii指示灯包括管路切换阀ii到位指示灯、管路切换阀ii复位指示灯；所述管路切换阀i及所述管路切换阀ii的两个连通位置分别设置到位行程开关；所述管路切换阀i中行程到位开关与所述管路切换阀i到位指示灯及管路切换阀i复位指示灯相连接，所述管路切换阀ii中行程到位开关与所述管路切换阀ii到位指示灯及管路切换阀ii复位指示灯相连接。
27.进一步地，本发明根据低温环境下发动机的起动燃烧特性提供了一种低温环境下变速器取力操作方法，可以保证车辆在低温环境下快速实现取力成功，使发动机在极寒环境下13min以内实现快速接挂变速器取力，使上装设备进入工作状态，保证了车辆设备快速反应时间。以上目的通过如下技术方案实现：
28.本发明提供一种低温快速取力方法，包括两种发动机低温快速起动方法及发动机起动成功后的取力方法，其中，两种低温快速起动方法，包括采用燃油液体加热装置时进行低温快速起动，此时无需市电液体加热装置工作，或采用市电液体加热装置时进行低温快
速起动，此时无需燃油液体加热装置工作。
29.阶段一，低温环境下起动发动机时，打开电源总开关，按下所述管路切换保护开关后，再按下所述管路切换控制开关，直至驾驶室内所述管路切换阀i到位指示灯与所述管路切换阀ii指到位示灯亮起后，即可按照大功率水冷发动机低温起动操作步骤进行低温起动；
30.阶段二，低温快速起动，包括采用燃油液体加热装置进行低温起动或采用市电液体加热装置进行低温起动；
31.阶段三，发动机起动成功后取力阶段。
32.阶段二中，采用燃油液体加热装置进行低温起动的方法，包括如下步骤：
33.步骤1，打开燃油液体加热装置控制开关，燃油液体加热装置自动控温对柴油发动机循环水路中防冻冷却液进行加热，并在驾驶室内仪表上显示水温，直至发动机自带的水温传感器检测到水温达到指定温度时，燃油液体加热过程结束；
34.步骤2，关闭燃油液体加热装置控制开关，打开发动机进气预热开关，使发动机进气管内空气进行加热同时驾驶室内进气加预热指示灯亮起，直至进气预热指示灯熄灭；避免燃油液体加热装置与进气加热装置同时工作，从而发热量过大，对电气及元器件造成损伤；
35.步骤3，关闭发动机进气预热开关，使用起动开关起动发动机，发动机在8min内即可顺利起动。
36.采用市电液体加热装置进行低温起动的方法，包括如下步骤：
37.步骤1，打开市电液体加热开关，市电液体加热装置自动控温，对柴油发动机低温辅助水路循环回路中的防冻冷却液进行加热保温，车辆发动机进入保温状态；
38.此时，市电加热器一直工作向发动机防冻冷却液进行加热保温，但发动机未起动；
39.步骤2，需要起动发动机时，关闭市电加热器开关，打开发动机进气预热开关，使发动机进气管内空气进行加热同时驾驶室内进气预热指示灯亮起，完成进气管内空气加热后驾驶室内仪表上显示进气预热指示灯自动熄灭；
40.步骤3，关闭进气预热开关，使用起动开关起动发动机，发动机可在2min顺利起动。
41.低温情况下变速器取力操作步骤：
42.步骤1，发动机起动成功后，随即打开低温起动辅助加热装置的开关，所述低温起动辅助加热装置的开关包括燃油液体加热开关或市电液体加热开关，踩下油门踏板加大油门开度直至发动机达到最高转速2100r/min，维持运转发动机，使多缸发动机各缸燃烧室燃烧充分；发动机低温情况下刚起动成功，发动机转速会维持在600-700r/min的低转速，此时加大油门开度，发动机转速不会随油门开度增大而转速增加，说明多缸发动机燃烧仍不充分，易造成熄火，踩下油门至最大开度，增大发动机供油量，可以最短时间内实现发动机多缸燃烧充分。当发动机实际运转转速从怠速运转达到最高转速2100r/min，此时发动机转速随油门踏板开度变化而变化，用时最少1min；
43.低温情况下，多缸发动机虽点火成功，但存在其中几个缸没有点火或虚燃情况，比如6缸发动机在低温环境下刚点火成功时，可能只有1个缸或2个缸点燃，此时需要继续对发动机进行加热和加油门供油，否则会直接引起发动机熄火，此时需要继续运转发动机以保证发动机全部汽缸燃烧充分。
44.步骤2，维持发动机转速1500r/min情况下运转，保证发动机在大扭矩输出工况下运转稳定，用时不少于1min，而后关闭燃油液体加热控制开关或市电液体加热开关，此时发动机转速可以稳定并可以受油门踏板开度控制。
45.步骤1操作完成后，可以使发动机各汽缸充分燃烧，但此时发动机无法挂接负载，因负载突然增大时，增大发动机汽缸运动阻力，导致发动机熄火(此时汽缸燃烧作用力小于负载阻力，导致负载反拖发动机导致发动机熄火)，发动机受发动机油门踏板控制，油门加大，供油量加大，单位时间内可燃烧的燃油多，可以产生更大作用力；但前提是提供的这些燃油均可以自行燃烧。在低温环境下，发动机刚起动成功，虽进行了步骤1操作，由于环境仍为-40度以下环境，发动机水温、机油、燃油等温度仍偏低，发动机自行燃烧的温度不足以维持此条件下的燃油持续燃烧，易导致熄火(环境温度低，发动机运转一分钟后发动机仍处于较冷状态，燃烧室产生的热量不足以继续维持后续燃油继续燃烧的条件)，故需要继续加热。
46.本发明的思路为，第一步是保证没有负载的情况下发动机可以自行运转，进行加热以保证发动机在低温情况下无负载自行运转；此时发动机仍处于较为虚弱状态(动力不足状态，无法带负载运行，只能空载运行，带负载后极易造成发动机熄火)，第二个步骤维持1500r/min是使发动机在大扭矩运转情况下运转稳定，使发动机动力输出充分，此时再挂接取力，可以实现取力成功。
47.一般发动机在转速1500r/min左右时，此时发动机产生的扭矩最大(为大扭矩输出工况)，为接挂取力做准备，如不进行步骤2，直接接挂取力，此时发动机虽均已燃烧但此时产生的扭矩仅为常规状态下扭矩输出的40％-50％，而负载所需扭矩在发动机常规状态下扭矩输出的70％以上，发动机在此状态下直接接挂取力会因发动机提供扭矩不足，导致发动机熄火。
48.大扭矩工况下转速稳定是使发动机可以带动负载的前提条件，发动机扭矩在1500r/min左右时扭矩最大，此时发动机提供的扭矩大于负载所需扭矩，以维持发动机在大扭矩工况下持续输出，而不会因为负载所需扭矩大于发动机输出扭矩，导致发动机转速下降甚至熄火。
49.在低温环境下，要使发动机转速达到稳定并可以受油门踏板开度控制，前提条件是，随着供油量加大，发动机各汽缸燃烧越激烈，油门踏板开度增加，则供油量增大，燃油液体加热器或市电液体是对发动机进行加热，降低阻力，从而使进入汽缸内的燃油均可以燃烧。
50.发动机在低温起动成功后，为保证持续大扭矩输出，需要持续的供油量以及可以持续燃烧，加大油门开度是增加供油量，打开燃油加热是继续加热，以维持燃烧室持续燃烧，当发动机多缸燃烧室持续燃烧产生的热量达到足以维持低温环境下的不同燃油供给量可持续燃烧时，发动机运转无需燃油液体加热器的加热功能。
51.发动机在极寒低温环境下刚开始起动时，无法自主实现大扭矩持续运转，此时需要油门踏板控制与燃油液体加热或市电液体加热装置进行加热，是油门踏板与燃油液体加热器共同的结果。
52.若不按此步骤操作时，发动机油门踏板虽达到1500r/min的开度时，但发动机转速依旧维持低转速，如600r/min，远达不到接挂取力要求，此时若直接接挂取力，因取力负载
所需扭矩大于发动机运转输入扭矩，导致发动机转速下降，发动机转速下降后，汽缸燃烧室热量散失增大，持续供入到发动机汽缸内的燃油无法持续燃烧，导致熄火。
53.按此步骤操作时，油门踏板达到1500r/min的开度，燃油液体加热器与市电液体加热器持续加热减少阻力，增加热量，保证供入燃烧室的燃油进入汽缸时可以持续燃烧，发动机可以在大扭矩工况下持续自主运转，变换油门开度时，发动机转速也随之变化，此时达到了发动机多缸燃烧室持续燃烧产生的热量达到足以维持低温环境下的不同燃油供给量可持续燃烧。
54.此时发动机各汽缸内均已燃烧，无需再进行加热，但当发动机负载过大时(如进行取力操作)，则易造成发动机熄火，此时需要发动机在大扭矩输出工况运转：将油门踏板踩至大扭矩输出设定转速(如1500r/min时，发动机扭矩输出最大)，使发动机运转稳定后再增加发动机负载(如取力操作)。
55.发动机在极寒低温环境下刚开始起动时，无法自主实现大扭矩持续运转，此时需要油门踏板控制与燃油液体加热或市电液体加热装置进行加热，是油门踏板与燃油液体加热器共同的结果。
56.油门踏板是控制进入发动机汽缸燃烧室内的燃油量，油门踏板开度越大，供油量越大，若这些进入燃烧室的燃油均能燃烧，则汽缸燃烧室越激烈，
57.低温极寒情况下，进入发动机燃烧室的燃油并不能完全燃烧，显现发动机动力不足、扭矩不足、转速不受油门踏板控制。
58.燃油液体加热器与市电液体加热器加热装置是使用与变速器冷却系统中的冷却管道中的防冻冷却液进行加热，防冻冷却液作为加热介质，对多个发动机缸盖进行加热，从而将流经多个汽缸内部的燃油进行加热、内部的空气、内部机油进行加热(加热机油后，机油黏度下降，汽缸运动阻力下降，汽缸内的燃油更容易燃烧)。
59.常规加热装置中侧重于对燃油箱和燃油管进行加热，对于发动机汽缸加热仅有保温效果，但无法短时间将汽缸附近的防冻冷却液温度从-41摄氏度到10摄氏度，本实施例中通过发动机与变速器的大流量冷却管路，采用大功率燃油液体加热器，可以在6min30s左右将发动机汽缸缸盖处防冻冷却液温度从-41摄氏度达到10摄氏度，改善发动机起动性能，从而使发动机实现快速起动。
60.步骤3，松开油门踏板，发动机怠速运转，打开变速器取力开关，变速器取力器接合到位；
61.步骤4，使用换挡手柄选择变速器指定档位，变速器挂接至指定档位；
62.步骤5，按下发动机定速开关，发动机ecu接收定速开关信号，发动机转速升至指定转速，至此变速器取力成功总用时不超过13min。
63.进一步，当驾驶员正常行车不需要低温起动辅助装置工作时，按下驾驶室内按下所述管路切换保护开关后(使管路切换开关电源得电)，再反向按下所述管路切换控制开关，使发动机中汽缸盖冷却水路与变速器油水交换器连通，变速器运转时，通过油水交换器中的冷却水带走变速器的热量，从而避免变速器油温过高，由于管路开关切换需要10s到15s的时间，故需直至驾驶室内所述管路切换阀i复位指示灯与所述管路切换阀ii复位指示灯亮起后，即可正常行车，发动机冷却水路循环与变速箱油-水交换器连通，通过发动机冷却系统的散热功能保证变速箱散热系统正常工作，不会致使变速器油温过高。
64.发动机与变速器油水交换器在低温情况下不同时连通的作用是，燃油液体加热器加热的防冻冷却液直接进入发动机，以减少热量散失，使燃油液体加热器中加热的防冻冷却液集中向发动机汽缸盖位置加热，缩短发动机加热时长。低温极寒条件下应避免热量散失，以最短时间使发动机起动成功。
65.低温起动时，燃油液体加热器循环加热发动机汽缸盖内循环流动的防冻冷却液，当无需低温起动时，发动机的循环防冻冷却液流经变速器油水交换器对变速器进行散热。
66.进一步，当所述管路切换保护开关未按下时，所述管路切换控制开关不再接通电源，此时再按下管路切换控制开关，所述管路切换阀i与所述管路切换阀ii均无动作，可以规避误操作带来的所述管路切换阀i与所述管路切换阀ii转换不到位，引起的散热系统工作异常。
67.进一步，当驾驶员在夜间黑暗环境下进行相关操作时，可以使用车载背光灯电源控制电路，使所述管路切换保护开关及所述管路切换控制开关背光灯亮起，便于人员辨别开关位置。
68.进一步，当控制电路中出现短路故障或所述零部件出现过载情况时，所述熔断器自动熔断，保证整个控制电路及零部件安全。
69.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
70.1，本发明提供了一种特种车辆低温快速起动加热系统及低温快速取力方法，可以解决大功率水冷发动机在低温起动时驾驶员操作的不便问题，同时设置了一种控制电路，使驾驶员在驾驶室内一人进行操作，即可实现低温装置水路与变速箱油-水交换器水路的切换，同时设置有防误操作控制开关及开关到位指示灯，可以方便驾驶员明确是否切换到位，实现了驾驶员在驾驶室内操作低温起动装置与正常行车状态下循环水路的切换，该装置及控制电路操作方法简单、稳定可靠，避免因操作引起的开关切换不到位使行车时变速箱油温过高等异常情况。
71.2，本发明提供了一种特种车辆低温快速起动加热系统及低温快速取力方法，使用发动机与变速器散热冷却管路旁通切换的方式来实现对发动机多缸同时进行循环加热的水路循环方式，可以在短时间(8min以内)完成发动机在极寒环境下的快速起动，避免对燃油系统(可燃)系统进行加热，从而降低安全隐患及发动机损伤的概率，操作方便、安全可靠。
72.3，本发明提供了一种低温快速取力方法，可以保证在低温环境下变速器取力工作流程成功实现，使发动机在极寒环境下实现快速接挂取力(13min以内)，使上装设备进入工作状态，提高车辆的反应时间。
附图说明
73.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
74.图1是本发明实施例中管路连接示意图；
75.图2是本发明实施例中指示灯控制电路连接示意图；
76.图3是本发明实施例中管路连接电路示意图；
77.图4是本发明实施例中燃油液体加热器管路与发动机管路连通示意图；
78.图5是本发明实施例中变速器油水交换器与发动机管路连通示意图。
79.图1中，1、发动机；2、变速箱油-水交换器；3、燃油液体加热装置，4、管路切换阀i，5、管路切换阀ii，6、市电液体加热装置，11、变速器，12、变速器取力器，13、变速器取力开关，14、发动机冷却系统，15、发动机ecu，16、发动机定速开关，17、油门踏板，18、仪表显示，19-水温传感器。
80.图2中，20、熔断器；201、蓄电池；202、电源总开关；
81.301、起动机； 302、起动继电器； 303、起动开关；
82.401、格栅加热器； 402、预热继电器； 403、预热开关；
83.501、燃油液体加热器； 502、燃油液体加热继电器； 503、燃油液体加热开关；
84.601、市电液体加热器； 602、市电液体加热接触器； 603、市电液体加热开关；
85.701、市电380v电源；
86.7、管路切换保护开关；8、管路切换控制开关；801、管路切换保护开关背光灯；802、管路切换控制开关背光灯；9、管路切换阀i指示灯；10、管路切换阀ii指示灯；803、进气预热指示灯；
87.901、管路切换阀i到位指示灯；902、管路切换阀i复位指示灯；
88.101、管路切换阀ii到位指示灯；102、管路切换阀ii复位指示灯。
具体实施方式
89.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
90.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
91.实施例1，一种特种车辆低温快速起动加热系统
92.如图1所示，包括发动机1、变速器11、变速箱油-水热交换器2、燃油液体加热装置3、管路切换阀i4、管路切换阀ii5和市电液体加热装置6；
93.所述管路切换阀i4与所述管路切换阀ii5均为电动转阀，可以实现90度正反转动，分别有一个进口和两个连通位置；所述管路切换阀i4及所述管路切换阀ii5两个出口连通位置分别设置到位行程开关。
94.所述发动机1为大功率水冷发动机，所述大功率水冷发动机本体上的缓速器取水口与所述管路切换阀i4进口相连，所述管路切换阀i4第一连通位置与所述变速箱油-水热交换器2入口相连接，所述管路切换阀i4第二连通位置与所述燃油液体加热装置3入口相连接；所述大功率水冷发动机本体上的缓速器回水口与所述管路切换阀ii5进口相连，所述管路切换阀ii5第一连通位置与所述变速箱油-水热交换器2出口相连接，所述管路切换阀ii5第二连通位置与所述燃油液体加热装置3出口相连接。
95.所述燃油液体加热装置3和市电液体加热装置6均为低温起动辅助装置；所述市电液体加热装置6安装在发动机低温辅助水路循环回路中，通过单独电气回路控制，采用电加
热管对水冷柴油发动机的防冻冷却液进行加热。
96.所述发动机带有作为电子控制单元的发动机ecu15，所述加热系统还包括连接至发动机ecu15的发动机定速开关16、发动机油门踏板17和仪表18，所述发动机油门踏板17安装在驾驶室内，水温传感器19安装在发动机本体上、与发动机ecu15通过电气线束连接，将发动机1汽缸盖位置处的水温或防冻冷却液温度传递至发动机ecu15；发动机油门踏板17与发动机定速开关16通过电气线束与发动机ecu15连接；所述仪表18与发动机ecu15连接，可显示水温或防冻冷却液温度等信息。
97.所述发动机1还连接至发动机冷却系统14，发动机冷却系统采用常规的车辆冷却系统，常温情况下，发动机起动运转之后，发动机曲轴带动发动机冷却系统中冷却风扇(属于发动机)、循环水泵(属于发动机)运转，对发动机循环水路中的高温液体(水或防冻冷却液)进行冷却散热，发动机汽缸盖位置处的高温液体通过循环至冷却系统降温散热带走热量后，再循环回至发动机汽缸盖位置。发动机内部水路为互通循环，避免发动机水温过高。
98.发动机冷却系统中还设置有与发动机ecu信号连接的节温器，低温情况下，当发动机ecu检测到的发动机防冻冷却液温度低于76度时，控制节温器动作关闭冷却系统循环管路，使得发动机冷却系统14自动停止工作，结束散热。
99.作为一个典型的实施例，如图1所示，还包括与发动机1连接的变速器11，通过变速器11连接并将动力传递至变速器取力器11以及车辆其他系统。所述变速器取力器11连接变速器取力开关12。所述13-变速器取力开关安装在驾驶室内，并通过电气线束与12-变速器取力器连接。
100.实施例2，带有管路切换保护电路的车辆低温快速起动加热系统
101.如图2所示，所述车辆低温快速起动加热系统包括熔断器20、管路切换保护开关7、管路切换控制开关8、管路切换保护开关背光灯801、管路切换控制开关背光灯802、管路切换阀i指示灯9、管路切换阀ii指示灯10、电源(b-蓄电池或es-380v市电电源)、电源总开关202、起动机301、起动开关303、起动继电器302、预热开关403、预热继电器402、预热加热器、燃油液体加热开关503、燃油液体加热继电器502、市电液体加热开关603、市电液体加热接触器602，进气预热指示灯803。
102.所述电源、电源总开关以及与电源和电源总开关连接的熔断器、管路切换保护开关和管路切换控制开关，以及管路切换阀i指示灯9、管路切换阀ii指示灯10、管路切换保护开关背光灯801、管路切换控制开关背光灯802、进气预热指示灯803构成管路切换保护电路。
103.所述管路切换阀i指示灯9包括管路切换阀i到位指示灯901和管路切换阀i复位指示灯902；所述管路切换阀ii指示灯10包括管路切换阀ii到位指示灯101、管路切换阀ii复位指示灯102；所述发动机进气预热装置包括进气格栅加热器401；所述熔断器20与整车蓄电池201正极相连接，蓄电池正极同时向车载其他控制电路连接。所述熔断器20与所述管路切换保护开关7相连接，所述管路切换保护开关7中设置有背光灯，背光灯与整车翘板开关背光灯控制电源线相连接。所述管路切换保护开关7与所述管路切换控制开关8相连接，所述管路切换控制开关8中设置有背光灯，背光灯与整车翘板开关背光灯控制电源线相连接。所述管路切换控制开关8同时与所述管路切换阀i4、所述管路切换阀ii5相连接，所述管路切换阀i4中行程到位开关与所述管路切换阀i到位指示灯901及管路切换阀i复位指示灯
902相连接，所述管路切换阀ii5中行程到位开关与所述管路切换阀ii到位指示灯101及管路切换阀ii复位指示灯102相连接，所述管路切换阀i4及所述管路切换阀ii5中的行程到位开关与车载指示灯电源线相连接。
104.所述预热加热器采用安装在发动机进气位置的格栅加热器401，所述格栅加热器401(发动机自带)安装在水冷柴油发动机进气管连接处，与进气预热继电器402及进气预热开关403顺次连接，构成发动机进气预热装置，格栅加热器401由安装在进气管上的进气预热继电器402控制，所述进气预热继电器402通过进气预热开关403与电源(b或es)及电源总开关202相连，进气预热开关403与进气预热指示灯803相连。
105.电源用于为发动机进气预热装置、燃油液体加热装置3、市电液体加热装置6供电。在本实施例中，电源为蓄电池201(大容量铅酸电池或大容量锂电池)，或es-380v市电电源。
106.所述起动机301与起动继电器302和起动开关303顺次连接，由起动继电器302控制，通过起动继电器302和起动开关303与电源(b或es)及电源总开关202相连。
107.所述燃油液体加热装置3包括顺次连接的燃油液体加热器501、燃油液体加热继电器502和燃油液体控制开关503，所述燃油液体加热器501由燃油液体加热继电器502控制，通过燃油液体控制开关503与电源(b或es)、电源总开关202相连。
108.所述市电液体加热装置6包括顺次连接的市电液体加热器601、市电液体加热接触器602和市电液体加热开关603，所述市电液体加热器601、市电液体加热接触器602分别与市电380v电源701连接。
109.所述起动机、进气预热装置、燃油液体加热装置、市电液体加热装置并联，连接至加热控制电路，所述加热控制电路、指示灯控制电路、供电电路并联，连接至电源。
110.实施例3，一种低温快速取力方法
111.采用实施例1和实施例2提供的加热系统，包括两种发动机低温快速起动方法及发动机起动成功后低温取力方法，其中，方法一：采用燃油液体加热装置3时进行低温快速起动，此时无需6-市电液体加热装置工作，不采用es-380v市电电源；方法二：采用市电液体加热装置6时进行低温快速起动，此时无需3-燃油液体加热装置工作。
112.进一步，低温环境下起动发动机1时，打开电源总开关202，在驾驶室内按下所述管路切换保护开关7后，再按下所述管路切换控制开关8，直至驾驶室内所述管路切换阀i到位指示灯901与所述管路切换阀ii指到位示灯101亮起后，此时管路切换阀i4第二连通位置与管路切换阀ii5第二连通位置是燃油液体加热器与发动机连通，即可按照大功率水冷发动机低温起动操作步骤进行低温起动。
113.方法一的操作步骤如下所述：
114.步骤1，打开燃油液体加热装置开关503，燃油液体加热装置3自动控温对柴油发动机循环水路中防冻冷却液进行加热，直至发动机自带的水温传感器检测到水温达到指定温度时，并在驾驶室内仪表上显示水温(如10度以上)，燃油液体加热过程结束，用时6分30秒；
115.步骤2，关闭燃油液体加热装置控制开关503，打开发动机进气预热开关403，使发动机进气管内空气进行加热同时驾驶室内进气预热指示灯亮起，直至进气预热指示灯熄灭，用时50秒。避免燃油液体加热装置与进气加热装置同时工作，从而发热量过大，对电气及元器件造成损伤。
116.步骤3，关闭发动机进气预热开关403，打开起动开关303起动发动机1，发动机1在
8min内即可顺利起动。
117.所述蓄电池201采用铅酸蓄电池及采用锂电池的操作步骤相同。
118.所述方法之二，在当车辆在野外环境具有外接市电条件或额外发电机发电条件，如当地市电电源或车载交流发电机或移动式电源车提供市电电源时，车辆在常温情况下采用市电液体加热装置6对车辆发动机防冻冷却液进行保温，低温情况下快速起动步骤如下：
119.步骤1，打开市电液体加热开关603，市电液体加热装置6自动控温，对发动机低温辅助水路循环回路中的防冻冷却液进行加热保温，车辆发动机进入保温状态。
120.步骤2，需要起动发动机时，关闭市电液体加热开关603，打开发动机进气预热开关403，使发动机1进气管内空气进行加热同时驾驶室仪表上进气预热指示灯亮起，完成进气管内空气加热后驾驶室内进气预热指示灯自动熄灭，用时50秒。避免市电加热器与进气加热装置同时工作，从而发热量过大，对电气及元器件造成损伤。目前发动机打开开关直接加热，到时长自动停止。
121.步骤3，关闭进气预热开关403，起动发动机1，发动机可在2min内顺利起动。
122.所述蓄电池201采用铅酸蓄电池及采用锂电池的操作步骤相同。
123.低温情况下变速器取力操作步骤：
124.步骤1，发动机1起动成功后，随即打开燃油液体加热开关503或市电液体加热开关603，踩下油门踏板17加大油门开度运转发动机，踩下油门踏板加大油门开度直至发动机达到最高转速2100r/min，使多缸发动机各缸燃烧室燃烧充分，用时最少1min；此时管路切换阀i4第二连通位置与管路切换阀ii5第二连通位置是燃油液体加热器与发动机连通状态，如图4所示；
125.步骤2，维持发动机1转速1500r/min，保证发动机在大扭矩输出工况下运转稳定，用时不少于1min，而后关闭燃油液体加热开关503或市电液体加热开关，此时发动机转速可以稳定并可以受油门踏板开度控制；
126.步骤3，松开油门踏板17，发动机1转速回到怠速，打开变速器取力开关13，变速器取力器12接合到位；
127.步骤4，使用换挡手柄选择变速器指定档位，变速器11挂接至指定档位；
128.步骤5，打开发动机定速开关16，发动机ecu15接收发动机定速开关16信号，发动机1转速升至指定转速，至此变速器取力成功总用时不超过13min。
129.进一步，当驾驶员正常行车不需要低温起动辅助装置工作时，按下驾驶室内按下所述管路切换保护开关7后(使管路切换开关电源得电)，再反向按下所述管路切换控制开关8，直至驾驶室内所述管路切换阀i复位指示灯902与所述管路切换阀ii复位指示灯102亮起后，即可正常行车，发动机冷却系统14水路循环与变速箱油-水交换器2连通，如图5所示，管路切换阀i4第一连通位置与管路切换阀ii5第一连通位置是发动机与变速器油水交换器进行连通。通过发动机冷却系统14的散热功能保证变速箱散热系统正常工作，不会致使变速器油温过高。
130.进一步，当所述管路切换保护开关7未按下时，所述管路切换控制开关8不再接通电源，此时再按下管路切换控制开关8，所述管路切换阀i与所述管路切换阀ii均无动作，可以规避误操作带来的所述管路切换阀i与所述管路切换阀ii转换不到位，引起的散热系统工作异常。
131.进一步，当驾驶员在夜间黑暗环境下进行相关操作时，可以使用车载背光灯电源控制电路，使所述管路切换保护开关7及所述管路切换控制开关8背光灯亮起，便于人员辨别开关位置。
132.进一步，当控制电路中出现短路故障或所述零部件出现过载情况时，所述熔断器20自动熔断，保证整个控制电路及零部件安全。
133.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

技术特征：
1.一种特种车辆低温快速起动加热系统，其特征在于，包括发动机、变速器、变速箱油-水热交换器、低温起动辅助加热装置、管路切换阀i和管路切换阀ii；所述低温起动辅助加热装置包括第一辅助加热装置，所述第一辅助加热装置为液体加热装置；所述管路切换阀i与所述管路切换阀ii均为电动转阀，分别有一个进口和两个出口连通位置；所述发动机的缓速器取水口与所述管路切换阀i进口相连，所述管路切换阀i第一连通位置与所述变速箱油-水热交换器入口相连接，所述管路切换阀i第二连通位置与所述第一辅助加热装置入口相连接；所述大功率水冷发动机本体上的缓速器回水口与所述管路切换阀ii进口相连，所述管路切换阀ii第一连通位置与所述变速箱油-水热交换器出口相连接，所述管路切换阀ii第二连通位置与所述第一辅助加热装置出口相连接。2.根据权利要求1所述的一种特种车辆低温快速起动加热系统，其特征在于，所述第一辅助加热装置为燃油液体加热装置。3.根据权利要求2所述的一种特种车辆低温快速起动加热系统，其特征在于，所述低温起动辅助加热装置还包括第二辅助加热装置，所述第二辅助加热装置为市电液体加热装置，所述市电液体加热装置安装在发动机低温辅助水路循环回路中，通过单独电气回路控制，采用电加热管对水冷柴油发动机的防冻冷却液进行加热。4.根据权利要求1所述的一种特种车辆低温快速起动加热系统，其特征在于，所述发动机带有作为电子控制单元的发动机ecu，所述车辆低温快速起动加热系统还包括连接至发动机ecu的发动机定速开关、发动机油门踏板和仪表，所述发动机油门踏板安装在驾驶室内，温度传感器安装在发动机本体上、与发动机ecu通过电气线束连接，将发动机冷却液的温度传递至发动机ecu；发动机油门踏板与发动机定速开关通过电气线束与发动机ecu连接；所述仪表与发动机ecu连接，显示包括温度的信息。5.根据权利要求4所述的一种特种车辆低温快速起动加热系统，其特征在于，还包括管路切换保护电路，所述管路切换保护电路包括电源、电源总开关以及与电源和电源总开关连接的管路保护电路和指示灯控制电路，所述管路保护电路包括依次连接的熔断器、管路切换保护开关和管路切换控制开关；所述指示灯控制电路包括管路相互并联的管路切换阀i指示灯、管路切换阀ii指示灯、管路切换保护开关背光灯、管路切换控制开关背光灯，所述管路切换保护开关背光灯电线连接至管路切换保护开关，所述管路切换控制开关背光灯电线连接至管路切换控制开关，所述管路切换阀i指示灯通过管路切换阀i连接至管路切换控制开关，所述管路切换阀ii指示灯通过管路切换阀ii连接至管路切换控制开关。6.根据权利要求5所述的一种特种车辆低温快速起动加热系统，其特征在于，所述车辆低温快速起动加热系统还包括加热控制电路，所述加热控制电路包括相互并联的起动装置和发动机进气预热装置，所述低温起动辅助加热装置连接至加热控制电路；所述起动装置包括起动机、起动开关、起动继电器，所述起动机与起动继电器和起动开关顺次连接，由起动继电器控制，通过起动继电器和起动开关与电源及电源总开关相连；所述发动机进气预热装置包括安装在发动机进气管连接处的格栅加热器，所述格栅加热器与进气预热继电器及进气预热开关顺次连接，格栅加热器由安装在进气管上的进气预热继电器控制，所述进气预热继电器通过进气预热开关与电源及电源总开关相连，进气预热开关与进气预热指示灯相连，所述进气预热指示灯并联至指示灯控制电路。
7.根据权利要求6所述的一种特种车辆低温快速起动加热系统，其特征在于，所述管路切换阀i指示灯包括管路切换阀i到位指示灯和管路切换阀i复位指示灯；所述管路切换阀ii指示灯包括管路切换阀ii到位指示灯、管路切换阀ii复位指示灯；所述管路切换阀i及所述管路切换阀ii的两个出口连通位置分别设置到位行程开关；所述管路切换阀i中行程到位开关与所述管路切换阀i到位指示灯及管路切换阀i复位指示灯相连接，所述管路切换阀ii中行程到位开关与所述管路切换阀ii到位指示灯及管路切换阀ii复位指示灯相连接。8.一种低温快速取力方法，其特征在于，采用权利要求7所述的一种特种车辆低温快速起动加热系统，包括以下三个阶段：阶段一，打开电源总开关，按下所述管路切换保护开关后，再按下所述管路切换控制开关，直至驾驶室内所述管路切换阀i到位指示灯与所述管路切换阀ii指到位示灯亮起后，即可进行低温起动；阶段二，进行低温快速起动；阶段三，发动机起动成功后的取力；所述取力阶段包括如下操作步骤：步骤1，发动机起动成功后，打开低温起动辅助加热装置的开关，踩下油门踏板加大油门开度维持运转发动机，使多缸发动机各缸燃烧室燃烧充分，用时至少1min；步骤2，维持发动机转速1500r/min情况下运转，保证发动机在大扭矩输出工况下运转稳定，用时不少于1min，而后关闭低温起动辅助加热装置的开关，此时发动机转速稳定并可以受油门踏板开度控制；步骤3，松开油门踏板，发动机怠速运转，打开变速器取力开关，变速器取力器接合到位；步骤4，使用换挡手柄选择变速器指定档位，变速器挂接至指定档位；步骤5，按下发动机定速开关，发动机ecu接收定速开关信号，发动机转速升至指定转速。9.根据权利要求8所述的一种低温快速取力方法，其特征在于，所述低温快速起动阶段包括采用燃油液体加热装置进行低温快速起动，包括如下步骤：步骤1，打开电源总开关，打开燃油液体加热开关，燃油液体加热装置自动控温对柴油发动机循环水路中防冻冷却液进行加热，并在驾驶室内仪表上显示水温，直至发动机自带的水温传感器检测到水温达到指定温度时，燃油液体加热过程结束；步骤2，关闭燃油液体加热装置控制开关，打开发动机进气预热开关，使发动机进气管内空气进行加热同时驾驶室内进气加预热指示灯亮起，直至进气预热指示灯熄灭；步骤3，关闭发动机进气预热开关，使用起动开关起动发动机。10.根据权利要求8所述的一种低温快速取力方法，其特征在于，所述低温快速起动阶段包括采用市电液体加热装置进行低温快速起动，包括如下步骤：步骤1，打开电源总开关，打开市电液体加热开关，市电液体加热装置自动控温，对柴油发动机低温辅助水路循环回路中的防冻冷却液进行加热保温，车辆发动机进入保温状态；步骤2，需要起动发动机时，关闭市电加热器开关，打开发动机进气预热开关，使发动机进气管内空气进行加热同时驾驶室内进气预热指示灯亮起，完成进气管内空气加热后驾驶室内仪表上显示进气预热指示灯自动熄灭；
步骤3，关闭进气预热开关，使用起动开关起动发动机。

技术总结
本发明提供了一种特种车辆低温快速起动加热系统及低温快速取力方法。使用发动机与变速器散热冷却管路旁通切换的方式来实现对发动机多缸同时进行循环加热的水路循环方式，可以在短时间(8min以内)完成发动机在极寒环境下的快速起动。同时提供了低温起动管路切换保护电路，使驾驶员在驾驶室内一人进行操作，即可实现低温装置水路与变速箱油-水交换器水路的切换，避免因操作引起的开关切换不到位使行车时变速箱油温过高等异常情况。本发明提供的低温环境下快速取力方法，根据低温环境下发动机的起动燃烧特性提供了一种低温环境下变速器取力操作方法，可以保证车辆在低温环境下快速实现取力成功(13min)，保证了车辆设备快速反应时间。反应时间。反应时间。


技术研发人员：禹东方 郭帅 霍裕蓉 张平 杨少东 南海峰 刘双燕 屠振池 冯克强 王迪 张庆玲 邱栋 郑黎明 阴元罡 张学哲 刘凤华 徐鹏 张广志 安光乐 苏丽
受保护的技术使用者：泰安航天特种车有限公司
技术研发日：2023.03.01
技术公布日：2023/6/13