CN101086239B - 一种甲醇燃料发动机进气管系及其进气预热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种甲醇燃料发动机进气管系及其进气预热方法，包括空气滤清器(1)、进气总管(10)，并通过进气连接软管(8)连接，在进气连接软管(8)上设节流阀体(2)，在所述的空气滤清器(1)与节流阀体(2)之间的进气连接软管(8)的管路上，设加热环(3)，所述的加热环(3)的加热电路通过控制电路开关(7)与蓄电池(9)连接。通过串联在进气系统中进气预热装置，可以增加进气预热面积及加热能量，提高加热效率，改善甲醇燃料的蒸发性能，低温启动效果明显提高，确保发动机在较低温度下一次性启动成功；控制方法与结构的加工简单，具有良好的加工工艺性能和使用性能。
Description
技术领域
本发明属于汽车构造的技术领域，涉及汽车的动力系统，更具体地说，本发明涉及一种甲醇燃料发动机进气管系。本发明还涉及这种甲醇燃料发动机进气管系所采用的进气预热方法。
背景技术
汽油和柴油等从石油中提取的燃料是不可再生的，其资源终究会枯竭。为了减少对石油燃料的依赖，目前，在汽车产品中已开发了各种使用可再生的替代燃料的发动机，其中最有发展前景的是使用甲醇燃料的汽车发动机，因为甲醇是由植物制成的燃料，且可以实现人工大量栽种。
由于甲醇燃料是生物制品，所以其理化性质与汽油有很大差别。甲醇燃料对发动机的影响最大的一个物理特点是：其汽化潜热是汽油的3.7倍，所以甲醇燃料蒸发时所吸收的热量较汽油高，因此雾化效果差，不利于低温启动，尤其是北方冬季的时候，可能会出现无法启动严重的现象。
中国专利号为CN200420029911.9的专利文献公开了一种电喷甲醇发动机冷起动装置。该专利的技术方案为：在甲醇发动机节气门的下游，进气总管与支管交口之间开有一个安装孔，预热塞固定于安装孔内。预热塞、电磁阀和电喷系统中的高压油路通过压力油管连接，预热塞的正极及电磁阀的正极与控制器连接。同时控制器与冷却液传感器连接。发动机要冷起动时，通电1～1.5分钟，甲醇燃料在预热塞内蒸发，与空气混合，在预热塞炽热元件头部被点燃，温度可以达到1000℃以上，从而将进气管内的空气加热。该专利的技术特点是，将预热塞置于电喷甲醇发动机的进气管中，其加热量增大，提高了进气温度，改善了雾化和燃烧，使甲醇燃料蒸发量增加，对改善甲醇发动机冷起动，有一定的作用。但是上述结构及其控制方法复杂，其加工的工艺复杂，加工成本高；预热的效率仍然不高，对空气的进气有一定的阻力，提前加热的时间较长，所以该专利的技术方案存在缺陷。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种甲醇燃料发动机进气管系，其目的是解决甲醇燃料的汽车发动机的低温启动问题。
为了实现上述目的，本发明采用了进气预热装置，在发动机启动前对进气气流进行加热。其具体的的技术方案为：所提供的这种甲醇燃料发动机进气管系，包括空气滤清器、进气总管，并通过进气连接软管连接，在进气连接软管上设节流阀体，在所述的空气滤清器与节流阀体之间的进气连接软管的管路上，设加热环，所述的加热环的加热电路通过控制电路开关与蓄电池连接。
本发明的加热环的结构及位置的技术方案为：
所述的加热环通过加热环体固定在进气连接软管上，加热环体为中空的管状，与进气连接软管同轴线，在加热环体的中空部位，设电热元件为多个且固定在加热环体上，在加热环体的横断面上均匀分布，并与所述的加热电路连接。
本发明所涉及的电热元件的技术方案为：
所述的电热元件在加热环体的横断面上均呈现为细条状，且为放射状地分布。
下面为本发明中的电热元件的具体结构的两个技术方案，可选择其中之一实施：
第一方案：所述的电热元件为长条片状结构的电阻发热元件。所述的长条片状结构的电热元件，其长条片状的平面与加热环体的轴线重合。
第二方案：所述的电热元件为长条丝状结构的电阻发热元件。所述的长条丝状结构的电热元件，在其放射状的每个放射线上，沿加热环体的轴线方向，也分布多个。
本发明对电热元件的连接固定方式，提出了如下的技术方案：
所述的电热元件的负极与加热环体焊接，所有电热元件的正极汇交至加热环体的轴线后与正极接线柱焊接为一体，正极接线柱与加热环体通过由绝缘材料构成的绝缘固定体6固定为一体。
为了实现与上述技术方案相同的目的，本发明提出了以上所述的这种甲醇燃料发动机进气管系所采用的进气预热方法，其技术方案为：在发动机进气管系的空气滤清器和节流阀体之间，利用电加热的方式，在发动机启动前对进气气流进行加热。
本发明以上所述的甲醇燃料发动机进气管系的进气预热方法，可采用下面的技术方案实施：在发动机启动前，发动机电控单元对环境温度进行检测，如果环境温度等于或低于设定值，则发动机电控单元通过控制电路开关接通正极接线柱与蓄电池之间的12V电源，提前进行5～10秒的加热，发动机启动成功后自动停止加热；如果环境温度高于设定值，则发动机电控单元控制发动机直接启动。
本发明采用上述技术方案，通过串联在进气系统中进气预热装置，可以增加进气预热面积及加热能量，而空气的进气阻力较小，降低进行阻力造成的能量消耗，提高加热效率，改善甲醇燃料的蒸发性能，低温启动效果明显提高，确保发动机在较低温度下一次性启动成功；控制方法与结构的加工简单，具有良好的加工工艺性能和使用性能。
附图说明
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明的连接结构示意图；
图2为本发明中的加热环的结构示意图。
图中标记为：图中标记为：1、空气滤清器，2、节流阀体，3、加热环，4、电热元件，5、正极接线柱，6、绝缘固定体，7、控制电路开关，8、进气连接软管，9、蓄电池，10、进气总管，11、加热环体。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、本发明所采用的方法技术方案等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1、图2所表达的本发明的结构，本发明为一种甲醇燃料发动机进气管系，包括空气滤清器1、进气总管10，并通过进气连接软管8连接，在进气连接软管8上设节流阀体2，空气经过空气滤清器1、进气连接软管8、设在进气连接软管8上的节流阀体2以及进气总管10，进入各进气歧管，最后进入发动机的气缸，与雾化的燃料一起燃烧做功，驱动发动机运转。
由于甲醇燃料是生物制品，所以其理化性质与汽油有很大差别。甲醇燃料对发动机的影响最大的一个物理特点是：其汽化潜热是汽油的3.7倍，所以甲醇燃料蒸发时所吸收的热量较汽油高，因此雾化效果差，不利于低温启动，尤其是北方冬季的时候，可能会出现无法启动严重的现象。
为了解决甲醇燃料的汽车发动机的低温启动问题，实现在低温条件下的顺利启动，本发明采用了进气预热装置，其具体的的技术方案为：如图1所示，本发明所提供的这种甲醇燃料发动机进气管系，在所述的空气滤清器1与节流阀体2之间的进气连接软管8的管路上，设加热环3，加热环3的加热电路通过控制电路开关7与蓄电池9连接。加热的电能是由蓄电池9提供的，电路的通断是由控制电路开关7控制的。
本发明涉及这种进气预热装置，在空气滤清器1与节流阀体2之间串联一个带有用电加热的加热片或加热丝的加热环3，所述的加热环可以是叶片式或蜂窝式的；通过电路控制开关7来控制进气预热的时间，能确保发动机在较低的温度下成功启动。通过串联加热环3，可以全面加热流入进气管内空气的温度，改善蒸发性能，到达顺利启动的要求。
采取上述技术方案，通过串联在进气系统中进气预热装置，可以增加进气预热面积及加热能量，提高加热效率，改善甲醇燃料的蒸发性能，低温启动效果明显提高，确保发动机在较低温度下一次性启动成功；控制方法与结构的加工简单，具有良好的加工工艺性能和使用性能。
本发明所涉及的加热环3的具体实施方式为：如图2所示，加热环3通过加热环体11固定在进气连接软管8上，加热环体11为中空的管状，与进气连接软管8同轴线，在加热环体11的中空部位，设电热元件4为多个且固定在加热环体11上，在加热环体11的横断面上均匀分布，并与所述的加热电路连接。
电热元件4在加热环体11的横断面上均呈现为细条状，且为放射状地分布。这种结构使电热元件4在加热环体11的横断面上的起阻碍作用的面积较小，因此，进气阻力较小，能量损失较小。
本发明所述的电热元件4在加热环体11上的布置的实施例如下：
实施例一：电热元件4为长条片状结构的电阻发热元件；所述的长条片状结构的电热元件4，其长条片状的平面与加热环体11的轴线重合。
实施例二：电热元件4为长条丝状结构的电阻发热元件；所述的长条丝状结构的电热元件4，在其放射状的每个放射线上，沿加热环体11的轴线方向，也分布多个。
本发明按上述实施例的结构，加热环3内的电热元件4轴向面积较大，且由多个电热元件4组成，这样可以使进入发动机内的气体与电热元件4有相对较长的接触时间，其加热的时间较长，进一步提高进气的温度。
所述的电热元件4的负极与加热环体儿焊接，所有电热元件4的正极汇交至加热环体11的轴线后与正极接线柱5焊接为一体，正极接线柱5与加热环体11通过由绝缘材料构成的绝缘固定体6固定为一体。
加热环3的安装位置及其结构，包括预热环内叶片状(或蜂窝状)的电热元件4与正极接线柱5以及绝缘固定体6等。
各电热片(丝)的负极与加热环3焊接，正极交汇后与正极接线柱5焊接在一起；正极接线柱5与加热环3通过橡胶(陶瓷)的绝缘固定体6固定在一起。
与上述技术方案相应，这种甲醇燃料发动机进气管系所采用的进气预热方法，是在发动机进气管系的空气滤清器1和节流阀体2之间，利用电加热的方式，在发动机启动前对进气气流进行加热。
上述更进一步的技术上述方案是：甲醇燃料发动机进气管系的进气预热方法的具体过程为：在发动机启动前，发动机电控单元对环境温度进行检测，如果环境温度等于或低于设定值，则发动机电控单元通过控制电路开关7接通正极接线柱5与蓄电池9之间的12V电源，提前进行5～10秒的加热，发动机启动成功后自动停止加热；如果环境温度高于设定值，则发动机电控单元控制发动机直接启动。
发动机在启动前通过电路控制开关7控制电路提前5～10秒对空气进行加热，发动机启动成功后停止加热。此发明的目的是解决甲醇发动机低温冷启动问题，同时改善甲醇发动机在启动初期对润滑油的稀释及乳化现象，降低油耗及排放等。
综上所述，本发明通过串联在进气系统中进气预热装置，可以增加进气预热面积及加热能量，而空气的进气阻力较小，降低进行阻力造成的能量消耗，提高加热效率，改善甲醇燃料的蒸发性能，低温启动效果明显提高，确保发动机在较低温度下一次性启动成功；控制方法与结构的加工简单，具有良好的加工工艺性能和使用性能。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种甲醇燃料发动机进气管系，包括空气滤清器(1)、进气总管(10)，并通过进气连接软管(8)连接，在进气连接软管(8)上设节流阀体(2)，其特征在于：在所述的空气滤清器(1)与节流阀体(2)之间的进气连接软管(8)的管路上，设加热环(3)，所述的加热环(3)的加热电路通过控制电路开关(7)与蓄电池(9)连接。
2.按照权利要求1所述的甲醇燃料发动机进气管系，其特征在于：所述的加热环(3)通过加热环体(11)固定在进气连接软管(8)上，加热环体(11)为中空的管状，与进气连接软管(8)同轴线，在加热环体(11)的中空部位，设电热元件(4)为多个且固定在加热环体(11)上，在加热环体(11)的横断面上均匀分布，并与所述的加热电路连接。
3.按照权利要求2所述的甲醇燃料发动机进气管系，其特征在于：所述的电热元件(4)在加热环体(11)的横断面上均呈现为细条状，且为放射状地分布。
4.按照权利要求3所述的甲醇燃料发动机进气管系，其特征在于：所述的电热元件(4)为长条片状结构的电阻发热元件。
5.按照权利要求4所述的甲醇燃料发动机进气管系，其特征在于：所述的长条片状结构的电热元件(4)，其长条片状的平面与加热环体(11)的轴线重合。
6.按照权利要求3所述的甲醇燃料发动机进气管系，其特征在于：所述的电热元件(4)为长条丝状结构的电阻发热元件。
7.按照权利要求6所述的甲醇燃料发动机进气管系，其特征在于：所述的长条丝状结构的电热元件(4)，在其放射状的每个放射线上，沿加热环体(11)的轴线方向，也分布多个。
8.按照权利要求2至7中所述的任一种甲醇燃料发动机进气管系，其特征在于：所述的电热元件(4)的负极与加热环体(11)焊接，所有电热元件(4)的正极汇交至加热环体(11)的轴线后与正极接线柱(5)焊接为一体，正极接线柱(5)与加热环体(11)通过由绝缘材料构成的绝缘固定体(6)固定为一体。
9.一种按照权利要求1至7中所述的任一种甲醇燃料发动机进气管系所采用的进气预热方法，在发动机进气管系的空气滤清器(1)和节流阀体(2)之间，利用电加热的方式，在发动机启动前对进气气流进行加热，其特征在于：在发动机启动前，发动机电控单元对环境温度进行检测，如果环境温度等于或低于设定值，则发动机电控单元通过控制电路开关(7)接通正极接线柱(5)与蓄电池(9)之间的12V电源，提前进行5～10秒的加热，发动机启动成功后自动停止加热；如果环境温度高于设定值，则发动机电控单元控制发动机直接启动。
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