CN102383985A - 醇类燃油电动泵的设置方法 - Google Patents

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Abstract

醇类燃油电动泵的设置方法，用于醇类燃油的电动泵，将电动泵的工作电压设置在6-10.4V。尤其是输出直流工作电压为7V-9V或大于9V小于10.4V的醇类燃油机动车。醇类燃油电动泵，其驱动电机的转子线圈匝数刻意降低15-50%。本发明可大大降低工作时电化学反应对泵的腐蚀，如采用8-8.9V电压工作的燃油泵其工作寿命完全能满足发动机的使用要求，堵塞滤清器及喷油嘴的弊病基本可以消除。

Description

醇类燃油电动泵的设置方法
技术领域
本发明涉及甲醇发动机燃料供应方法与装置，尤其是内置式燃料泵的设置方法与装置。
背景技术
内置式的燃油泵是电喷系统中提供车辆燃料供应的动力。2009年7月2日国家标准化管理委员会发布公告称，《车用甲醇汽油（M85）》标准正式批准颁布并实施。据了解，该标准是甲醇汽油的首个产品标准。甲醇汽油（如M85、M60以上）或单一的纯甲醇（M100）是代替汽油的经济燃料，甲醇汽油或单一的纯甲醇与另一种醇类燃料（乙醇汽油）完全可在现有汽车发动机上使用。即现有汽车完全可以使用单一甲醇燃料驱动，而仅在冷车启动时使用少量汽油启动助燃；使用甲醇汽油或另一种醇类燃料乙醇汽油的燃油供应是与现有的汽车电喷和燃油供应系统相通的，即均采用结构完全相同的内置式燃油电动泵。此外，山西、武汉等地已经开始大规模采用单一燃料甲醇运用于出租车，以缓解日益上升的汽油价格——出租车承包人已经无法承受燃油成本。
由于甲醇为弱导电的极性溶剂，其中又不可避免含水份，所以有理论认为甲醇易受氧化脱氢而成甲醛，故内置式燃油泵在甲醇内受到的腐蚀远多于在汽油内，实用中的甲醇泵离理想的要求还具有很大的差距；其主要表现在加电工作时会产生粘稠状物质，极易堵塞滤网和喷油嘴。其机理众说纷纭。在实用中还发现甲醇通电后很容易变色，这都是电解腐蚀而导致的问题，徐春良公开的“高比例甲醇汽油对电动燃油泵的腐蚀性分析”中给出多种现象描述。参见http://www.docin.com/p-69691304.html；发现了在甲醇中水和氧气的存在对工作中的铜(包括铜线和铜换向器)有腐蚀作用，甲醇的变色是因为铜（电解后）氧化生成的二价铜离子，还发现甲醇泵工作电流和工作电压以及甲醇工作流量与汽油燃油时工作的一些比较，但仍不足以解释并提出一种比较理想的解决甲醇泵的工作方案。
方林焱的CN200720306381.提出耐醇类腐蚀的双阳极电子喷射燃油泵，似乎揭示了甲醇内存在着复杂的电化学腐蚀，故提出泵壳外面加第二阳极,在第一阳极与第二阳极之间连接一个附加电源，用来减轻原车阳极的电化学析出。同时出油单向阀选用耐醇类燃料溶涨的橡胶件,碳刷架总成的碳刷线的表面用聚四氟乙烯进行静电喷涂,阳极电路连接点用耐醇类燃料和耐汽油的抗腐蚀材料进行封闭，以满足醇类燃料中电器的使用。但其串联后的电压恰恰加剧了油箱内的电化学腐蚀，其析出的粘性胶质液体，不可避免的容易堵塞燃料滤清器和原车的喷油嘴。
目前汽油车燃油泵的工作寿命在8000h以上，但甲醇泵则远远达不到使用的要求。
发明内容
本发明目的是降低汽车上的使用电压来达到延缓甲醇燃料通电后产生的电化学反应，进而间接对甲醇泵带来的严重腐蚀，同时提出醇类燃油电动泵的设计理念。
本发明技术方案是：醇类燃油电动泵的设置方法，将醇类燃油电动泵的工作电压设置在6V-10.4V的电压范围之间。9V-10.4V的工作电压相对电机而言是更具有小电流的优点，实践中发现，在这个电压范围内，可以使甲醇泵的工作时间延长到13.7—14.5V工作电压的二倍以上或更长时间。
更低腐蚀的工作电压设置是在7V以上而小于9V。这样既可以保证泵的出力范围又能保证泵的工作电流不至于过大。采用静态通电试验的方式，进而发现了上述工作范围，而实车试验也证明了上述结果。
汽车上的标准工作电压为13.7—14.5V（此电压为汽车直流电源系统实际提供的电压），这种电压就足以使得甲醇在通电后，凡是暴露的电极之间连续的产生显著的电化学反应（电解态）。后通过长期试验发现，只要直流电压低于9V以下，则甲醇的电化学反应就极为减轻，考虑到油箱内甲醇泵的功率较大，一味的降低电压到6V以下也不一定可取（工作电流会太大），因此本发明给出甲醇泵工作的合适电压为8-9V之间为好。
本发明的有益效果是：本发明可大大降低电化学对泵的腐蚀，如采用8-8.9V电压工作的燃油泵其工作寿命完全能满足发动机的使用要求，由于甲醇化学析出物的减少、堵塞滤清器及喷油嘴的弊病基本可以消除。试验证明在同距离电极之间施加的直流电压为6V时，则甲醇的电化学腐蚀则基本停止。还有一点必须强调的是，汽车上正常的工作电压实际上不会低于14V，蓄电池输出14.6V，发电机输出电压更高，如果本发明采用8V左右的工作电压的话，这降低了的6V多电压就是一个可观的数字。所以才能取得本发明的效果。
具体实施方式
本发明是一种甲醇泵（M60以上含量完全参照本发明，M85的燃料的结果几乎与本发明相同，因此本发明的应用范围尤其是M60以上，由于甲醇的电化学腐蚀超过乙醇，故本发明在应用上完全适用于乙醇燃料（E65以上牌号），故亦可称乙醇泵）的工作电源的应用，基于发现在甲醇中通以13V以上直流电压后，甲醇在十小时左右，就会产生极强的分解，颜色由水状透明变成浓茶水的颜色，单极出现明显蓝色（应为二价铜离子）；由此机理可以认为，这时甲醇已在13V以上的电压下对泵铜线和电源接插件产生了极强的电化学腐蚀，并由此推理这些电化学反应及产物产生了更强的腐蚀条件。包括甲醇中水和氧气的存在可能对加电工作中的铜(包括铜导线和铜换向器)有更大的电化学腐蚀作用，时间长了可以将多股铜线完全烂断为止。而在低电压工作条件下就可以大大改善上述状况，考虑到实用时泵的寿命如果达到3000-5000小时以上就具有足够的实用性（市场的很多汽油泵也只有此寿命）。因此，本发明可以采用下述方式实施：
1、通过DC/DC降压器（直流变换器，一般采用开关电源变换模块）将车上14V左右或以上的电压降至8-9V左右输送至燃油箱供给燃油泵作为工作电源。当然，考虑到现有产业基础，泵的工作电压为9V-10.4V亦完全可行，在此电压条件下，虽然耐电化学腐蚀稍差，但使泵达到额定功率的工作电流可以增加得较少，这亦属于本发明的范围。参见柏轩科技公司的类似直流变换器。
2、采用一大功率额定值电阻串联入现有的油箱驱动燃油泵的电路中，利用电流通过电阻时产生的压降，使得进入油箱的电源为7-10V ，理想的工作电压应设置在7V以上而小于9V，如8V左右或8-9V均是比较理想的。当然，也不排除当泵工作效率更高时，当工作电流小于10A，甚至只有5-6A时，可以采用低至6V左右的电源。
3、DC/DC变换块可以采用开关电源模块，也可以通过汽车的发电机设计专用低电压电源，即使大车使用24V电源，也通过24V转—7-9V电源变换器来采用本发明方案。
4、值得指出的是，本发明可用于无刷电机的燃油泵（不采用电流换向器），寿命也有明显提高。主要亦是甲醇的电化学腐蚀会明显减轻。
5、采用甲醇静态通电试验的方式，发现了上述工作范围，此外，实车试验也表明上述结果。本发明的试验是在M100甲醇（纯甲醇）中试验的。
实际汽车试用表明，8.4V、 8V、7.5V正常工作数百小时均无明显腐蚀痕迹，滤网无胶质。而14V泵工作数天后拆解就可见明显的铜线和换向器的腐蚀。可见电压低明显可以减少电化学腐蚀。
用通电时间48h为观察周期，1级现象：甲醇为清液、完全不出现粘稠状物质；2级现象：甲醇为清液中略有变白、不出现粘稠状物质；3级现象：甲醇为有变色、基本不出现粘稠状物质；结果为小于9V以内（8.9V 、8.4V、 8V、7.5V、7V）均为1-2级现象，而9-10.4V的观察周期均为2-3级现象，而大于13V的观察周期则变色现象较为严重。
总之，本发明的主要技术方案是将电动燃油泵的工作电压设置在较低的值，从而使甲醇燃油泵对电化学腐蚀具有了明显的耐受性，从而使泵的工作寿命大大延长。而泵的额定工作电压工作电流并不是本发明的重点。
6、如需要制备满足原来的输出功率的醇类燃油电动泵，包括泵体与泵的驱动电机构成电动泵总成，应该使电动泵驱动电机的转子线圈降低15-50%。因为泵在设计上最容易改动的是将电动燃油泵降低转子线圈的匝数，以典型的HC38型号泵为例，将原来的转子线圈16-19匝降低为11-12匝。降低5-8圈。如不降低圈数，泵的工作电压设计为12V及以上工作电压的，就不适于本发明使用的醇类燃油电动泵。也可以同时在磁路上作出改进：如增加永磁磁瓦的磁场强度，可采用稀土磁瓦等。其工作电流会有增加，因此可用于在甲醇中提供正常压力和流量的电喷动力的电动泵。当然泵的其它防腐蚀也是需要的，如有刷电机的换向器采用碳换向器，涂复耐蚀材料等均是可行的。本发明不加细述。电动泵驱动电机的转子线圈为了适应本发明的，在低电压的（车载）电源工作，延缓甲醇的电化学腐蚀，而刻意将泵的转子匝数降低。
7、本发明的实施例还包括：用于输出直流工作电压为7V- 9V或大于9V小于10.4V的醇类燃油机动车。因此制造直流工作电压为7V- 9V或大于9V小于10.4V的车辆。

Claims (6)

1.醇类燃油电动泵的设置方法，用于醇类燃油的电动泵，其特征是将汽车上提供给电动泵的工作电压设置在6-10.4V。
2.根据权利要求1所述的醇类燃油电动泵的设置方法，其特征是工作电压设置在9-10.4V。
3.根据权利要求1所述的醇类燃油电动泵的设置方法，其特征是工作电压设置在7V以上而小于9V。
4.根据权利要求1所述的醇类燃油电动泵的设置方法，其特征是工作电压设置在8V以上而小于9V。
5.根据权利要求1至3之一所述的醇类燃油电动泵的设置方法，其特征是用于输出直流工作电压为7V以上而小于9V或大于9V小于10.4V的醇类燃油机动车。
6.醇类燃油电动泵，其特征是电动泵驱动电机的转子线圈降低15-50%。
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