CN102889159A - 甲醇燃料汽车冷启动预热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种甲醇燃料汽车冷启动预热装置，包括电控单元、开关启动信号器、电磁继电器、正温度效应电热器和水温传感器，所述正温度效应电热器安装在发动机节气门之后的进气总管上，与电磁继电器电连接；所述水温传感器安装在散热器上，所述电磁继电器、开关启动信号器和水温传感器分别与电控单元电连接。本发明装置可以有效解决M85～M100高比例甲醇燃料的冷启动性能，完全能满足高比例甲醇燃料使用的技术要求，改善车辆启动、预热暖机、低速工况的冷驱动性能，降低预热暖机200S内的高排放、高油耗。

Description

甲醇燃料汽车冷启动预热装置
技术领域
本发明属于甲醇燃料汽车启动技术领域，具体涉及一种用于甲醇燃料汽车冬季冷启动的电控预热装置。
背景技术
我国经济社会快速发展，对能源的需求大幅增长，矿物能源的不可再生性等因素严重影响着我国的能源战略和能源安全。
随着机动车保有量的急骤增加，尾气排放致使大气污染，环境恶化，经济的可持续发展及人们的身体健康受到极大影响。从可持续发展和国家能源战略考虑，节能减排、低碳环保问题亟待解决，开发利用清洁、可再生能源势在必行。
在诸多的汽油替代产品中，甲醇属清洁可再生能源。甲醇的理化性质、燃烧特性适合于车用燃料，且原料来源广泛，生产成本低，是汽油的理想替代燃料。
但是，由于甲醇闪点低，汽化潜热高，为1109kJ/kg，是汽油汽化潜热(310kJ/kg)的3.7倍，蒸汽压仅0.32bar，不到汽油蒸汽压(0.66bar)的一半；所以在外界温度较低的情况下，使用甲醇燃料，尤其是M85以上比例的甲醇燃料时，较难汽化，在汽缸内不易被点火器点燃，造成车辆的冬季冷启动困难。
目前解决甲醇燃料汽车冬季冷启动的措施主要是加掺一定比例的可溶性助燃剂如二甲醚、异戊烷等，以改善可燃混合气的着火特性，或者增加附油箱和冷启动喷油装置，形成双油、双泵、双喷系统。
增加附油箱和冷启动喷油装置的结构和工作机理是：在汽车行李箱加装容量较小的汽油箱，增设汽油供油管道、汽油泵、汽油增压泵、汽油喷油器，在汽油管道和甲醇燃料管道交汇处设置三通转换器。冬季启动汽车时先启动汽油燃料喷射系统启动车辆，暖机、升温后通过转换器关闭汽油燃料喷射系统，切换成甲醇燃料喷射系统，工作进入常态。该方法需要改变汽车结构，系统结构复杂，推广应用难度大。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，使用方便的甲醇燃料汽车冷启动预热装置，以对进气主管内的空气及可燃混合气进行辅助加热。
本发明的甲醇燃料汽车冷启动预热装置包括电控单元、开关启动信号器、电磁继电器、正温度效应电热器和水温传感器，所述正温度效应电热器安装在发动机节气门之后的进气总管上，与电磁继电器电连接；所述水温传感器安装在散热器上，所述电磁继电器、开关启动信号器和水温传感器分别与电控单元电连接。
优选地，所述正温度效应电热器选择工作电压12V，功率230W的PTC电热器。
所述正温度效应电热器被安装在节气门与进气总管之间，也可以根据车型安装在分体进气歧管的连接处，或进气歧管与发动机缸盖连接处，根据设定温度，对进气温度进行自动调节。为不影响进气的流量和压力，所述正温度效应电热器为蜂窝状，直径小于进气总管，两侧可使部分气流通过。电源线则从加热器刚性金属外壳的一侧接入，连接处加装绝缘垫片，加热器设置防短路接地线。
优选地，所述的水温传感器被安装在发动机散热器的进水口位置。
所述开关启动信号器（STA）、电磁继电器（执行器）和电控单元（ECU）共同组成冷启动预热装置的电控系统。汽车电源接通后，开关启动信号器（STA）将通电信号传递给电控单元（ECU），ECU接收信号向电磁继电器（执行器）发出指令，接通正温度效应电热器（PTC）电源，PTC在10s内将温度升至规定的温度范围，对进入进气总管或进气歧管的空气进行加热，改善燃油的雾化和气化，形成加热可燃混合气。甲醇燃料蒸汽/空气当量比达到甲醇的最低着火极限值0.63以上，甲醇蒸汽摩尔分数达到0.06以上，符合气缸内充量温度的着火范围，车辆实现冷启动。发动机暖机、冷却水温达到60℃时，ECU根据水温传感器反馈的水温信息，向电磁继电器（执行器）发出关闭PTC电源指令，PTC断电停止工作，冷启动预热装置完成启动预热过程，车辆主控制系统以常态工作。
本发明的甲醇燃料汽车冷启动预热装置可使M85甲醇燃料汽车在-25℃环境温度状态下正常启动(甲醇燃料蒸汽/空气当量比值可达0.98以上)，而不采用本发明装置的M85甲醇燃料汽车只能在-12℃环境温度状态下启动。
另外，本发明的甲醇燃料汽车冷启动预热装置可使M100甲醇燃料汽车在-22℃（PTC安装在节气门后进气总管上，甲醇燃料蒸汽/空气当量比值0.69～0.82之间）和-25℃（PTC安装在进气歧管进气门附近，甲醇燃料蒸汽/空气当量比值0.89～0.96之间）的环境温度状态下正常启动。
本发明的甲醇燃料汽车冷启动预热装置提高了燃料的热效率，改善了车辆启动、预热暖机、低速工况的冷驱动性能，降低了预热暖机200S内的高排放、高油耗。
本发明的甲醇燃料汽车冷启动预热装置结构简单、成本低廉，操作方便，安全可靠，能克服高比例甲醇燃料汽化潜热大的缺点，显著提高高比例甲醇燃料的冷启动性能，可以有效解决M85～M100高比例甲醇燃料的冷启动性能，完全能满足高比例甲醇燃料使用的技术要求，以推进M85～M100高比例甲醇燃料的产业化推广实施。
附图说明
图1是本发明甲醇燃料冷启动预热装置的结构示意图。
具体实施方式
甲醇燃料冷启动预热装置的结构如图1所示，为安装在汽车发动机9上的辅助加热系统，由电控系统、正温度效应电热器4和水温传感器5构成。其中的电控系统由开关启动信号器12、电磁继电器11和电控单元10组成，由汽车电瓶提供电源。
正温度效应电热器4安装在发动机9节气门2之后的进气总管3内，直径小于进气总管3，与电磁继电器11电连接，电磁继电器11进而连接电控单元10。
水温传感器5安装在发动机9的散热器6的进水口位置上，与电控单元10电连接。同时，开关启动信号器12也与电控单元10电连接。
接通汽车电源，开关启动信号器12通过电控单元10控制电磁继电器11接通正温度效应电热器4电源，对通过空气滤清器1和节气门2进入进气总管2的空气进行加热，热空气进入进气歧管7，与喷油器8喷出的燃油混合，改善燃油的雾化和气化，形成加热可燃混合气，车辆实现冷启动。水温传感器5检测发动机暖机、冷却水温达到60℃时，通过电控单元10控制电磁继电器11将正温度效应电热器4断电，完成启动预热过程，车辆主控制系统以常态工作。

Claims (6)

1.甲醇燃料汽车冷启动预热装置，其特征是包括电控单元、开关启动信号器、电磁继电器、正温度效应电热器和水温传感器，所述正温度效应电热器安装在发动机节气门之后的进气总管上，与电磁继电器电连接；所述水温传感器安装在散热器上，所述电磁继电器、开关启动信号器和水温传感器分别与电控单元电连接。
2.根据权利要求1所述的甲醇燃料汽车冷启动预热装置，其特征是所述正温度效应电热器的工作电压12V，功率230W。
3.根据权利要求1所述的甲醇燃料汽车冷启动预热装置，其特征是所述正温度效应电热器安装在节气门与进气总管之间。
4.根据权利要求1所述的甲醇燃料汽车冷启动预热装置，其特征是所述正温度效应电热器安装在分体进气歧管连接处。
5.根据权利要求1所述的甲醇燃料汽车冷启动预热装置，其特征是所述正温度效应电热器安装在进气歧管与发动机缸盖连接处。
6.根据权利要求1所述的甲醇燃料汽车冷启动预热装置，其特征是所述水温传感器安装在发动机散热器的进水口处。
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