CN105569788A - 使用尾气余热降低发动机排放及油耗的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种使用尾气余热降低发动机排放及油耗的方法，涉及发动机技术领域，该方法包括将发动机排出的尾气用于加热发动机润滑油，使发动机润滑油尽快达到设定的理想润滑工作温度并保持在理想润滑工作温度。本发明相较于现有技术，充分利用尾气余热来降低发动机的排放及燃油消耗，减少能源浪费。

Description

使用尾气余热降低发动机排放及油耗的方法
技术领域
本发明涉及内燃发动机技术领域，尤其是一种使用尾气余热降低发动机排放及油耗的方法。
背景技术
内燃发动机是将燃料燃烧产生的热能转变成机械能的能量转换机构，它把空气和燃油按比例混合雾化成可燃混合气引入气缸，然后将进入气缸的可燃混合气压缩，点燃，燃烧膨胀产生高压推动活塞作功，最后排出燃烧后的尾气。发动机的燃油利用率较低，大约35%的热能随尾气排放，尾气通常经过三元催化器的处理后，经消声器排入大气。机动车冷车运行时，润滑油尚未升温到理想工况，这时，内燃发动机往往润滑效果不佳，工作效率偏低，尤其是在城市内行驶的机动车中的发动机，由于城市交通往往行走距离不远，并且低速或怠速运行所占时间比例很大，因此，发动机通常处于冷车工作工况，这对内燃发动机耗油的影响是很大的。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用尾气余热降低发动机排放及油耗的方法，以充分利用尾气余热来降低发动机的排放及燃油消耗，减少能源浪费。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：这种使用尾气余热降低发动机油耗的方法为，将发动机排出的尾气用于加热发动机润滑油，使发动机润滑油尽快达到设定的理想润滑工作温度。
上述使用尾气余热降低发动机油耗的方法的技术方案中，更具体的技术方案还可以是：将发动机尾气和从发动机润滑通道内引出的发动机润滑油导入热交换器内进行热交换后，得到低温尾气和高温润滑油，将所述高温润滑油引入所述发动机滑道内作为润滑介质循环使用，同时排放所述低温尾气。
进一步的，通过控制参与热交换的发动机尾气流量，来控制进入所述发动机润滑通道内的所述高温润滑油的温度。
进一步的，通过控制参与热交换的发动机润滑油的流量，来控制进入所述发动机润滑通道内的所述高温润滑油的温度。
由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1、利用发动机尾气与发动机润滑油进行热交换，使发动机润滑油快速升温，发动机润滑油的黏度随温度上升而降低，合适的发动机润滑油温度会降低润滑油内部及发动机机件之间的摩擦，从而降低燃油消耗；
2、使用尾气加热润滑油，能大大缩短热机时间，使得发动机汽缸内的淬灭区很快减薄，发动机能够快速进入闭环控制模式，从而降低HC和CO的排放，有效改善环境特别是城市环境质量。同时，由于对油温进行了控制，还能确保润滑处于最佳状态，降低了发动机机件的磨损，提高了机件的可靠性，延长了发动机寿命。
3、通过控制参与热交换的尾气流量，来控制润滑油温度，其操控简单、便捷。
5、提高了冷车运行的效率，特别是在严寒的环境下，能显著改善冷车润滑效果。
附图说明
图1是本发明实施例的流程图。
图2是润滑油黏度随温度的变化情况的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详述：
本发明将发动机排出的尾气用于加热发动机润滑油，使发动机润滑油尽快达到设定的理想润滑工作温度并保持在理想润滑工作温度。如图1所示，本发明实施例使用尾气余热降低发动机油耗的方法的步骤如下：将发动机尾气和从发动机润滑通道内引出的发动机润滑油导入热交换器内进行热交换后，得到低温尾气和高温润滑油，将高温润滑油引入发动机滑道内作为润滑介质循环使用，同时排放低温尾气；在进行热交换的过程中，通过控制参与热交换的发动机尾气流量，控制进入发动机润滑通道内的高温润滑油的温度在设定的理想润滑工作温度。其中，热机阶段，所有尾气经过热交换器参与热交换，以达到最快的对润滑油的加热效果；热机完成后，调整经过热交换器的尾气流量，或完全关闭热交换器，以维持润滑油在最佳工作温度。优选的，使用温度传感器测量进入发动机前的润滑油温度，根据温度信号通过控制器调节流量调节阀的阀片位置，调整经过热交换器的尾气流量，从而控制润滑油温度。
在另一实施例中可通过控制参与热交换的发动机润滑油的流量，来控制进入所述发动机润滑通道内的所述高温润滑油的温度，使用温度传感器测量进入发动机前的润滑油温度，根据温度信号通过控制器调节流量调节阀的阀片位置，调整流经润滑油旁路及热交换器的润滑油的比例，从而将润滑油温度控制在最佳范围。
如图2所示，随温度升高，各种牌号的润滑油粘度均呈下降趋势。100℃时的粘度大约只有20度时的1%。对配装排量为1.5L的汽油发动机的某型号的同一辆整车，在整车转鼓上按《GB/T19233-2008轻型汽车燃料消耗量试验方法》及其引用的《GB18352.3-2005轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国III、IV阶段）》进行排放及油耗测试，对比常规的发动机排放及油耗和使用了本节油方法的发动机排放及油耗，测试结果见下表：
注：带本发明的两次测试，控制的机油温度不同
本发明对润滑油进行快速加热，缩短了发动机预热时间。常规方法的润滑油温度从25度达到40度需要250秒，达到50度需要400秒，使用本方法后，润滑油达到相应温度的时间缩短到60秒、150秒。因此降低了发动机冷启动阶段的CO及HC的排放。CO的排放量主要取决于空燃比，在油温、水温没有达到设定值之前，发动机未能进入闭环控制状态，空燃比发生偏离以及为迅速提高排气温度而在发动机标定时的燃油加浓等原因导致发动机本身的CO排放量要远远高于热机状态。由于采用本技术后大大缩短热机时间，从而降低了CO的排放。由于燃烧室表面温度远低于火焰温度，造成火焰无法到达燃烧室表面0.1-0.7mm范围内，在燃烧室表面形成一层薄薄的没有燃烧的“气膜”，同时，火焰也无法到达活塞与汽缸之间的间隙之中，这些区域都称为淬灭区，其中包含大量没有燃烧的HC化合物，这部分气体随废气排出，造成HC排放升高。由于加热了润滑油，使得淬灭区很快减薄，从而降低了HC的排放。在相同条件下，测试常规尾气排放指标和使用本发明的尾气排放指标的结果，见上表，由表中数据可看出，应用本方法后，可以有效降低污染物的排放。

Claims (5)

1.一种使用尾气余热降低发动机排放及油耗的方法，其特征在于：将发动机排出的尾气用于加热发动机润滑油，使发动机润滑油尽快达到设定的理想润滑工作温度。
2.根据权利要求1所述的使用尾气余热降低发动机排放及油耗的方法，其特征在于：将发动机尾气和从发动机润滑油道内引出的发动机润滑油导入热交换器内进行热交换后，得到低温尾气和高温润滑油，将所述高温润滑油引入所述发动机润滑油道内作为润滑介质循环使用，同时排放所述低温尾气。
3.根据权利要求2所述的使用尾气余热降低发动机排放及油耗的方法，其特征在于：通过控制参与热交换的发动机尾气流量，来控制进入所述发动机润滑通道内的所述高温润滑油的温度。
4.根据权利要求3所述的使用尾气余热降低发动机排放及油耗的方法，其特征在于：使用温度传感器测量进入发动机前的润滑油温度，根据温度信号通过控制器调节流量调节阀的阀片位置，调整经过热交换器的尾气流量。
5.根据权利要求2所述的使用尾气余热降低发动机油耗的方法，其特征在于：通过控制参与热交换的发动机润滑油的流量，来控制进入所述发动机润滑通道内的所述高温润滑油的温度。
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