专利名称：一种m100甲醇发动机冷启动装置及其冷启动方法
技术领域：
本发明涉及一种发动机冷启动装置及其方法，特别涉及一种用于MlOO甲醇发动 机冷启动的装置及其冷启动方法。
背景技术：
对于石油资源匮乏的地区来说，利用相对丰富的煤炭资源发展煤基甲醇车用替代 燃料是解决地区能源安全问题的重要途径。甲醇生产过程比较简单，原料来源多样，煤、石 油和天然气均可制甲醇。甲醇具有良好的燃烧性能，且排放低、生产工艺成熟、成本低、运输 存储方便，被人们视为是一种最有希望的车用替代燃料。但是，甲醇汽化潜热大(IlOlkJ -kg-1)，为汽油(蒸发潜热为297kJ-kg-1)的3. 7 倍。在相同温度(20°C )下，甲醇燃料的蒸发量仅为汽油的1/4。因此，在环境温度较低(低 于16°C )的情况下，进入发动机气缸的甲醇燃料蒸发量不够，从而导致混合气浓度达不到 着火界限，甲醇发动机无法冷启动，尤以MlOO甲醇发动机的冷启动问题较为严重，对此，发 明人针对MlOO甲醇发动机的冷启动问题做了一些工作，一起探讨如下通常汽油发动机的冬季的冷启动也是比较困难的。但是，由于汽油是一种多种烃 的混合物，在低温情况下，可以增加燃料供给加浓可燃混合气，混合气中轻馏分(沸点为 30-35°C)蒸发增加，使解决或至少缓解了冷启动的问题。与汽油不同的是甲醇是一种沸点 为64. 7°C的纯物质。甲醇喷入发动机进气道进入气缸后，由于甲醇的汽化潜热大，所以蒸发 时所吸收的热量多，当环境温度较低时，甲醇蒸发需要的热量发动机未能提供，导致甲醇发 动机进气道及气缸的温度急剧下降，恶化了甲醇的蒸发条件，可燃混合气中甲醇蒸发数量 不够，甲醇浓度达不到着火界限，甲醇发动机将无法启动。由于甲醇发动机的冷启动问题限制了甲醇发动机的推广应用，现有技术中解决甲 醇发动机冷启动的问题主要是采用两种燃料方式，冷启动时用汽油，正常运转后再切换到 甲醇。这样的方法虽说可以解决冷启动问题，但汽车必须具有两个油箱，同时加两种燃料， 给汽车的制造和用户的使用带来了不便。
发明内容
本发明的目的是提供一种MlOO甲醇发动机冷启动装置及其冷启动方法。通过甲 醇蒸汽发生器对启动时喷入的甲醇燃料加热产生甲醇蒸汽，提高进入气缸的甲醇蒸汽的浓 度，使可燃混合气达到着火界限，解决环境温度较低时MlOO甲醇发动机冷启动的问题。本发明解决发动机冷启动问题所采用的技术方案是一种MlOO甲醇发动机冷启动 装置，包括控制器、甲醇蒸汽发生器、水温传感器、指示灯、直流接触器以及甲醇蒸汽发生器温 度传感器；MlOO甲醇发动机冷启动时，控制器通过水温传感器检测发动机冷却水温度，当水 温传感器反馈温度小于16°C，控制器点亮指示灯，接通甲醇蒸汽发生器加热电路中的直流接 触器，甲醇蒸汽发生器开始工作，甲醇蒸汽发生器温度传感器检测甲醇蒸汽发生器内的温度， 当甲醇蒸汽发生器温度传感器反馈温度大于，控制器熄灭指示灯，发动机可以启动；待甲醇
3发动机成功启动后，发动机冷却水温度高于16°C时，甲醇蒸汽发生器停止工作。本发明所述的甲醇蒸汽发生器采用铸铝合金制成，甲醇蒸汽发生器固定在发动机 进气歧管与节气门之间。甲醇蒸汽发生器的电极通过接线柱与蓄电池正极电源线连接，电 控喷醇器固定在喷醇器座上的喷嘴孔内，喷醇器座固定在蒸发腔上，电控喷醇器经信号线 与控制器相连；蒸汽腔内产生的甲醇蒸汽经连接板喉口与发动机进气歧管连通；MlOO甲醇 发动机准备冷启动时，控制器通过发动机水温传感器检测发动机冷却水温度，判断发动机 冷却水温度是否大于16°C，若是，则甲醇蒸汽发生器不工作，指示灯不亮提示操作者此时甲 醇发动机启动；若发动机冷却水温度低于16°C，控制器点亮指示灯，接通直流接触器，PTC 陶瓷热敏电阻得电开始加热，同时控制器通过甲醇蒸汽发生器温度传感器检测蒸发腔内温 度，当蒸发腔内温度大于180°C时，控制器熄灭指示灯。扭动发动机启动钥匙启动MlOO甲醇 发动机，控制器控制电控喷醇器向蒸发腔内喷入甲醇，甲醇喷射的环形蒸发柱上受热蒸发 成为甲醇蒸汽，甲醇蒸汽通过甲醇蒸汽通道及联接板上的喉口，进入发动机进气歧管。当甲 醇发动机冷却水温度高于16°C时，甲醇发动机冷启动装置停止工作。本发明的有益效果在于所使用的加热元件为PTC陶瓷热敏电阻，PTC陶瓷热敏电 阻是一种非线性电阻材料，当达到设计温度时，电阻阻值急剧增大，通过的电流减小，从而 使温度达到恒温(PTC效应)。选用极限温度为240°C的PTC，控制器将PTC对蒸发器的加 热温度设定在180°C，设置在蒸发腔壁面上的甲醇蒸汽发生器温度传感器反馈的温度达到 180°C时，电控喷醇器喷入甲醇。甲醇的自燃温度为465°C，PTC加热的极限温度为240°C， 当达到此温度时PTC的温度不再上升，保证了喷入的甲醇只能蒸发而不能被点燃。当甲醇 喷入后，蓄电池持续向PTC热敏电阻供电，PTC热敏电阻继续加热蒸发腔，保证喷入的甲醇 持续蒸发；在MlOO甲醇发动机冷启动时，向发动机供给经过本冷启动装置加热蒸发后的 甲醇蒸汽，增加进入气缸的甲醇蒸汽量，使进入气缸的可燃混合气的浓度达到着火界限。 在-10°C的环境温度下，对安装了本甲醇发动机启动系统的MlOO甲醇发动机进行了冷启动 试验，三次试验都一次启动成功，应用本MlOO甲醇发动机冷启动的装置很好的解决了甲醇 发动机冷启动问题。并改善了冷启动时甲醇发动机的经济性和排放。
图1是本发明甲醇发动机冷启动装置系统结构示意图；图2是本发明甲醇蒸汽发生器结构示意图；图3是本发明附图2中甲醇蒸汽发生器沿A-A线的剖视结构示意图；图4是本发明附图3中甲醇蒸汽发生器沿B-B线的剖视结构示意图；图5是本发明附图4中甲醇蒸汽发生器沿C-C线的剖视结构示意图。图中1 控制器；2 甲醇蒸汽发生器；3 水温传感器；4 指示灯；5 直流接触器； 6 :甲醇蒸汽发生器温度传感器；7 蓄电池正极；8 蓄电池负极；9 正极接线柱；10 电控 喷醇器；11 喷醇器座；12 负极电源线；13 负极接线柱；14 正极电源线；15 弹簧片；16 PTC陶瓷热敏电阻；17 电极；18 外壳；19 电控喷醇器信号线；20 :绝缘块；21 蒸发腔； 22 连接板；23 喉口 ；24 甲醇蒸汽通道；25 环形蒸发柱；26 :信号线；27 进气歧管；28 节气门。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作出进一步的详细说明，以使本专业的中 等技术人员能够实现为准。
具体实施方式
1如附图1、附图2、附图3和附图4所述，实施本发明自称的一种MlOO甲醇发动机 冷启动装置，包括控制器1，甲醇蒸汽发生器2，水温传感器3，指示灯4，直流接触器5，甲醇 蒸汽发生器温度传感器6，蓄电池正极7，蓄电池负极8，正极接线柱9，电控喷醇器10，喷醇 器座11，负极电源线12，负极接线柱13，正极电源线14，弹簧片15，PTC陶瓷热敏电阻16， 电极17，外壳18，电控喷醇器信号线19，绝缘块20，蒸发腔21，连接板22，喉口 23，甲醇蒸汽 通道24，环形蒸发柱25，信号线26，进气歧管27，节气门28。甲醇蒸汽发生器2固定在发动机进气歧管27与节气门28之间，甲醇蒸汽发生器 2的电极17通过正极接线柱9、正极电源线14与蓄电池正极7连接，负极接线柱13固结在 甲醇蒸汽发生器2外壳上，通过负极电源线12与蓄电池负极8连接；如附图3所示，蒸发腔 21与PTC陶瓷热敏电阻16连接，PTC陶瓷热敏电阻16与弹簧片15的一端连接、弹簧片15 的另一端与电极17连接；如附图4所示，电极17通过绝缘块19固定在蒸发腔21上；如附 图5所示，甲醇蒸汽发生器2采用铸造铝合金制作，在甲醇蒸汽发生器2的蒸发腔21内设 有多个环形蒸发柱25布满整个蒸发腔21，蒸发腔21内空间通过蒸发腔21侧面甲醇蒸汽通 道24与连接板22的喉口 23相通；电控喷醇器10固定在喷醇器座11上的喷嘴孔内，喷醇 器座11固定在蒸发腔21上，电控喷醇器10经电控喷醇器信号线19与控制器1相连；甲醇 蒸汽发生器温度传感器6固结在蒸发腔21上，通过信号线26与控制器1相连。本专业的技术人员在上述结构关系的基础上，可以根据普通常识进行各种修改和 变型而不会背离本发明的思想。在参考了这里所揭示的本发明的说明和实践之后，本发明的具体实施方式
对于熟 悉本领域技术的人员来说是显而易见的。应该认为本说明书和举例只是示例性的，本发明 的实际范围应由所述权利要求及其等效内容所限定。
具体实施方式
2如附图1、附图2、附图3和附图4所述，实施本发明上述的一种MlOO甲醇发动机冷 启动装置的冷启动方法，该方法是在甲醇发动机启动时，控制器1通过发动机水温传感器3 检测发动机冷却水温度，控制器1通过水温传感器3的温度反馈信号判断发动机冷却水温 度是否大于设定值16°C，若发动机冷却水温大于16°C，则甲醇蒸汽发生器2不工作；反之若 发动机冷却水温小于16°C，控制器1发出信号，直流接触器5接通正极电源线14与蓄电池 正极的电路，电流从蓄电池正极经正极电源线14、接线柱9、电极17、弹簧片15、PTC陶瓷热 敏电阻16、蒸发腔21、外壳18、负极接线柱13，负极电源线12，流向蓄电池负极8，PTC陶瓷 热敏电阻16加热蒸发腔21，蒸发腔21内温度达到180°C 200°C时(60S左右的时间达到 此温度)，指示灯4熄灭，电控喷醇器10将甲醇喷入蒸发腔21，经过多个环形蒸发柱25后 蒸发成甲醇蒸汽，甲醇蒸汽经甲醇蒸汽通道24，最终进入联接板22上的喉口 23，发动机将 甲醇蒸汽吸入气缸；甲醇发动机成功启动后，发动机冷却水温度高于16°C时，控制器1断开 直流接触器5，甲醇蒸汽发生器停止工作。由此实施了本发明所设计的MlOO甲醇发动机冷 启动装置以及实现了 MlOO甲醇发动机的冷启动方法。
权利要求
一种M100甲醇发动机冷启动装置，其含有控制器、甲醇蒸汽发生器、水温传感器、直流接触器和甲醇蒸汽发生器温度传感器，其特征在于甲醇蒸汽发生器(2)是固结在发动机进气歧管(27)与节气门(28)间，其电极(17)通过正极接线柱(9)，正极电源线(14)与蓄电池正极(7)连接，负极接线柱(13)固结在甲醇蒸汽发生器(2)的外壳上，通过负极电源线(12)与蓄电池负极(8)连接；电控喷醇器(10)固结在喷醇器座(11)上的喷嘴孔内，喷醇器座(11)固结在蒸发腔(21)上，电控喷醇器(10)经电控喷醇器信号线(26)与控制器(1)连接；蒸发腔(21)内产生的甲醇蒸汽通过甲醇蒸汽通道(24)、连接板(22)上的喉口(23)与发动机进气歧管连通；M100甲醇发动机冷启动时，控制器(1)通过发动机水温传感器(3)检测发动机冷却水温，当发动机冷却水温＜16℃时，接通直流接触器(5)，PTC陶瓷热敏电阻(16)加热；当蒸发腔(21)内的温度＞180℃时，电控喷醇器(10)向蒸发腔(21)内喷入甲醇，喷射到环形蒸发柱(25)上的甲醇受热蒸发为甲醇蒸汽，并由甲醇蒸汽通道(24)及联接板(22)上的喉口(23)进入发动机进气歧管，发动机启动；当发动机冷却水温＞16℃时，发动机冷启动装置停止工作。
2.如权利要求1所述的装置，其甲醇蒸汽发生器(2)包括电控喷醇器(10)、蒸发腔 (21)、电极(17)和PTC陶瓷热敏电阻(16)，其中，蒸发腔(21)内设有多个环形蒸发柱(25)， 外设有PTC陶瓷热敏电阻(16)，所述PTC陶瓷热敏电阻(16)与弹簧片(15) —端连接、弹簧 片(15)另一端与电极(17)连接，电极(17)通过绝缘块(20)固结在蒸发腔(21)上。
3.如权利要求1或2所述的装置，其甲醇蒸汽发生器(2)工作时的蒸发腔(21)内的温 度为 150°C 200°C。
4.一种用于MlOO甲醇发动机冷启动装置的方法，其方法是发动机冷启动时，控制器 (1)通过发动机水温传感器(3)检测发动机冷却水温，当发动机冷却水温< 16°C时，接通直 流接触器(5)，PTC陶瓷热敏电阻(16)加热；当蒸发腔(21)内的温度> 180°C时，电控喷醇 器(10)向蒸发腔(21)内喷入甲醇，喷射到环形蒸发柱(25)上的甲醇受热蒸发为甲醇蒸 汽，并由甲醇蒸汽通道(24)及联接板(22)上的喉口(23)进入发动机进气歧管，发动机启 动；当发动机冷却水温> 16°C时，发动机冷启动装置停止工作。
全文摘要
一种M100甲醇发动机冷启动装置及其冷启动方法，装置由控制器、甲醇蒸汽发生器、水温传感器、直流接触器和甲醇蒸汽发生器温度传感器构成；方法是控制器通过发动机水温传感器检测发动机冷却水温，当水温＜16℃时，接通直流接触器，PTC陶瓷热敏电阻加热；当蒸发腔内的温度＞180℃时，电控喷醇器向蒸发腔内喷入甲醇，喷射到环形蒸发柱上的甲醇受热蒸发为甲醇蒸汽，并由甲醇蒸汽通道及联接板上的喉口进入发动机进气歧管，发动机冷启动后，其冷启动装置停止工作。本发明在发动机冷启动时，使进入气缸可燃混合气浓度达到着火界限，发动机启动，解决了甲醇发动机的冷启动问题。
文档编号F02B43/10GK101949347SQ201010285629
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者张翠平, 朱建军, 王淑平, 王铁 申请人:太原理工大学