一种冷启动时自加热的柴油机喷油器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明创造涉及一种内燃机燃油喷射系统，特别是利用正温度(Positivetemperature coefficient)系数陶瓷在发动机冷启动时对喷油器中的少量燃油进行预热或进行性加热的燃油喷射系统。
【背景技术】
[0002]社会的发展是以人类的健康为目的和前提的。环境与资源是人类存在与发展面临的两个主要问题。随着世界经济的不断发展，运输工具越来越多，石油资源日益匮乏。同时，由于燃油不完全燃烧导致的汽车尾气污染也随着汽车数量的增加和环境日渐脆弱的承受能力而日益加重。在这个环保意识日益增强的世界，汽车工业面临的主要挑战是被要求寻找燃烧更清洁，燃烧效率更高的汽车。
[0003]为了限制某些对人类健康有害物质和使地球气候环境产生重大变化的物质的排放。在世界范围内颁布的相关的法律和协议。我国也积极参与了这些法律、法规的制定和实施。并承担相当大的减少碳排放的任务。由于二氧化碳具有阻止热气扩散的能力和不可避免的燃烧副产品的事实。这种具有温室效应的气体在汽车尾气排放指标中也受到了很大的关注。它具体体现在燃烧效率上，燃烧效率越高，燃烧的燃料就越少，排放的二氧化碳就越少，地球的这种温室气体就增长的越慢。这个指标的长期积累可能剧烈的改变地球上的气候环境。有科学家称，金星上严酷的气候的主因就是温室效应造成的。短期上看，汽车的其他尾气排放则对人的健康立即产生伤害。
[0004]石油作为一种战略物资在国民经济发展中占有举足轻重的地位。近几年来，我国国民经济保持持续高速增长，国内生产总值(⑶P)的增长速度已经连续多年达到或略高10%，从而带动石油需求以较快的速度持续增长。2000年我国石油的表观消费量为2.33亿吨，2005年达到3.17亿吨，2006增长3.46亿吨，比2005年增长9.3 %。如果照此速度发展下去，据有关专家预测，2020年国石油的需求总量将超过7亿吨，将远远超过国民经济持续发展所能承受的消费总。届时我国石油需求缺口至少为5亿吨，而石油进口依存度将超过70%，这将对我国的源安全造成极大的不利影响，并直接威胁到我国国民经济的持续、健康、稳定发展。
[0005]在石油的消耗总量中，交通运输占据了很大的份额。据联合国的统计数据显示，世界交通运输消耗的石油总量中，航空占12%,海运占7%,而汽车占到了 75%。近年来,我国汽车工业一直保持10%以上的增长速度，2000年我国汽车保有量已达20万辆，据有关权威机构预计，2010年我国汽车保有量将达到4500万辆，到2015年前我国将成为全球最大的汽车市场。目前，汽车的石油消耗量已经占我国石油消耗总量25%，据有关专家预测，2010年汽车的石油消耗量将占我国石油消耗总量的35%，而2020年，这个数字将达到55%。
[0006]以内燃机作为动力源的汽车在大量消耗石油资源的同时又对环境造成了严重的染。汽车尾气中的碳、氮、硫的氧化物及其他有害物已成为城市空气污染的主要来源。据有关权威机构统计，空气中42%的污染物来自汽车尾气，而电厂和工业排放仅占21和14%。汽车尾气对城市空气污染物的贡献度为:二氧化碳42%、一氧化碳79%，碳化合物38%，氮氧化物50%。目前，全球汽车保有量已逾6亿辆，年产量超过5000辆，按汽车每年平均行驶2万公里计算，每年汽车将排出约28亿吨的有害气体，而我国现有的汽车保有量计算，每年我国将消耗汽油约I亿吨，汽车排出的有害气体约2.3亿吨。
[0007]从我国目前的环境状况来看，大中型城市的空气污染已经严重影响到了人们的身健康和社会的可持续发展。据国家环保中心统计，2010年我国汽车尾气排放量占空污染源的64%。如果我国汽车工业发展继续沿用传统的内燃机技术，必将给我国的能源安全和环境保护带来巨大的压力。
[0008]由于化石类燃料燃烧时不可避免的会产生二氧化碳，而尾气排放则立即会危及到人类的健康，所以，提高燃烧效率和减排都是我们研究的目标。目的则是在满足人类需求的条件下，保护人类免受气候和有害气体的伤害。
[0009]笔者提出一种用PTC材料内置喷油器加热柴油的方法，可以降低柴油的黏度，提高柴油机冷起动性能，降低冷起动排放。将PTC材料内置于喷油器中自限温加热，保证喷油器内燃油在冷起动和暖机过程中，不会超过其沸点，避免燃油在喷油器内产生相变。
[0010]PTC (positive temperature coefficient)材料就是当它的电阻率在某一定的温度范围内时基本保持不变或仅有很小的变化，而当温度达到材料的居里温度附近时，材料的电阻率会在几度或几十度较窄的温度范围内迅速增大13?19数量级，接近绝缘体。
[0011]PTC材料的电阻-温度特性可描述为，开始时、随温度升高电阻阻值几乎保持不变，当温度升高到某一温度值时(居里温度)，材料阻值急剧升高。此特性使它具有定温发热的用途，因此它是一个自控温的定温发热体。PTC材料不同，居里温度变化很大，最高可达350°C。它的主要特点为:不像电阻丝会过热而是自控温恒温发热，当环境温度上升，它的发热功率会下降(节能)，工作电压从几十伏到220伏之间，不需串电阻，升温快，从几秒到I?2分钟。如西门子公司的一种额定电压为24伏低压用PTC发热陶瓷的居里温度可达220°C，其额定电阻为10 0，功率为50胃，尺寸仅为14.5X7.5 X 1.3 (毫米)。通过喷油器内安置较高居里点的PTC发热材料就可以使燃油温度保持在某一较高温度附近，实现柴油“智能加热”，使它产生燃油喷雾细化，以此改善发动机的冷起动、燃烧和排放。PTC发热材料在内燃机上的应用主要是用于加热油箱(油管)中的燃油和进气，以改善发动机的冷起动性能。
[0012]本发明专利与2007年授权的另外一项发明专利(ZL200710070599.6)(该项专利本人排名第二)相比有较大区别:发明专利(ZL200710070599.6)是在传统的喷油器内部上部油路周围嵌入一层PTC材料，下部喷嘴附近没有嵌入PTC材料。本人曾经对该喷油器进行过计算研究和试验研究，实验与计算结果是当喷油器加热5分钟以上时，该喷油器出口油温可以升高30度左右。本发明专利与发明专利(ZL200710070599.6)完全不同，进油管路与弹簧机构和回油机构分离。在进油管到壁外包裹PTC陶瓷及电极。在喷油器喷孔附近也包裹一层PTC陶瓷。.这样，PTC陶瓷产生的热量几乎全部供给燃油和油路升温。升温速度快。经模拟计算，在持续供油情况下仅需10余秒就可以使喷油器出口温度升高50度左右。如果是喷油器预加热，预计时间会更短。
【发明内容】
[0013]为了减小内燃机在冷启动时由于燃烧不充分产生的大气污染和