甲醇发动机加热系统和车辆的制作方法

1.本实用新型涉及新能源汽车技术领域，特别涉及一种甲醇发动机加热系统和车辆。


背景技术：

2.在新能源汽车中，因甲醇汽车环境友好、甲醇燃料成本低等优点逐渐受到重视。甲醇燃料汽化潜热很大，当甲醇被喷入发动机的气缸内时，理论上甲醇汽化降温可达100℃以上，当环境温度较低时只有少量甲醇蒸发汽化，可燃混合气的浓度达不到着火稀限。甲醇的十六烷值很低，着火温度又很高，因而火花塞点火时混合气不能被引燃。甲醇发动机存在低温启动困难的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提供一种甲醇发动机加热系统，旨在解决甲醇发动机低温启动的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提出的甲醇发动机加热系统，包括：
5.发动机，其内设有机体水套，所述机体水套形成有供循环液流动的容纳空间；
6.节温器，包括循环液入口、加热出口及冷却出口，所述循环液入口与所述机体水套连接，所述加热出口通过加热管路和加热装置与所述机体水套连接，所述冷却出口通过冷却管路和冷却装置与所述机体水套连接；以及
7.三通阀，包括第一端口、第二端口及第三端口，所述加热装置通过所述第一端口和所述第三端口与所述机体水套连接，所述冷却装置通过所述第二端口和所述第三端口与所述机体水套连接。
8.可选地，所述加热装置包括加热器和加热器水泵，所述加热器靠近所述三通阀，所述加热器水泵靠近所述节温器。
9.可选地，所述加热器为驻车加热器。
10.可选地，所述加热管路包括加热进入管路和加热排出管路，所述节温器通过所述加热出口和所述加热进入管路与所述加热装置连接，所述加热装置通过所述加热排出管路与所述第一端口连接。
11.可选地，所述冷却装置包括散热器和风扇，所述风扇设置于所述散热器与所述发动机之间。
12.可选地，所述冷却管路包括冷却进入管路和冷却排出管路，所述节温器通过所述冷却出口和所述冷却进入管路与所述冷却装置连接，所述冷却装置通过所述冷却排出管路与所述第二端口连接。
13.可选地，所述甲醇发动机加热系统还包括回流管路，所述第三端口通过所述回流管路与所述机体水套连接，所述加热装置通过所述加热管路和所述回流管路与所述机体水套连接，所述冷却装置通过所述冷却管路和所述回流管路与所述机体水套连接。
14.可选地，所述甲醇发动机加热系统还包括发动机水泵，所述发动机水泵设置于所述机体水套与所述第三端口之间。
15.可选地，所述甲醇发动机加热系统还包括水温传感器，所述水温传感器设于所述机体水套内，用于测量所述机体水套内的所述循环液的温度。
16.本实用新型还提出一种车辆，包括ecu和所述甲醇发动机加热系统，所述ecu控制所述加热装置，当所述循环液的温度低于预设加热温度时，所述ecu控制所述加热装置工作；当所述循环液的温度高于预设加热温度时，所述ecu控制所述加热装置停止工作。
17.本实用新型的一个技术方案通过在甲醇发动机加热系统中设置加热管路和加热装置，利用甲醇发动机的冷却系统中的循环液，使从机体水套中流出的循环液通过节温器进入加热管路，在加热管路中的加热装置的作用下，循环液被加热后，再通过三通阀流入机体水套，如此循环以实现发动机的加热循环。被加热后的循环液对发动机进行整机供暖，发动机整机温度提升后，即可通过发动机自身甲醇喷射及点火系统顺利实现甲醇发动机的低温启动。本方案采用加热装置对发动机的冷却系统中的循环液加热，进而通过加热后的循环液对发动机进行整机暖机，相较于现有技术，一方面本方案结构简单，较容易实现；另一方面甲醇发动机的低温启动不需要借助其他燃料，不存在安全隐患，使用过程中安全性较高。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
19.图1为本实用新型甲醇发动机加热系统一实施例的结构示意图；
20.图2为图1甲醇发动机加热系统的加热循环路径图；
21.图3为图1甲醇发动机加热系统的冷却循环路径图；
22.图4为图1甲醇发动机加热系统的ecu控制线路图。
23.附图标号说明：
24.标号名称标号名称10发动机42加热器水泵11机体水套51散热器20节温器52风扇21循环液入口60发动机水泵22加热出口70水温传感器23冷却出口80ecu30三通阀100加热进入管路31第一端口200加热排出管路32第二端口300冷却进入管路33第三端口400冷却排出管路41加热器500回流管路
25.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
28.另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中的“和/或”包括三个方案，以a和/或b为例，包括a技术方案、b技术方案，以及a和b同时满足的技术方案；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
29.,在新能源汽车中，因甲醇汽车环境友好、甲醇燃料成本低等优点逐渐受到重视。甲醇燃料汽化潜热很大，当甲醇被喷入发动机的气缸内时，理论上甲醇汽化降温可达100℃以上，当环境温度较低时只有少量甲醇蒸发汽化，可燃混合气的浓度达不到着火稀限。甲醇的十六烷值很低，着火温度又很高，因而火花塞点火时混合气不能被引燃。甲醇发动机存在低温启动困难的问题，目前常见的处理方法有乙醚引燃、电阻丝或预热塞加热、汽油辅助启动等。
30.乙醚是一种合成有机物，无色、液态、易挥发、易燃。通过控制开关电磁阀装置，乙醚通过罐自身压力随着管路喷入进气总管。乙醚点火燃烧，引燃甲醇，达到发动机成功启动。但是，乙醚容易发生泄漏，泄露成分在机仓内不能扩散，遇高温、火花易引起火灾；喷入量需精确控制，量少时不能成功启动，量大时可能引起回火、放炮，甚至爆炸。
31.电阻丝或预热塞加热主要是指通过加热燃油或同时加热进气歧管，通过提升温度增加甲醇燃料的蒸发数量，以实现甲醇发动机的低温启动。但是，电阻丝或预热塞加热结构复杂，相关设计及机加工艺困难，加热效率不高，对整车电瓶提出更高的要求，此外电阻丝或预热塞寿命短，很难满足发动机使用要求。
32.汽油辅助启动是通过增加一套供油系统，含汽油副油箱、汽油泵及独立的油压调节系统，气缸盖上安装汽油喷嘴。低温环境下ecu控制系统自动采用汽油进行辅助启动，以确保低温启动性能得到保障。但是，通过加装独立的汽油副油箱、汽油泵及汽油喷油器等部件，增加了整车成本，结构上也相对复杂，系统可靠性降低。
33.鉴于此，本实用新型提出一种甲醇发动机加热系统。
34.请参照图1，在本实用新型实施例中，该甲醇发动机加热系统包括发动机10、节温器20以及三通阀30。其中，发动机10其内设有机体水套11，机体水套11形成有供循环液流动的容纳空间；节温器20包括循环液入口21、加热出口22及冷却出口23，循环液入口21与机体
水套11连接，加热出口22通过加热管路和加热装置与机体水套11连接，冷却出口23通过冷却管路和冷却装置与机体水套11连接；三通阀30包括第一端口31、第二端口32及第三端口33，加热装置通过第一端口31和第三端口33与机体水套11连接，冷却装置通过第二端口32和第三端口33与机体水套11连接。
35.循环液可以在甲醇发动机加热系统中流动，与发动机10进行热交换，从而对发动机10进行降温或加热。循环液可以是水、防冻液等，在此不对循环液的种类做限制。在本方案的实施例中，循环液直接利用发动机冷却系统中的循环液，不需要额外引入循环液。
36.节温器20是控制循环液流动路径的阀门，是一种自动调温装置。节温器20可根据循环液温度的高低自动调节进入冷却装置的流量，改变循环液的温度范围，以调节冷却系的散热能力，保证发动机10在合适的温度范围内工作。
37.如此，循环液从机体水套11中流出，通过节温器20的循环液入口21进入节温器20，再通过节温器20的加热出口22流出，流入加热管路，由加热管路中的加热装置加热后，通过三通阀30的第一端口31和第三端口33流入机体水套11，实现了循环液的加热循环。循环液从机体水套11中流出，通过节温器20的循环液入口21进入节温器20，再通过节温器20的冷却出口23流出，流入冷却管路，由冷却管路中的冷却装置降温后，通过三通阀30的第二端口32和第三端口33流入机体水套11，实现了循环液的冷却循环。
38.通过加热装置对循环液进行加热，通过加热管路将加热后的循环液输送至机体水套11，对发动机10进行整机供暖。发动机10整机温度提升后，即可通过发动机10自身甲醇喷射和点火系统顺利实现发动机10的低温启动，以解决甲醇发动机低温启动困难的问题。
39.本实用新型的一个技术方案通过在甲醇发动机加热系统中设置加热管路和加热装置，利用甲醇发动机的冷却系统中的循环液，使从机体水套11中流出的循环液通过节温器20进入加热管路，在加热管路中的加热装置的作用下，循环液被加热后，再通过三通阀30流入机体水套11，如此循环以实现发动机10的加热循环。被加热后的循环液对发动机10进行整机供暖，发动机10整机温度提升后，即可通过发动机10自身甲醇喷射及点火系统顺利实现甲醇发动机的低温启动。本方案采用加热装置对发动机10的冷却系统中的循环液加热，进而通过加热后的循环液对发动机10进行整机暖机，相较于现有技术，一方面本方案结构简单，较容易实现；另一方面甲醇发动机的低温启动不需要借助其他燃料，不存在安全隐患，使用过程中安全性较高。
40.进一步地，加热装置包括加热器41和加热器水泵42，加热器41靠近三通阀30，加热器水泵42靠近节温器20。即在加热管路中，加热器41位于靠近三通阀30的一侧，具体地，加热器41为驻车加热器41。驻车加热器41的结构简单，成本较低，可靠性高，驻车加热器41采用车辆自带的甲醇燃料，不需要额外引入其他燃料，驻车加热器41点火能量很高，在低温环境下能直接点燃甲醇燃料，从而对低温的循环液进行加热。加热器水泵42位于靠近节温器20的一侧，加热器水泵42从节温器20处把低温的循环液引过来，经过加热器水泵42加压后输送到加热器41进行加热，可以为循环液的流动提供动力。
41.加热器41加热后的高温循环液在加热器水泵42的作用下进行往复循环，使得发动机10气缸内气体、气缸壁、气道壁温度上升，有利于喷入气道并进入气缸内的甲醇燃料蒸发雾化，促进发动机10低温启动并维持启动后的正常运转。在一实施例中，加热器41通过燃烧车辆自带甲醇燃料的方式对发动机10循环液加热，然后对发动机10进行整体暖机，当循环
液温度大于50℃，可保证-30℃环境温度下甲醇发动机的高效启动。相较于现有技术中的进气加热方式，进气加热只能对进气歧管及气道内及部分气缸内的气体加热，一旦启动发动机10，原来的热空气马上排出发动机10，气缸内温度基本维持不变，而随后大量冷空气进入发动机10，甲醇燃料不能蒸发雾化，发动机10不能着火燃烧，从而启动不了发动机10。甲醇燃料蒸发雾化时吸热量很大，且加热喷入气道内的燃料与气道、进气歧管内的冷空气体积相比只是很少一部分，加热后的燃料喷射到冷空气中就像洒水成冰，无法蒸发雾化，对冷启动没有明显改善。本方案通过加热器41对循环液进行加热，加热后的循环液进入发动机冷却系统，对发动机10进行整体暖机。发动机10整机温度提升后，即可通过发动机10自身甲醇喷射及点火系统顺利实现发动机10启动。
42.加热管路包括加热进入管路100和加热排出管路200，节温器20通过加热出口22和加热进入管路100与加热装置连接，加热装置通过加热排出管路200与第一端口31连接。也即甲醇发动机10的加热循环路径为：循环液从机体水套11中流出，通过节温器20的循环液入口21进入节温器20，再由节温器20的加热出口22流出节温器20，经加热进入管路100流经加热器水泵42和加热器41，再通过加热排出管路200和三通阀30的第一端口31流入三通阀30，再由三通阀30的第三端口33流出，以流入至机体水套11，从而完成循环液的加热循环。
43.更进一步地，冷却装置包括散热器51和风扇52，风扇52设置于散热器51与发动机10之间。循环介质流经冷却装置时，散热器51对高温的循环液进行降温，风扇52可同时对散热器51和循环液进行降温，如此，通过散热器51和风扇52的配合，可使高温的循环液快速的降温冷却，提高了循环液的冷却散热效率。
44.冷却管路包括冷却进入管路300和冷却排出管路400，节温器20通过冷却出口23和冷却进入管路300与冷却装置连接，冷却装置通过冷却排出管路400与第二端口32连接。也即甲醇发动机10的冷却循环路径为：循环液从机体水套11中流出，通过节温器20的循环液入口21进入节温器20，再由节温器20的冷却出口23流出节温器20，经冷却进入管路300流经散热器51和风扇52，再通过冷却排出管路400和三通阀30的第二端口32流入三通阀30，再由三通阀30的第三端口33流出，以流入至机体水套11，从而完成循环液的冷却循环。
45.甲醇发动机加热系统还包括回流管路500，第三端口33通过回流管路500与机体水套11连接，加热装置通过加热管路和回流管路500与机体水套11连接，冷却装置通过冷却管路和回流管路500与机体水套11连接。甲醇发动机加热系统还包括发动机水泵60，发动机水泵60设置于机体水套11与第三端口33之间。
46.请参照图2，甲醇发动机10的加热循环路径为：循环液从机体水套11中流出，通过节温器20的循环液入口21进入节温器20，再由节温器20的加热出口22流出节温器20，经加热进入管路100流经加热器水泵42和加热器41，再通过加热排出管路200和三通阀30的第一端口31流入三通阀30，再由三通阀30的第三端口33流入回流管路500，经发动机水泵60流入机体水套11，从而完成循环液的加热循环。
47.请参照图3，甲醇发动机10的冷却循环路径为：循环液从机体水套11中流出，通过节温器20的循环液入口21进入节温器20，再由节温器20的冷却出口23流出节温器20，经冷却进入管路300流经散热器51和风扇52，再通过冷却排出管路400和三通阀30的第二端口32流入三通阀30，再由三通阀30的第三端口33流入回流管路500，经发动机水泵60流入机体水套11，从而完成循环液的冷却循环。
48.再进一步地，甲醇发动机加热系统还包括水温传感器70，水温传感器70设于机体水套11内，用于测量机体水套11内的循环液的温度。水温传感器70可以不断感知机体水套11温度，实时检测机体水套11内的循环液的温度，以对循环液的温度进行实时监测，从而调整循环液的加热循环或冷却循环。
49.在本实施例中，甲醇发动机加热系统的加热循环为：加热器水泵42从节温器20处把低温的循环液引过来，经过加热器水泵42加压后输送到加热器41进行加热，加热后的高温的循环液通过加热管路、三通阀30后到达发动机水泵60前端，在压差的作用下经过发动机水泵60进入发动机10缸盖、机体水套11，最后又回到节温器20处，然后在加热器水泵42的抽吸作用下进行下一个加热循环，直到循环液温度达到低温启动预设加热温度值，加热器水泵42和加热器41停止工作，如此停止循环液的加热循环。
50.本实用新型还提出一种车辆，该车辆包括ecu80和甲醇发动机加热系统，该甲醇发动机加热系统的具体结构参照上述实施例，由于本车辆采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，ecu80控制加热装置，当循环液的温度低于预设加热温度时，ecu80控制加热装置工作；当循环液的温度高于预设加热温度时，ecu80控制加热装置停止工作。
51.请参照图1和图4，具体地，水温传感器70与车辆的ecu80电连接，以将实时的机体水套11内的循环液的温度传递至ecu80。整车电源开关打开后，ecu80感知发动机10水温传感器70传输来的循环液温度，判断是否启动循环液加热系统，如需启动，则加热器水泵42和加热器41开始工作对循环液加热并输送到机体水套11，水温传感器70不断感知机体水套11内循环液的温度并传给ecu80，直到机体水套11温度高于预设加热温度，发动机10的ecu80发出信号给加热器水泵42和加热器41，停止对循环液加热并启动发动机10。
52.在一实施例中，甲醇发动机处于25℃以下的环境温度时，车辆打开启动预热开关，继电器电源接通，启动加热器水泵42和加热器41，加热器41开始燃烧甲醇燃料并对循环液加热，加热后的循环液通过管路输送到发动机水泵60进水口处，由于压力的作用，循环液通过发动机水泵60进入机体水套11，对气缸盖、气缸套加热，并通过热传递的方式对气缸、气道内的气体进行加热，达到低温启动的环境要求。流经机体水套11的循环液最后从节温器20处引出到加热水泵，如此反复循环加热，直到发动机10循环液温度到达预设加热温度时，启动发动机10，此时循环液加热系统停止工作。
53.预设加热温度可以是50℃，在一实施例中，循环液温度大于50℃时，可保证-30℃环境温度下甲醇发动机10的高效启动。当然，预设加热温度还可以是50-60℃，在此不对预设加热温度做限制。
54.以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。