[发明专利]一种用于汽车冷启动的预热进气方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于汽车冷启动的预热进气方法。

本发明还涉及一种用于实现上述方法的预热装置。

背景技术

我国汽车工业的发展面临着石油短缺和环境污染两大问题，科学家们形成的共识是使用甲醇、乙醇等醇类燃料作为石油替代燃料。从国家的能源战略出发考虑，使用醇类燃料作汽车代用燃料的目的是为了合理利用煤炭和生物质资源，缓解石油进口的压力，因此希望尽可能多地用醇类燃料取代汽、柴油；从经济角度来看，甲醇燃料的价格优势是甲醇汽车商品化的根本动因，使用纯甲醇能够突出甲醇燃料的价格优势，还能降低燃料分配系统的运行成本，这对启动甲醇汽车的市场非常重要；从发动机技术方面分析，灵活燃料发动机(能够燃烧任意比例的甲醇-汽油混合燃料)的压缩比与汽油机相同，燃料替代比在2左右(汽车燃烧2升甲醇的行驶里程与1升汽油相当)。

我国当前的能源状况提供了发展甲醇/乙醇汽车的时机，目前，在发动机上燃烧纯甲醇很多立足于已有的M85技术。M85技术经过国内外二十余年的积累已经达到了能够产品化的程度。

在正常工况下，M85机不做任何改动就可以燃烧纯醇类燃料，并且性能基本不受影响。但实际使用中最大的技术障碍是燃烧纯醇类燃料时的冷机启动问题。冷机启动是任何汽车发动机都存在的问题。在低温下，燃料蒸发困难造成发动机不易着火启动。另外，在暖机过程(发动机从启动到冷却水上升到正常温度)中，由于燃料燃烧不完全，排气温度低以及发动机零部件的配合间隙不正常等原因，造成烃类和一氧化碳排放量是正常值的十余倍，零部件磨损加剧和润滑油被稀释变质等问题，这些问题严重影响发动机的性能和使用寿命。为了解决冷启动问题，汽油机在启动时喷入多余的燃料、形成浓混合气，但这造成排气中烃类含量增高和燃料流入曲轴箱稀释润滑油等负面效应，而暖机过程中发动机磨损和性能下降问题并不能解决。醇类燃料的初馏点低、汽化潜热数倍于汽油，对于甲醇饱和蒸汽压力只有汽油的约二分之一、在发动机功率不变的情况下燃料流量是汽油的大约二倍。这些原因造成醇类燃料蒸发困难，在冷启动时不能形成合适比例的混合气。M85机采取在甲醇或乙醇中掺入汽油以提高燃料的饱和蒸汽压力、在进气管增加电加热装置以促进燃料蒸发等方法，能够实现在-15℃启动，但尽管醇类燃料机使用特殊润滑油，燃料进入曲轴箱造成的润滑油变质问题非常严重，这种损害主要发生在启动和暖机过程中，严重影响发动机的寿命。如果用M85机燃烧纯醇燃料，发动机在4℃以下就不能启动。如果不解决这个问题，M85机燃烧纯醇燃料就不可能实用化。

如果在发动机点火时汽缸内形成混合比接近化学当量比的燃料-空气混合气，发动机就能顺利启动。要实现这种状况，需要使喷入发动机进气道的大部分燃料在火花塞点火前蒸发气化。在燃料性质、燃料液滴的初始尺寸和进气流动参数都确定的情况下(喷油嘴、进气道参数和发动机的启动转速已由发动机制造商确定，看作不可变因素)，提高进气温度是促进燃料气化最有效的途径。在M85机的实验研究中，曾经利用电加热装置预热进气道的局部，辅助燃料蒸发，这种方法对发动机的冷启动有帮助，但不能缩短暖机时间。电加热的能量来自汽车电瓶，对于纯甲醇发动机，电瓶提供的能量远远不能同时满足冷启动时启动马达运转和加热混合气的需求。

用醇类燃料自身燃烧放出的热量加热发动机的进气，不但可以保证发动机冷启动，而且能够大幅度缩短发动机的暖机时间，解决燃料进入曲轴箱导致的润滑油变质问题，延长发动机的使用寿命。

尽管燃烧醇类燃料的进气预热装置具有上述优越性，但这种方法在技术上面临以下困难：第一，要求燃烧器在低温下能够顺利启动；第二，要求燃烧器和换热器的尺寸足够小，能够布置在轿车发动机的机舱内，并且不影响发动机的日常维护保养；第三，要求装置结构简单，工作稳定可靠，造价低廉，适合作为批量生产的汽车发动机的附件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于汽车冷启动的预热进气方法。

本发明的又一目的在于提供一种用于实现上述方法的预热装置，以解决公知技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供的用于汽车冷启动的预热进气方法，是利用醇类或醚类的燃烧，将空气预热后与发动机进气混合，再进入汽车发动机内。

所述的方法，其中醇类燃料为甲醇、乙醇或两者任意比例的混合物。

所述的方法，其中醚类燃料为乙醚。

本发明提供的用于实现上述方法的预热装置，其结构为：

在空气进口与汽车发动机进气歧管之间设置一辅助点火装置，该辅助点火装置为一个密封腔体；