汽車高效節(jié)能減排子系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于機械制造技術(shù)領(lǐng)域，是一種汽車用節(jié)能、減排、環(huán)保新型子系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
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[0002]在當今人們追求方便、快捷、交通發(fā)達的時代，汽車成為重要的國內(nèi)外普遍使用的交通工具，僅就中國而言，正在使用的汽車就有兩億多輛，除此之外，每年新生產(chǎn)的汽車兩千萬輛，這些使用燃油的車輛每年消耗的燃油約五億噸，價值約五萬億元人民幣。然而資料顯示:已經(jīng)探明的世界石油儲量僅夠使用百年左右。現(xiàn)在正處在世界性能源緊缺階段，尤其是我國，情況更為嚴重:即我國是石油進口大國，約一半的石油要依靠進口。有的專家預(yù)測:如果海灣發(fā)生戰(zhàn)爭，尤其若是:“伊朗封鎖了霍爾木茲海峽”，石油價格至少翻一番。燃油價格成為左右物價的重要因素之一。自內(nèi)燃機問世以來，就存在熱效率不高問題，即使利用目前最先進的供油技術(shù)一一電噴式供油，也只能達到38%左右，即絕大部分燃油沒做有用功，這同時還存在尾氣排放超標、污染大氣環(huán)境等問題，尤其是我們已經(jīng)認識到“汽車尾氣是造成陰霾天氣的重要原因”的情況下，更是要注重這些污染大戶的“節(jié)能減排”問題。國家每年都拿出大筆資金支持“節(jié)能減排”技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)。目前國內(nèi)外各型汽車普遍存在:1)初期行駛階段或者環(huán)境溫度低時，進入發(fā)動機的空氣溫度低，霧化后的燃油呈微小顆粒狀態(tài)，不能與空氣中的氧分子充分混合而不能充分燃燒，熱效率低下還易產(chǎn)生積碳，影響發(fā)動機壽命。2)系統(tǒng)溫度升溫慢:環(huán)境溫度低于0°C以下時還存在過度冷卻問題。例如:用某款國產(chǎn)引進型轎車實測，在環(huán)境溫度為-10°C，以每小時70公里時速勻速行駛I小時，系統(tǒng)溫度只能達到61°C。這就因系統(tǒng)溫度低而費油且對發(fā)動機潤滑不利，尤其是:環(huán)境溫度低于-20°C時的初駛階段，其耗油量特別高。專利號為201310325748.4的發(fā)明專利申請文件，公開了一種提高汽車發(fā)動機混合氣霧化水平的節(jié)能減排裝置，主要由熱氣收集罩、電動比例閥、熱交換器、溫度傳感器、調(diào)溫模塊ECU、溫度檔位變換開關(guān)、溫度數(shù)字表構(gòu)成，利用熱的冷卻液熱能將進入發(fā)動機的空氣(以下稱空氣)升溫、調(diào)溫至51-75?左右，并利用四檔可調(diào)式風(fēng)擋阻斷或者調(diào)節(jié)自然風(fēng)的冷卻作用，使系統(tǒng)溫度盡快提升至80°C左右并保持之；發(fā)動機在這兩個溫度狀態(tài)下，燃油分子的熱運動加強，使霧化后的燃油原本呈微小顆粒狀態(tài)而現(xiàn)在呈單個分子狀態(tài)，這就易與空氣中的氧分子充分混合，達到極好的霧化狀態(tài)，因而能充分燃燒，充分燃燒就必然提高了熱效率，必然能減少積碳；發(fā)動機工作在80°C左右，則改善了潤滑；減少了積碳、改善了潤滑則能延長發(fā)動機的壽命；該專利特別適合于環(huán)境溫度較高或者不大停駛車輛(例如出租車)及跑長途車輛，有很好的節(jié)能、減排效果。但其熱源取自發(fā)動機的冷卻液，在汽車初駛階段或者環(huán)境溫度低時，系統(tǒng)溫度本身就不高，用其來加熱進入發(fā)動機的空氣，效果不十分理想，尤其是我國北部地區(qū)的冬季，氣溫常常低至-20°C以下，光是怠速熱車至40°C就需要15分鐘以上，且該熱車階段需要較濃的混合氣而很費油，尤其是有采暖功能的公交車輛，需要增加燃油消耗量來支持采暖，與此同時，尾氣的熱能卻沒利用而浪費掉了。專利號為201410073161.3的發(fā)明專利申請文件公開了一種利用汽車尾氣廢熱來提高空氣溫度及系統(tǒng)工作溫度而節(jié)能減排的子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)是在201310325748.4的基礎(chǔ)上，增加液泵、傳熱介質(zhì)儲存盒、廢熱收集器、增壓風(fēng)扇、切換廢熱或熱的“冷卻液”兩熱源用的電動比例閥并將“單回路”空氣熱交換器變?yōu)椤半p回路”熱交換器，利用尾氣廢熱來提升空氣溫度和系統(tǒng)工作溫度，解決了專利號為:201310325748.4的發(fā)明專利在汽車初駛階段及系統(tǒng)工作溫度低時效果不佳的問題，該發(fā)明專利特別適合于環(huán)境溫度低及有采暖功能的公交車輛。上述兩個發(fā)明專利在環(huán)境溫度高且有大的動力需求時，空氣熱交換器有“熱惰性”存在，動力提升時間稍長。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是公開一種利用發(fā)動機尾氣廢熱使系統(tǒng)溫度盡快提升至80-84°C左右并保持之；并使進入發(fā)動機的空氣升溫、調(diào)溫至56-76°C ;進氣口放置在冷凝器旁側(cè)以便降低空氣熱交換器的“熱惰性”;在動力有大的需求時，停止空氣升溫、調(diào)溫，在節(jié)氣門開度達到70%以上時，啟動增壓風(fēng)扇使進氣管道增壓，如果車輛正在制冷，則利用“冷氣”使空氣快速降溫，可提高動力性。
[0004]本發(fā)明解決技術(shù)問題的方案是:利用燃油隨著溫度的提高，其揮發(fā)性也提高的特性，由調(diào)溫模塊E⑶控制:通過回收汽車尾氣廢熱能量對系統(tǒng)溫度盡快提升至80-84?左右并保持之；對進入發(fā)動機的空氣溫度盡快提升至56-76°C，使發(fā)動機盡快工作在最佳狀態(tài)。當系統(tǒng)溫度達到80°C、環(huán)境溫度低需采暖時該溫度達到84°C后，液泵停轉(zhuǎn)，傳熱介質(zhì)靠虹吸回流至儲存盒而停止回收廢熱。用裝在內(nèi)循環(huán)管路內(nèi)的電動比例閥分流的熱的“冷卻液”提供熱能對空氣調(diào)溫至設(shè)定的56-76?溫度范圍內(nèi)。對動力有一般需求時，可通過降低空氣溫度檔位解決；有大的動力需求(比如:要超車)時，可將空氣溫度檔位撥至零檔，此時停止了對空氣的調(diào)溫，如果此時使用制冷，就利用該冷氣對空氣快速降溫，且在節(jié)氣門開度達到70%以上時，進氣管道內(nèi)的增壓風(fēng)扇啟動，使進氣管道增壓而提升了動力性。另外，為使系統(tǒng)溫度盡快提升至80-84?左右并保持之，還需在外循環(huán)管路增設(shè)一個電動閘閥，用以調(diào)節(jié)外循環(huán)管路的流量，即調(diào)節(jié)冷凝器的散熱效果，以便使系統(tǒng)溫度盡快達到80-84?左右并保持之。
[0005]發(fā)動機系統(tǒng)溫度的升溫、調(diào)溫控制:由傳熱介質(zhì)及其儲存盒、管路、廢熱收集器、液泵、電動閘閥I及其限位開關(guān)、繼電器1、繼電器2、調(diào)溫模塊ECU、溫度傳感器1、冷卻液熱交換器構(gòu)成。液泵的進水口放置在儲存盒底部，回水口放置在儲存盒上蓋處，在液泵停轉(zhuǎn)時由于傳熱介質(zhì)有落差而能產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象。廢熱收集器裝在排氣歧管處，以便收集尾氣的廢熱；電動閘閥I放置在外循環(huán)管路內(nèi)，以便控制、調(diào)節(jié)外循環(huán)的流量。溫度傳感器I裝在內(nèi)循環(huán)管路內(nèi)，以便檢測系統(tǒng)溫度，可與原車共享。繼電器I和繼電器2的常開觸點串接在兩個冷凝器風(fēng)扇饋電回路內(nèi)，以便更精確的控制兩風(fēng)扇。由ECU控制:發(fā)動機啟動5秒后，檢測溫度傳感器I所表達的系統(tǒng)工作溫度，若低于75°C，液泵啟動將廢熱收集器回收的熱能傳送給內(nèi)循環(huán)管路中的冷卻液熱交換器對冷卻液升溫；當系統(tǒng)溫度達到80°C (采暖時達到84°C )并保持了 10秒時液泵停轉(zhuǎn)，傳熱介質(zhì)靠虹吸現(xiàn)象回流至儲存盒而停止回收廢熱；當系統(tǒng)溫度低于75°C并保持了 100秒，液泵重新啟動而再次回收廢熱。當系統(tǒng)溫度低于77°C時，電動閘閥I關(guān)閉，此時只有內(nèi)循環(huán)，沒有外循環(huán)；當系統(tǒng)溫度達到77 °C并保持了 2秒，ECU控制電動閘閥I的電機正向旋轉(zhuǎn)2秒鐘左右，使變比為50—60/1的閘閥I打開一小部分，閥片開度約為10%，即開始小部分外循環(huán)，當系統(tǒng)溫度達到78°C并保持了 10秒，E⑶控制該電機正向旋轉(zhuǎn)2秒，即閘閥I的開度約為30%，外循環(huán)的流量大了些，外循環(huán)流量的加大會使冷凝器的散熱效果加大；當系統(tǒng)溫度達到79°C并保持了 10秒，ECU控制該電機正向旋轉(zhuǎn)2秒，使閘閥I的開度約為50% ;當系統(tǒng)溫度達到80°C并保持了 10秒，ECU控制電機正向旋轉(zhuǎn)(大約5秒)直至觸動限位開關(guān)為止，此時電動閘閥I全部打開，是外循環(huán)的最大流量；當系統(tǒng)溫度達到81V并保持了 2秒，繼電器I的常開觸點閉合，使左側(cè)冷凝器風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)而增加散熱效果；當系統(tǒng)溫度達到83°C并保持了 2秒，繼電器2的常開觸點閉合，使右側(cè)冷凝器風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)。溫度高于83°C是恢復(fù)了原設(shè)計。當系統(tǒng)溫度回落至某一溫度并保持了 100秒，電動閘閥I和冷凝器風(fēng)扇要恢復(fù)該溫度相對應(yīng)的工作狀態(tài)，比如:系統(tǒng)溫度從84°C回落至79°C并保持了 100秒時，E⑶控制:繼電器I和繼電器2動作，兩風(fēng)扇停轉(zhuǎn)，電機反向旋轉(zhuǎn)5秒，電動閘閥I閥片的開度約為50% ;以此類推。為了增加熱交換效果，冷卻液熱交換器的內(nèi)、外交換界面呈雙面齒形。ECU在發(fā)動機啟動5秒后開始工作，在發(fā)動機停轉(zhuǎn)50秒后停止工作。
[0006]進入發(fā)動機的空氣之升溫、調(diào)溫控制:由電動比例閥及其限位開關(guān)、雙回路空氣熱交換器、增壓風(fēng)扇、電動閘閥2、溫度傳感器2、溫度檔位開關(guān)、溫度數(shù)字表構(gòu)成。電動比例閥裝在內(nèi)循環(huán)管路內(nèi)，以便調(diào)節(jié)內(nèi)循環(huán)冷卻液流經(jīng)空氣熱交換器和內(nèi)循環(huán)管路之流量比例；雙回路空氣熱交換器裝在空氣濾清器與進氣歧管間的進氣管道內(nèi)，以便對空氣調(diào)溫；增壓風(fēng)扇裝在空氣熱交換器前側(cè)，以便給進氣管道增壓提升動力；電動閘閥2裝在制冷管路與雙回路空氣熱交換器間的管路中，以便給空氣快速降溫；溫度傳感器2放置在空氣熱交換器與進氣歧管間的管道內(nèi)，以便檢測空氣溫度；溫度檔位開關(guān)