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(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域，是一種汽車用顯效節(jié)能、減排、環(huán)保子系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
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[0002]在當(dāng)今人們追求方便、快捷、交通發(fā)達(dá)的時(shí)代，汽車成為國內(nèi)外重要的、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，大約價(jià)值五萬億元人民幣。然而資料顯示:已經(jīng)探明的世界石油儲(chǔ)量僅夠使用百年左右?，F(xiàn)在正處在世界性能源緊缺階段，尤其是我國，情況更為嚴(yán)重:即我國是石油進(jìn)口大國，約一半的石油要依靠進(jìn)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(jià)格至少翻一番。燃油價(jià)格成為左右物價(jià)的重要因素之一。自內(nèi)燃機(jī)問世以來，就存在熱效率不高問題，即使利用目前最先進(jìn)的供油技術(shù)一一電噴式供油，熱效率也只能達(dá)到38%左右，即絕大部分燃油沒做有用功，這同時(shí)還存在尾氣排放超標(biāo)、污染大氣環(huán)境等問題，尤其是我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到“汽車尾氣是造成陰霾天氣的重要原因”的情況下，更是應(yīng)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:I)初期行駛階段或者環(huán)境溫度低時(shí)，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)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即霧化不良而不能充分燃燒，熱效率低下還易產(chǎn)生積碳，影響發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。2)系統(tǒng)溫度升溫慢，且節(jié)溫器一般從60°C開啟而有了外循環(huán)，在環(huán)境溫度低于0°C以下時(shí)還存在過度冷卻問題，例如:用某款國產(chǎn)引進(jìn)型轎車實(shí)測，在環(huán)境溫度為_10°C，以每小時(shí)70公里時(shí)速勻速行駛I小時(shí)，系統(tǒng)溫度只能達(dá)到61°C。這就因系統(tǒng)溫度低而費(fèi)油且對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑不利，尤其是:環(huán)境溫度低于_20°C時(shí)的熱車階段及初駛階段，其耗油量特別高。專利號(hào)為201310325748.4的發(fā)明專利申請(qǐng)文件，公開了一種提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣霧化水平的節(jié)能減排裝置，主要由電動(dòng)三通比例閥、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、可調(diào)式風(fēng)擋構(gòu)成，利用熱的冷卻液之熱能將進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣(以下稱空氣)升溫、調(diào)溫至51-75°C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(dòng)機(jī)在這兩個(gè)溫度狀態(tài)下，燃油分子的熱運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，使霧化后的燃油原本呈微小顆粒狀態(tài)而現(xiàn)在呈單個(gè)分子狀態(tài)，這就易與空氣中的氧分子充分混合，達(dá)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的冷卻液，在汽車初駛階段或者環(huán)境溫度低時(shí)，系統(tǒng)溫度本身就不高，用其來加熱進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)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，單是怠速熱車至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(fèi)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(shí)，尾氣的熱能卻沒利用而浪費(fèi)掉了。專利號(hào)為201410073161.3的發(fā)明專利申請(qǐng)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，增加液栗、傳熱介質(zhì)及其儲(chǔ)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(dòng)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(hào)為:201310325748.4的發(fā)明專利在汽車初駛階段及環(huán)境溫度低時(shí)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(gè)發(fā)明專利美中不足的是:在環(huán)境溫度高且有大的動(dòng)力需求時(shí)，空氣熱交換器有“熱惰性”存在，動(dòng)力提升時(shí)間稍長;另外還可能存在:加裝的可調(diào)式風(fēng)擋沒有放置空間而無法安裝問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是公開一種汽車高效節(jié)能減排子系統(tǒng)。
[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)性能也提高的原理，通過回收發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣廢熱加上發(fā)動(dòng)機(jī)本身的熱量，使系統(tǒng)溫度盡快提升至最佳溫度，一般是84-87°C并保持之;并使進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣升溫、調(diào)溫至56-75°C。燃油在這兩個(gè)溫度狀態(tài)下，燃油分子的熱運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，由溫度較低時(shí)的微小顆粒狀態(tài)變?yōu)閱蝹€(gè)分子狀態(tài)，這就易于空氣中的氧分子充分混合，使混合氣呈極好的霧化狀態(tài)而能充分燃燒，充分燃燒必然能提高熱效率而節(jié)能減排，同樣的動(dòng)力輸出，可用較少的燃油完成。一般的動(dòng)力需求可以通過調(diào)整溫度檔位解決，對(duì)動(dòng)力有特大的需求(比如:要快速超車或者上長坡)時(shí)，停止熱液對(duì)空氣升溫；如果車輛正在制冷，則利用“冷氣”使空氣快速降溫；在節(jié)氣門開度達(dá)到60 %以上時(shí)，啟動(dòng)增壓風(fēng)扇給進(jìn)氣管道增壓。將進(jìn)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”；在外循環(huán)管路內(nèi)加裝電動(dòng)球閥來代替可調(diào)式風(fēng)擋，通過精確控制球閥的開度來控制冷卻液外循環(huán)回路流量，即控制了外循環(huán)的散熱效果并與冷凝器風(fēng)扇相配合，進(jìn)而控制了系統(tǒng)溫度和空氣溫度。
[0005]發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)溫度的升溫、調(diào)溫控制:由傳熱介質(zhì)及其儲(chǔ)存盒、液栗、廢熱收集器、冷卻液熱交換器、電動(dòng)球閥①、電動(dòng)球閥②(有全車采暖功能的才有)、傳熱介質(zhì)溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器(可與原車共享)、車廂溫度傳感器(有全車采暖功能的才有)、繼電器①、繼電器②、采暖熱交換器(有全車采暖功能的才有)、連接各部件的管路和線束、調(diào)溫模塊ECU、檔位開關(guān)、溫度數(shù)字顯示屏及原車的水栗、節(jié)溫器、暖風(fēng)水箱、冷凝器左、右風(fēng)扇構(gòu)成。液栗及儲(chǔ)存盒的安裝位置要低于廢熱收集器，液栗的進(jìn)水口放置在儲(chǔ)存盒底部，回水口放置在儲(chǔ)存盒上蓋處，以便在液栗停轉(zhuǎn)時(shí)由于傳熱介質(zhì)有落差可產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象能全部回流至儲(chǔ)存盒而停止回收廢熱。廢熱收集器裝在排氣歧管處以便收集廢熱，在液栗轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳熱介質(zhì)由儲(chǔ)存盒流經(jīng)液栗、廢熱收集器、冷卻液熱交換器，再回流至儲(chǔ)存盒，將廢熱收集器收集到的廢熱傳給流經(jīng)冷卻液熱交換器的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)循環(huán)冷卻液，該熱量與發(fā)動(dòng)機(jī)本身的熱量共同提升發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度，即系統(tǒng)溫度。傳熱介質(zhì)溫度傳感器放置在回水口附近，以便檢測傳熱介質(zhì)的回水溫度。冷卻液溫度傳感器裝在內(nèi)循環(huán)管路內(nèi)(可與原車共享)，以便檢測系統(tǒng)溫度。繼電器①和繼電器②的常開觸點(diǎn)串接在兩個(gè)冷凝器風(fēng)扇饋電回路內(nèi)，以便精確控制兩風(fēng)扇。電動(dòng)球閥①串接在冷凝器回路內(nèi)，以便控制冷卻液流經(jīng)冷凝器的流量。電動(dòng)球閥
②串接在車輛采暖熱交換器回路內(nèi)，以便給車輛采暖(注:沒有采暖功能的車輛則沒有該回路)。電動(dòng)球閥①和電動(dòng)球閥②的最大旋轉(zhuǎn)角度為90°，由其兩端的限位開關(guān)保證之。車廂空氣溫度傳感器放置在車廂內(nèi)，以便檢測車廂內(nèi)的溫度。繼電器①和繼電器②、調(diào)溫模塊ECU放置在電器控制盒內(nèi)；溫度檔位開關(guān)和溫度數(shù)字顯示屏放置在駕駛室內(nèi)，以便監(jiān)視和調(diào)整溫度及其檔位。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，水栗隨之旋轉(zhuǎn)。若系統(tǒng)溫度低于節(jié)溫器的開啟溫度，則只有內(nèi)循環(huán)，沒有外循環(huán)。當(dāng)系統(tǒng)溫度達(dá)到節(jié)溫器的開啟溫度，節(jié)溫器則打開了外循環(huán)通路，但只有電動(dòng)球閥①或電動(dòng)球閥②有了開度才能有外循環(huán)，以便通過精確控制這兩個(gè)電動(dòng)球閥來達(dá)到精確控制外循環(huán)流量，廢熱收集回路收集來的廢熱和發(fā)動(dòng)機(jī)自身的熱量共同使系統(tǒng)溫度盡快達(dá)到84-87°C并保持之。在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，由調(diào)溫模塊ECU控制:(一)回收廢熱的控制:若冷卻液溫度傳感器檢測到的系統(tǒng)溫度低于84°C并保持了 10秒(注:延時(shí)是為了減少動(dòng)作頻率，以下同)時(shí)，液栗啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，傳熱介質(zhì)從儲(chǔ)存盒流經(jīng)液栗、廢熱收集器、冷卻液熱交換器后又回流至儲(chǔ)存盒，如此循環(huán)不已，將廢熱收集器收集到的熱能源源不斷的傳輸給流經(jīng)冷卻液熱交換器的內(nèi)循環(huán)冷卻液，該廢熱與發(fā)動(dòng)機(jī)本身的熱量共同使系統(tǒng)溫度快速提升。當(dāng)系統(tǒng)溫度達(dá)到86°C并保持了 10秒時(shí)，液栗停轉(zhuǎn)，傳熱介質(zhì)靠虹吸現(xiàn)象全部回流至儲(chǔ)存盒而停止回收廢熱。當(dāng)系統(tǒng)溫度低于84°C并保持了 100秒時(shí)，液栗重新啟動(dòng)而繼續(xù)回收廢熱，當(dāng)系統(tǒng)溫度達(dá)到86°C并保持10秒時(shí)，液栗就又一次停轉(zhuǎn)，如此循環(huán)不已；為了防止