專利名稱：一種兼有泵功能的發(fā)動(dòng)機(jī)低溫冷啟動(dòng)用電熱預(yù)熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種兼有泵功能的機(jī)動(dòng)車低溫冷啟動(dòng)用電熱預(yù)熱器，主要用于機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)及其它內(nèi)燃機(jī)在低溫環(huán)境下的預(yù)熱，屬機(jī)動(dòng)車電熱器領(lǐng)域。
在北方寒冷地區(qū)，冬季氣溫可達(dá)零下20-30℃甚至更低。而一般情況下，當(dāng)氣溫低于零下10℃時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)就會(huì)發(fā)生困難，這主要是因?yàn)椋蜏貢r(shí)機(jī)油粘度增大致使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)阻力增大，發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)不到最低的起動(dòng)轉(zhuǎn)數(shù)，及燃油如汽油、柴油在低溫下凝結(jié)而不能霧化燃燒等原因。在低溫下發(fā)動(dòng)機(jī)即使能夠啟動(dòng)也需要較長(zhǎng)時(shí)間(一般要10-20分鐘)的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)預(yù)熱，耗時(shí)耗油；特別是低溫下冷啟動(dòng)由于潤(rùn)滑不好，及轉(zhuǎn)數(shù)忽高忽低會(huì)加劇發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損，已有研究資料表明，在5℃時(shí)冷啟動(dòng)一次發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損量相當(dāng)于行車幾十公里，所以低溫下發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)要預(yù)熱。
傳統(tǒng)的預(yù)熱方法是用汽油噴燈加熱，這種方法很不安全，而且現(xiàn)代機(jī)動(dòng)車(特別是小型車)結(jié)構(gòu)日益緊湊已使這種方法無(wú)法使用。近年來(lái)，隨著電熱技術(shù)的進(jìn)步，在各個(gè)領(lǐng)域大量使用了電熱器，它使用一般民用電通過(guò)電熱器來(lái)產(chǎn)生熱量，具有方便、省力、安全的優(yōu)點(diǎn)，完全可以應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)低溫冷啟動(dòng)的預(yù)熱，近年來(lái)出現(xiàn)的發(fā)動(dòng)機(jī)電熱預(yù)熱器已有好幾種，有些已申請(qǐng)了中國(guó)專利，如88215278 9320384294205459 94229371等，其實(shí)它們的結(jié)構(gòu)差別很小，基本是在裝有電熱元件的腔體上設(shè)有兩個(gè)口用于進(jìn)出水，靠對(duì)流循環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)加熱。從理論上講，由于微、小、中型機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)的重量一般均在80-150kg之間，而其主要材料鋼、鑄鐵和鋁的比熱在0.15-0.17之間，所以通過(guò)容量1500W的電熱元件完全可以在30分的時(shí)間內(nèi)把它從零下20℃左右加熱到足夠高的溫度，如10-20℃以上，以實(shí)現(xiàn)較高溫度下的冷啟動(dòng)。但目前已有的這類預(yù)熱裝置還過(guò)于簡(jiǎn)陋，有明顯的缺陷和問(wèn)題，因此在實(shí)際使用中還不能達(dá)到很好地預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)的目的。
現(xiàn)代機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)一般由水泵、節(jié)溫器、出、回水管、散熱器和旁通管等組成，冷卻水的循環(huán)方式由節(jié)溫器控制，水溫低時(shí)，節(jié)溫器關(guān)閉，冷卻水走旁通管在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)小循環(huán)，減小散熱；當(dāng)水溫升高到一定溫度(一般80-90℃)時(shí)，節(jié)溫器才遂漸打開，冷卻水走散熱器大循環(huán)而散熱。發(fā)動(dòng)機(jī)的另一個(gè)冷卻水回路是曖風(fēng)回路，它是為駕駛室暖風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)提供熱源而設(shè)置的，一般獨(dú)立于冷卻系統(tǒng)。
由于散熱器和節(jié)溫器的存在，電熱預(yù)熱器不能裝于大循環(huán)上；由于小循環(huán)管徑小，各種發(fā)動(dòng)機(jī)的小循環(huán)的結(jié)構(gòu)又很大的差別，所以也不能裝在小循環(huán)上。由于暖風(fēng)回路是獨(dú)立的回路，各種發(fā)動(dòng)機(jī)暖風(fēng)回路的結(jié)構(gòu)又基本相間，所以，近年來(lái)所出現(xiàn)的電熱預(yù)熱器均裝于暖風(fēng)回路上，靠對(duì)流循環(huán)傳熱，而安裝的方法或是串聯(lián)或是并聯(lián)。
通過(guò)對(duì)現(xiàn)代機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻及暖風(fēng)回路的分析，就會(huì)明顯地發(fā)現(xiàn)近年來(lái)所出現(xiàn)的各種電熱預(yù)熱器的缺陷和問(wèn)題。當(dāng)預(yù)熱器與曖風(fēng)回路串聯(lián)聯(lián)接時(shí)，由于暖風(fēng)管路較長(zhǎng)，而對(duì)流壓頭又很小，至多10-20mm水柱，所以冷卻水循環(huán)速率很低，一方面預(yù)熱器端已沸騰，而發(fā)動(dòng)機(jī)端并不熱，甚至對(duì)有些發(fā)動(dòng)機(jī)，流過(guò)的有限的熱水，由于溫度過(guò)高還會(huì)使節(jié)溫器打開，熱水流向散熱器，完全達(dá)不到加熱發(fā)動(dòng)機(jī)的目的。當(dāng)預(yù)熱器與曖風(fēng)回路并聯(lián)聯(lián)接時(shí)(預(yù)熱器出水口通過(guò)三通聯(lián)發(fā)動(dòng)機(jī)曖風(fēng)出水管，預(yù)熱器進(jìn)水口或聯(lián)發(fā)動(dòng)機(jī)放水口，或聯(lián)散熱器放水口)。并聯(lián)聯(lián)接雖縮短了循環(huán)回路的長(zhǎng)度，改進(jìn)了傳熱的效果，但由于對(duì)流壓頭并沒(méi)有增加，所以這種改進(jìn)是非常有限的，實(shí)際使用表明，一方面預(yù)熱器端還會(huì)沸騰，節(jié)溫器仍會(huì)打開，另一方面，還會(huì)產(chǎn)生新問(wèn)題，即，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行以后，原來(lái)不通水的發(fā)動(dòng)機(jī)放水口和散熱器放水口成了新的冷卻水通道——從發(fā)動(dòng)機(jī)放水口出來(lái)的冷卻水沒(méi)有冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)因而是涼的，并混入曖風(fēng)回路，或，從發(fā)動(dòng)機(jī)出來(lái)的熱的冷卻水會(huì)直接進(jìn)入散熱器放水口，而后又直接返回了發(fā)動(dòng)機(jī)而沒(méi)有經(jīng)過(guò)散熱器散熱。這樣的預(yù)熱器(及其聯(lián)接方式)會(huì)帶來(lái)較嚴(yán)重的問(wèn)題，用戶或不明白或沒(méi)有引起重視，這些問(wèn)題的表現(xiàn)是，暖風(fēng)不熱，而發(fā)動(dòng)機(jī)水溫又會(huì)過(guò)高沸騰，即俗稱的“開鍋”；而發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部冷卻水循環(huán)方式的破壞，會(huì)使某些機(jī)件冷卻不良，引起較嚴(yán)重的磨損。
本實(shí)用新型的目的是提出一種兼有泵功能的發(fā)動(dòng)機(jī)低溫冷啟動(dòng)用電熱預(yù)熱器，它是為消除上述的預(yù)熱器的缺陷和問(wèn)題面提出，其中的泵的功能的引入使其能直接串聯(lián)聯(lián)接在暖風(fēng)回路上，并能提供足夠高的壓頭來(lái)提高冷卻水的循環(huán)速率。由于其壓頭大大高于對(duì)流壓頭，因此這種強(qiáng)制循環(huán)傳熱，既可以高效、快速地加熱發(fā)動(dòng)機(jī)，而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行以后，又完全不改變發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的循環(huán)方式，這樣就可以消除目前各種電熱預(yù)熱器的一切缺陷和問(wèn)題。
本實(shí)用新型通過(guò)下述的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)其目的。這個(gè)預(yù)熱器由端面板、筒、進(jìn)水口、出水口、電熱元件、電熱元件接線端子、葉輪、機(jī)械密封、機(jī)械密封座、軸及電機(jī)等構(gòu)成，其中葉輪、機(jī)械密封、機(jī)械密封座、軸和電機(jī)是本實(shí)用新型所增加的。本方案的特征是，兩個(gè)相對(duì)并分開一定距離的端面板及聯(lián)接這兩個(gè)端面板的一段筒圍成一個(gè)殼體，一個(gè)端面板上安裝機(jī)械密封座及安裝在機(jī)械密封座上的機(jī)械密封，軸穿過(guò)機(jī)械密封，其在殼體內(nèi)側(cè)一端安裝葉輪，外側(cè)的一端安裝電機(jī)，軸也是電機(jī)的軸，端面板、筒、機(jī)械密封座、機(jī)械密封和軸構(gòu)成密閉殼體，只有殼體上的進(jìn)水口、出水口與外界相通，其中進(jìn)水口設(shè)在另一側(cè)端面板上并正對(duì)著軸的中心也即葉輪的中心，出水口設(shè)在筒的上部，也可以設(shè)在靠近筒的上部的端面板上，從軸的中心開始軸的外側(cè)是葉輪和機(jī)械密封，再向外側(cè)與筒之間是圍繞葉輪和機(jī)械密封布置的并與其有一定間隙的電熱元件，再向外是筒，電熱元件可以是半環(huán)狀、環(huán)狀或螺旋狀等形狀的，可以是一圈至幾圈，電熱元件的接線端子從筒上部或靠近筒上部的端面板處引出。以上方案說(shuō)明，本方案不是泵與預(yù)熱器的簡(jiǎn)單的串聯(lián)組合，而是有機(jī)的組合。
以下結(jié)合附圖來(lái)具體說(shuō)明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，


圖1是其沿軸中心線剖開的結(jié)構(gòu)示意圖，共由11部分組成，1筒、2端面板、3進(jìn)水口、4出水口、5電熱元件、6電熱元件引出端(接線柱)、7葉輪、8機(jī)械密封、9機(jī)械密封座、10電機(jī)及11軸。
本實(shí)用新型的工作原理為，接通預(yù)熱器電源后電熱管和電機(jī)開始工作，電機(jī)通過(guò)軸驅(qū)動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，冷卻水被葉輪從進(jìn)水口吸入，經(jīng)葉輪被離心力(如果采用離心式葉輪的話)甩向筒形成泵的壓頭，在經(jīng)過(guò)電熱元件表面時(shí)，冷卻水被加熱，被加熱的冷卻水在泵的壓頭的推動(dòng)下由出水口排出而流向發(fā)動(dòng)機(jī)，因而也把熱量傳給了發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)過(guò)這樣不斷的連續(xù)過(guò)程即可完成發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)熱。
本實(shí)用新型可以產(chǎn)生的積極效果包括，1、安裝簡(jiǎn)便，可直接串聯(lián)在發(fā)動(dòng)機(jī)暖風(fēng)管上，而不再需要做其它的改動(dòng)；2、冷卻水循環(huán)速率加快，預(yù)熱器端不再因循環(huán)不暢而沸騰；3、出水溫度降低，預(yù)熱過(guò)程中熱損失減小；4、節(jié)溫器在預(yù)熱過(guò)程中一直關(guān)閉，冷卻水不會(huì)流向散熱器，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)熱效果；5、發(fā)動(dòng)機(jī)各部位溫升均衡；6、消除了前述的暖風(fēng)不熱，而發(fā)動(dòng)機(jī)水溫又會(huì)過(guò)高的問(wèn)題。
下面說(shuō)明一個(gè)實(shí)施例，這個(gè)實(shí)施例是根據(jù)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理為中、小、微型汽車設(shè)計(jì)制作的。
圖2是其沿軸中心線剖開的結(jié)構(gòu)示意圖，主要由1筒、2端面板、3進(jìn)水口、4軸、5葉輪、6機(jī)械密封、7機(jī)械密封座、8電機(jī)、9電熱管、10電熱管接線端子及11出水口組成。其筒的形狀為圓形，其中的電熱管為螺旋兩圈結(jié)構(gòu)。入水口垂直于端面板，出水口在筒上部，垂直于筒，另外增加了接線合，其中有12雙向電源線用插座、13熱保護(hù)器等，接線合由安裝機(jī)械密封座的端面板與14后蓋板圈成，后蓋板同時(shí)也把電機(jī)和機(jī)械密封座順序壓在端面板上固定，端面板和機(jī)械密封座之間用O形圈密封，螺釘15用于把整個(gè)預(yù)熱器固定在機(jī)動(dòng)車上。雙向電源線用插座會(huì)使預(yù)熱器使用方便，熱保護(hù)器在電機(jī)出現(xiàn)故障或暖風(fēng)回路不通時(shí)自動(dòng)斷開電源，起保護(hù)作用。
實(shí)施例的主要參數(shù)為，筒的直徑114mm，筒的長(zhǎng)度45mm；其電熱管額定電壓220V(交流)，額定功率1300W；電機(jī)額定電壓220V(交流)，額定輸出功率15W，轉(zhuǎn)數(shù)1500轉(zhuǎn)/分；熱保護(hù)器的斷開溫度80℃。預(yù)熱器的性能參數(shù)為，熱功率約1200W，泵壓頭150mm水柱，流量約4升/分。
這個(gè)預(yù)熱器被裝在一臺(tái)天津夏利TJ7100U轎車上試用，發(fā)動(dòng)機(jī)重量92kg。在零下20℃的氣溫環(huán)境中將汽車放置10小時(shí)，測(cè)得此時(shí)冷卻水(不凍液)的溫度為零下20℃，表明發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度為零下20℃。接通預(yù)熱器電源進(jìn)行預(yù)熱，連續(xù)測(cè)量預(yù)熱器進(jìn)、出水口溫度差，平均約為5℃，表明冷卻液循環(huán)傳熱良好，發(fā)動(dòng)機(jī)加熱均勻。隨后進(jìn)出水口溫度同時(shí)逐漸升高，25分鐘后分別達(dá)到25和30℃，斷開預(yù)熱器電源起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，一次起動(dòng)成功，1分鐘后即可平穩(wěn)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)水溫表指示水溫已升高，并達(dá)到平時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)并中低速運(yùn)轉(zhuǎn)10-15分鐘后的水平，證明使用本預(yù)熱器達(dá)到了預(yù)熱的目的。此過(guò)程中，散熱器溫度沒(méi)有明顯升高，證明節(jié)溫器是關(guān)閉的、并此部分的熱損失很小。在隨后進(jìn)行的汽車道路行駛試驗(yàn)中，憑試驗(yàn)人員的主觀感覺(jué)，沒(méi)有體驗(yàn)出暖風(fēng)熱量有減小，表明安裝預(yù)熱器對(duì)暖風(fēng)系統(tǒng)沒(méi)有明顯的影響。
實(shí)施例證明，本實(shí)用新型可以達(dá)到其發(fā)明目的和積極效果。
權(quán)利要求1.本實(shí)用新型是關(guān)于一種兼有泵功能的發(fā)動(dòng)機(jī)低溫冷啟動(dòng)用電熱預(yù)熱器，它由端面板、筒、進(jìn)水口、出水口、電熱元件、電熱元件接線端子、葉輪、機(jī)械密封、機(jī)械密封座、軸及電機(jī)等構(gòu)成，其特征是，兩個(gè)相對(duì)并分開一定距離的端面板及聯(lián)接這兩個(gè)端面板的一段筒圍成一個(gè)殼體，一個(gè)端面板上安裝機(jī)械密封座及安裝在機(jī)械密封座上的機(jī)械密封，軸穿過(guò)機(jī)械密封，其在殼體內(nèi)側(cè)一端安裝葉輪，外側(cè)的一端安裝電機(jī)，端面板、筒、機(jī)械密封座、機(jī)械密封和軸構(gòu)成密閉殼體，只有殼體上的進(jìn)水口、出水口與外界相通，葉輪和機(jī)械密封的外側(cè)與筒之間圍繞布置電熱元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所規(guī)定的一種兼有泵功能的發(fā)動(dòng)機(jī)低溫冷啟動(dòng)用電熱預(yù)熱器，其特征是，其軸也是電機(jī)的軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所規(guī)定的一種兼有泵功能的發(fā)動(dòng)機(jī)低溫冷啟動(dòng)用電熱預(yù)熱器，其特征是，其進(jìn)水口在另一個(gè)端面板上并正對(duì)著軸的中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所規(guī)定的一種兼有泵功能的發(fā)動(dòng)機(jī)低溫冷啟動(dòng)用電熱預(yù)熱器，其特征是，其出水口在筒的上部或靠近筒的上部的端面板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所規(guī)定的一種兼有泵功能的發(fā)動(dòng)機(jī)低溫冷啟動(dòng)用電熱預(yù)熱器，其特征是，電熱元件接線端子從筒上部或靠近筒上部的端面板處引出。
專利摘要本實(shí)用新型是關(guān)于一種兼有泵功能的發(fā)動(dòng)機(jī)低溫冷啟動(dòng)用電熱預(yù)熱器,主要用于機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫下的預(yù)熱,屬機(jī)動(dòng)車電熱器領(lǐng)域。發(fā)明的目的是解決沒(méi)有泵功能的類似裝置所存在的循環(huán)不暢、預(yù)熱效果差等問(wèn)題。其技術(shù)特征是,在殼體一端面板上安裝機(jī)械密封,軸穿過(guò)機(jī)械密封,并在殼內(nèi)一端裝葉輪,殼外一端安裝電機(jī),葉輪與殼體的筒之間圍繞安裝電熱元件。本實(shí)用新型具有安裝簡(jiǎn)便、預(yù)熱快、不改變發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)循環(huán)方式,及不降低暖風(fēng)發(fā)熱量等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F02N19/04GK2319992SQ97230979
公開日1999年5月19日 申請(qǐng)日期1997年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月21日
發(fā)明者于昊昱, 衣美鳳 申請(qǐng)人:于昊昱