醇類燃油電動泵的設置方法

2023-07-08 04:18:36 2

專利名稱：醇類燃油電動泵的設置方法
技術領域：
本發明涉及甲醇發動機燃料供應方法與裝置，尤其是內置式燃料泵的設置方法與
>J-U裝直。
背景技術：
內置式的燃油泵是電噴系統中提供車輛燃料供應的動力。2009年7月2日國家標準化管理委員會發布公告稱，《車用甲醇汽油(M85)》標準正式批准頒布並實施。據了解，該 標準是甲醇汽油的首個產品標準。甲醇汽油(如M85、M60以上)或單一的純甲醇(M100)是代替汽油的經濟燃料，甲醇汽油或單一的純甲醇與另一種醇類燃料(乙醇汽油)完全可在現有汽車發動機上使用。即現有汽車完全可以使用單一甲醇燃料驅動，而僅在冷車啟動時使用少量汽油啟動助燃；使用甲醇汽油或另一種醇類燃料乙醇汽油的燃油供應是與現有的汽車電噴和燃油供應系統相通的，即均採用結構完全相同的內置式燃油電動泵。此外，山西、武漢等地已經開始大規模採用單一燃料甲醇運用於計程車，以緩解日益上升的汽油價格——計程車承包人已經無法承受燃油成本。由於甲醇為弱導電的極性溶劑，其中又不可避免含水份，所以有理論認為甲醇易受氧化脫氫而成甲醛，故內置式燃油泵在甲醇內受到的腐蝕遠多於在汽油內，實用中的甲醇泵離理想的要求還具有很大的差距；其主要表現在加電工作時會產生粘稠狀物質，極易堵塞濾網和噴油嘴。在實用中還發現甲醇通電後很容易變色，這都是電解腐蝕而導致的問題，甲醇在汽車上的使用過程中，要與油箱裡燃油泵內的電源端子，碳刷，換向器等直接相浸泡接觸，故使用中內置式燃料泵的導電體會使甲醇燃料產生極其嚴重的電解化學反應，嚴重腐蝕燃料，及燃料輸送泵，使其基本到了無法正常使用的程度；其主要表現加電工作時會產生甲醛、甲酸，甲酸銅以及粘稠狀物質，並使甲醇嚴重變色變味，其電解後的生成物極易堵塞濾網和噴油嘴及損壞油位傳感器，其中的甲酸，甲醛燃燒後會使汽車氧傳感器慢性中毒，並且甲醛的排放還會嚴重汙染環境，有報導甲醇發動機的廢氣排出使草木皆枯萎；總體而言，甲醇發動機不能正常工作的機理是眾說紛紜。徐春良的文章「高比例甲醇汽油對電動燃料泵的腐蝕性分析」中給出了多種腐蝕現象描述(參見http://www. docin. com/p-69691304. html),其論述在甲醇中水和氧氣的存在對工作中的銅(包括銅線和銅換向器)有腐蝕作用，甲醇的變色是因為銅(電解後)氧化生成的二價銅離子，他根據甲醇泵工作電流與工作電壓以及甲醇泵工作流量與使用汽油燃料時的對比試驗，做了仔細分析和研究但仍未得出一種能夠解決甲醇泵腐蝕問題的工作方案。方林焱的CN200720306381提出耐醇類腐蝕的雙陽極電子噴射燃油泵，似乎揭示了甲醇內存在著複雜的電化學腐蝕，故提出泵殼外面加第二陽極，在第一陽極與第二陽極之間連接一個附加電源，用來減輕原車陽極的電化學析出。但其串聯後增高的電壓恰恰加劇了甲醇的電解化學反應，其析出的粘性膠質液體，和腐蝕性產物，或許會成倍的增加，反而惡化了發動機的工作狀況。
目前汽油車燃油泵的工作壽命可以達到8000小時以上，但在甲醇燃料裡使用一般的汽車燃油泵(額定電壓標註為12V，實際施加的電壓最常見為14. 5V)，因為電化學腐蝕的影響，使得發動機出現多種與甲醇電解反應生成物相關聯的機械故障，所以全世界歷經三十多年的努力，而甲醇汽車卻一直無法進入實用階段。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於，提出降低甲醇燃料對電壓產生電化學腐蝕的方法與裝置，尤其是提供一種能夠大幅度延緩甲醇電化學腐蝕、增加泵在甲醇裡使用壽命的醇類發動機燃料泵的設置方法及其裝置。本發明解決技術問題所採用的技術方案是醇類燃油燃料泵即電動泵的設置方法，用於醇類燃油的電動泵，將發動機上提供給電動泵的工作電壓降壓後設置在6V-10. 4V之間。 本發明所述電動泵的工作電壓優選設置是在7V以上而小於9V。亦可以是大於9V小於10. 4V的醇類燃油機動車電動泵的驅動電壓。本發明醇類發動機燃料泵的設置方法還包括，將醇類燃油發動機燃料泵驅動電機的工作電壓設置在6V-10. 4V的電壓範圍時，同時調整燃油泵驅動電機轉子的線圈匝數或導線直徑，使採用6V-10.4V工作電壓的燃料泵的額定功率達到原先使用14V (—般汽車上發電機充電時的標準工作電壓為13. 8V-14. 5V)時的功率。醇類燃油電動泵，電動泵驅動電機的轉子線圈降低15-50%。醇類燃油電動泵，將醇類燃油發動機燃料泵驅動電機的工作電壓設置在6V-10. 4V的電壓範圍之間，同時調整燃油泵驅動電機轉子的線圈匝數或導線直徑，確保採用6V-10. 4V電壓的甲醇泵額定功率達到使用14V時的功率。進一步的，設有電壓變換模塊設置在醇類燃料箱外、連接機動車直流電源與醇類燃油電動泵之間，電壓變換模塊是DC/DC降壓器或大功率額定值電阻，使甲醇泵的驅動電機的工作電壓為6V-10. 4V。醇類燃油電動泵的驅動電機的工作電壓為7V-9V。在製造汽車(船)時，能由汽車(船)機動直流電源系統直接提供6V-10. 4V電源給甲醇泵，則可以不再採用經由電源變換模塊的供電方式。醇類燃油電動泵的直流電源來源於機動車專用發電機的低壓繞組抽頭或機動車特製蓄電池極板的抽頭連接；特製蓄電池極板帶有中心抽頭，按從蓄電池負極端算起第三格或第四格抽頭輸出電壓，其輸出電壓分別為6-7V或8-9. 33V。當現有發電機充電工作時電壓增高。一種根據上述設置方法設計的醇類燃料發動機燃料泵裝置，裝置包含燃料泵與電壓變換模塊。電壓變換模塊設置在醇類燃料箱外、連接在汽車(船)直流電源系統與醇類燃料發動機燃料泵之間，電壓變換模塊可以是DC/DC降壓器或大功率額定值電阻，使醇類燃料發動機燃料泵的驅動電機的工作電壓為6V-10. 4V，優選8V-9V ;同時，醇類燃料發動機燃料泵(以下簡稱為甲醇泵)的驅動電機的轉子繞組的匝數為使用14V電壓時線圈匝數的85%-50%之間，或者甲醇泵的驅動電機的轉子繞組漆包導線的直徑為使用14V時直徑的I. I倍-2. 3倍，
上述的甲醇泵裝置，倘若在製造汽車(船)時，能由汽車(船)直流電源系統直接提供6V-10. 4V電源給甲醇泵，則可省略電壓變換模塊。上述的甲醇泵裝置，所述的直流電源系統可以來源於機動車特製專用發電機的低壓繞組抽頭或機動車特製蓄電池極板的抽頭連接。上述的甲醇泵裝置，適用於100%的醇類燃料或任何比例的醇類燃料與燃油的混合燃料。目前汽車上的標準工作電壓為13. 8V-14. 5V (標稱12V)，在這種電壓下甲醇通電以後，凡是暴露的導體之間都會產生明顯、連續的電解化學反應，使得甲醇嚴重變色變味，金屬表面發烏，並伴生出粘稠狀液體。但經過長期試驗發現，只要直流電壓低於10. 5V，則甲醇的電化學反應速度將明顯減緩，考慮到油箱內甲醇泵的功率較大，因此本發明給出甲醇泵的工作電壓範圍為6V-10. 4V，優選的電壓為8V-9V之間。實際試驗中也證實，在這個電壓範圍內，可以使甲醇泵相對使用13. 8V-14. 5V範圍的電壓工作時，使用壽命延長了數倍以上。由於降低了甲醇泵的工作電壓，為了確保甲醇泵達到原有的功率輸出要求，需要對甲醇 泵驅動電機的轉子繞組進行重新設計。根據本發明的實驗結果，甲醇泵電機轉子的線圈匝數需降低15%以上，即為使用14V電壓時的線圈匝數不足85%。本發明的有益效果是通過降低發動機油箱裡甲醇泵的使用電壓，可以延緩甲醇燃料通電後產生的電解化學反應，從而徹底消除了粘稠物體的產生、如高電壓施加的電解產生了甲醛、甲酸和進一步電解產生的聚合，進而降低了甲醇泵的腐蝕對發動機帶來的嚴重後果。高電壓的甲醇泵還會對油位傳感器、電噴系統的氧傳感器和控制器帶來損壞的極大可能；又由於甲醇電化學反應後析出酸性物質的減少，堵塞濾清器及損壞噴油嘴的弊病基本可以消除。試驗也證明在同距離電極之間施加的直流電壓為6V時，則甲醇的電化學腐蝕趨近於停止。
具體實施例方式本發明的實施案例是以一種甲醇泵的應用作為說明的，試驗使用的是MlOO純甲醇，而M15—M85的甲醇汽油同理更適用於此發明。該原理也完全適用於乙醇燃料(E20以上牌號)，故又可稱乙醇泵。實驗發現在甲醇中通以14V直流電壓，經過十小時左右，甲醇就會產生極強的電解反應，顏色由水狀透明變成濃茶水似的黃顏色，單極出現明顯藍色粉末絮狀物(應為二價銅離子)；由此機理可以認為，這時甲醇已在14V的電壓下對泵的銅線和電源接插件產生了極強的電化學腐蝕，並由此推理這些電解化學反應及生成物的累積又產生了更強的腐蝕條件(電解氧化產生了甲酸)。包括甲醇中水和氧氣的存在都可能對加電工作中的銅(包括銅導線和銅換向器)有極大的電化學腐蝕作用，時間長了可以將多股銅導線完全腐蝕斷裂。而在7V-9V工作電壓條件下，上述狀況就基本可以避免，考慮到實際使用時泵的壽命如果能達到3000小時以上就具有了足夠的實用性，因此本發明可以採用下述方式實施實施例一在本實施例中，甲醇泵應用系統是應用在醇類燃料的機動車(船)上，其中包括機動車(船)電源、電源變換模塊以及設置在機動車燃料箱中的甲醇泵組件、以及泵的電源接插件裝置。通常機動車發電機的電源輸出在14V左右，為電氣設備進行供電。本發明電源變換模塊連接在機動車電源與甲醇泵組件之間(必須放置在燃料箱之外)，將機動車電源的輸出電壓降低至6V-10. 4V之間，為甲醇泵組件提供適宜的工作電壓。在本實施例中，該電源變換模塊為DC/DC降壓器，將車上14V左右的電壓降至9V左右，輸送至燃料箱供給甲醇泵組件作為工作電源。燃料泵在設計上最容易調整的是泵的轉子線圈的匝數。以直徑為38mm的燃油泵為例，將原來驅動電機轉子的線圈從17匝降低為14膽，降低3圈後改成專用於本發明使用
的甲醇泵。在應用本實施例的甲醇泵的設置方法時，首先，根據發動機對泵的流量需求，將燃油泵轉子圈數改為11圈-16圈的匝數，使其成為低電壓甲醇泵，再將甲醇泵安裝到機動車的燃料箱中，並進行對應的管路連接，然後，將DC/DC降壓器安裝在甲醇泵與機動車的電源輸出之間。
工作時，機動車電源輸出14V左右的電壓，利用DC/DC降壓器將電壓降至9V左右(7V-10V之間均可)，為甲醇泵供電。同時，由於甲醇泵轉子繞組圈數的降低，提高了工作電流，確保了燃料泵的功率輸出不變。由於通過降低使用電壓，大幅度延緩了甲醇燃料通電後產生的電化學反應，進而也大幅度延緩了甲醇燃料對甲醇泵帶來的嚴重腐蝕。實驗數百小時後，幾乎沒有發現甲醇變色以及粘稠物析出。由於甲醇電化學反應析出物的明顯減少、堵塞濾清器及損壞噴油嘴損壞油位傳感器的弊病基本消除。採用實施例一裝置，電壓為9V時，燃料採用MlOO純甲醇，該裝置已連續運轉3000小時以上，發動機未出現任何故障。實施例二 本實施例與實施例一的區別在於，本實施例的電源變換模塊用一個大功率額定值為I歐姆的電阻(一般視工作電流而選擇大功率額定電阻的阻值為0. 5-1. 5歐姆之間)代替。該電阻串聯接入油箱外面驅動甲醇泵組件的電路中，根據不同功率泵的電流大小，利用該電流通過電阻時產生的壓降，使得進入油箱的工作電壓為9V。其效果與實施例一相似。採用實施例二裝置，降壓電阻為I歐姆，電壓輸出為8V時，燃料採用甲醇汽油M85，該裝置連續運轉3000小時以上，發動機未出現任何故障。實施例三本實施例與實施例一的區別在於，本實施例的電源採用直接的低電壓電源。該低電壓電源直接從機動車發電機專用的低壓繞組連接輸出，或者機動車採用特製的專用蓄電池抽頭連接輸出，為甲醇泵組件提供6V-10. 4V的工作電壓。該種蓄電瓶為三個電源輸出埠。其實驗效果與實施例一相似。實施例四本實施例與實施例一的區別在於，甲醇泵組件採用驅動電路(用於控制電機定子旋轉磁場的頻率)+無刷電機構成甲醇泵組件，同樣工作在9V電壓附近，油箱裡甲醇的電化學腐蝕也會明顯減輕。實施例五生產一種專用於甲醇發動機帶有中心抽頭的特製蓄電池，按從負極端算起第三格或第四格抽頭輸出電壓，當(發電機充電)工作時，其輸出電壓分別為7V，9. 33V。上述實施例採用甲醇靜態通電試驗的方式，發現了合適的工作範圍，此外，實車試驗也表明上述結果。當甲醇泵組件在7V和9. 33V的供電電壓下，正常工作數百小時均無明顯腐蝕痕跡，亦未發現膠質出現。可見電壓降低明顯可以減緩甲醇的電化學腐蝕。該甲醇泵裝置適用於100%的醇類燃料或任何比例的醇類燃料與燃油的混合燃料。
綜上所述，本發明的技術方案是將甲醇泵組件的工作電壓設置在較低的值，並重新設計甲醇泵組件(如驅動電機轉子的線圈繞組及降壓裝置)，從而使甲醇泵對電化學腐蝕具有了明顯的耐受性，使甲醇泵的工作壽命大幅度延長，同時也降低了使用甲醇燃料後對於發動機的損害。
權利要求
1.醇類燃油電動泵的設置方法，用於醇類燃油的電動泵，其特徵是將機動車上提供給電動泵的工作電壓設置在6V-10. 4V。
2.根據權利要求I所述的醇類燃油電動泵的設置方法，其特徵是工作電壓設置在9-10. 4V。
3.根據權利要求I所述的醇類燃油電動泵的設置方法，其特徵是工作電壓設置在7V以上而小於9V。
4.根據權利要求I所述的醇類燃油電動泵的設置方法，其特徵是工作電壓設置在8V以上而小於9V。
5.根據權利要求I至3之一所述的醇類燃油電動泵的設置方法，其特徵是用於輸出直流工作電壓為7V以上而小於9V或大於9V小於10. 4V的醇類燃油機動車。
6.醇類燃油電動泵，其特徵是電動泵驅動電機的轉子線圈降低15-50%。
7.醇類燃油電動泵，其特徵是將醇類燃油發動機燃料泵驅動電機的工作電壓設置在6V-10. 4V的電壓範圍之間，同時調整燃油泵驅動電機轉子的線圈匝數或導線直徑，確保採用6V-10. 4V電壓的甲醇泵額定功率達到使用14V時的功率。
8.根據權利要求6或7所述的醇類燃油電動泵，其特徵是設有電壓變換模塊設置在醇類燃料箱外、連接機動車直流電源與醇類燃油電動泵之間，電壓變換模塊是DC/DC降壓器或大功率額定值電阻，使甲醇泵的驅動電機的工作電壓為6V-10. 4V。
9.根據權利要求6或7所述的甲醇泵裝置，其特徵是甲醇泵的驅動電機的工作電壓為 7V-9V。
10.根據權利要求6或7所述的甲醇泵裝置，其特徵是在製造汽車(船)時，能由汽車(船)機動直流電源系統直接提供6V-10. 4V電源給甲醇泵，則可以不再採用經由電源變換模塊的供電方式。
11.根據權利要求6或7所述的甲醇泵裝置，其特徵是醇類燃油電動泵的直流電源來源於機動車專用發電機的低壓繞組抽頭或機動車特製蓄電池極板的抽頭連接；特製蓄電池極板帶有中心抽頭，按從蓄電池負極端算起第三格或第四格抽頭輸出電壓，其輸出電壓分別為 6-7V 或 8-9. 33V。
全文摘要
醇類燃油電動泵的設置方法，用於醇類燃油的電動泵，將電動泵的工作電壓設置在6-10.4V。尤其是輸出直流工作電壓為7V-9V或大於9V小於10.4V的醇類燃油機動車。醇類燃油電動泵，其驅動電機的轉子線圈匝數刻意降低15-50%。本發明可大大降低工作時電化學反應對泵的腐蝕，如採用8-8.9V電壓工作的燃油泵其工作壽命完全能滿足發動機的使用要求，堵塞濾清器及噴油嘴的弊病基本可以消除。
文檔編號F02M37/08GK102767452SQ201210177320
公開日2012年11月7日 申請日期2012年5月31日 優先權日2011年7月13日
發明者孫立生, 陳國慶 申請人:孫立生