水冷內燃機低溫啟動用水堵式電預熱器的製作方法

2023-05-07 01:46:21

專利名稱：水冷內燃機低溫啟動用水堵式電預熱器的製作方法
技術領域：
本發明涉及車輛用水冷內燃發動機，特別是涉及一種車輛用水冷內燃發動機低溫啟動用預熱裝置。
背景技術：
車輛使用的水冷式內燃發動機，特別是柴油發動機，在嚴冬低溫季節普遍難以啟動。目前解決這一問題的根本方法，主要是採用設計製造先進的高檔次發動機和低溫季節換用多級機油。但是，現有的低檔車，特別是農用車等，不可能配裝高檔次發動機，而普通發動機換用多級機油增加使用成本，對於農民等收入較低的用戶存在經濟承受問題。因此，駕駛員在冬季啟動發動機之前，普遍用噴燈、甚至柴火等烘烤發動機，或者是發動機冷卻系統使用普通水，收車後將水放出，用車時先往發動機水箱裡灌入開水預熱，然後再人工用搖把配合起動機啟動車輛。用明火烘烤發動機容易損傷某些部件，也不安全，且浪費能源，造成空氣汙染；灌開水預熱發動機，不適用於裝有節溫器的發動機，再說，發動機使用普通水冷卻對冷卻系統部件壽命有影響。上述做法，總之是費時費力麻煩還易損傷部件。而且即便發動機能低溫啟動，據研究顯示，低溫啟動發動機對發動機的壽命影響也非常大。
車輛用水冷內燃發動機普遍裝有數量不等的水堵這一碗狀零件，正常情況下用來封堵住發動機容納冷卻液腔體與外界相通的圓形開口，異常情況時在腔內過大的壓力作用下可以向外脫落。傳統設計的水堵功能相對單一。而發動機容納冷卻液的腔體與活塞缸筒之間相隔的壁很薄，熱量容易較快傳導，對於利用水堵改制預熱器提供了可行的基礎條件。

發明內容
本發明就是為了解決普通車輛用水冷內燃發動機低溫啟動的上述問題而提供一種發動機預熱裝置。
本發明包括碗狀的發動機水堵、電源、定時器控制電路和聲音報警電路。本發明對水堵這種現成零件加以改制利用，在發動機水堵的碗底部裝有兩個與發動機水堵金屬體絕緣的供電用接線柱；這兩個接線柱貫通發動機水堵，其位於發動機水堵朝向發動機外部一側的兩個端點用來分別連接電路的兩端，其位於發動機水堵朝向發動機內部一側的兩個端點分別連接柔性電熱絲的兩端；表面塗敷有耐熱絕緣塗料的柔性電熱絲安裝於發動機水堵朝向發動機內部的一側；柔性電熱絲可以依照發動機容納冷卻液腔體的空間形狀隨意彎曲，隨發動機水堵安裝後置於發動機冷卻液中；採用低壓電源為柔性電熱絲供電，加熱冷卻液，從而預熱發動機缸體內部。
通過選擇柔性電熱絲的加熱功率可在1小時以內使發動機缸體內部升溫20～40℃。
本發明採用定時器、穩壓電路、驅動電路和繼電器組成預熱控制電路，按照預先設定時間控制柔性電熱絲的供電和斷電。
作為本發明的進一步改進，採用特定的聲音報警電路，在預熱結束時自動發出特定聲音告知用戶。
為了保護接線柱，本發明在發動機水堵朝向發動機外部一側安裝有保護罩。
本發明採用的定時器設計有獨立電源，並安裝於車內駕駛員前方面板上，平時作為鐘錶使用。
本發明可以在冰天雪地的環境中幫助駕駛員順利啟動多種型號的車輛用水冷內燃發動機，特別適用於裝有節溫器的發動機；加熱電源可以取自多種途徑；本發明採用定時器自動控制，可以按預先設定的時間提前接通電源開始加熱，到點自動斷電停止加熱，預熱結束髮出特定聲音告知用戶，所以使用方便，省時省力，且沒有汙染；發動機經過預熱升溫後啟動有利於延長壽命；還可以在一定的條件下使用便宜的機油，降低使用成本；本發明產品製造簡單，成本低廉，消耗資源少，製造過程也沒有汙染，安裝方便快捷，安裝後對水堵的原有功能沒有影響。


下面結合附圖對本發明的具體實施方案作進一步詳細說明。
圖1為正視示意圖。
圖2為左視示意圖。
圖3為俯視示意圖。
圖4為控制電路圖。
具體實施例方式
請參照圖1～圖3。本發明中，水堵1為改裝的基礎器件，柔性電熱絲2的兩端與兩個接線柱3分別相連，兩個接線柱3還用來連接加熱電路，兩個接線柱3固定於水堵1上，兩個絕緣墊片4將兩個接線柱3分別與水堵1的金屬體相隔離，實現電絕緣，柔性電熱絲2隨水堵1安裝後置於發動機冷卻液中。選擇柔性電熱絲2的加熱功率，實際上是根據柔性電熱絲2的供電電壓和所需功率，計算出所需的電阻值，優選方案之一是在1小時以內使發動機缸體內部升溫30℃。
本發明電路原理如下請參照圖4，E1為加熱供電電源，既可以用鉛酸蓄電池、太陽能電池或風力發電機，也可以是交流220V電源經過開關電源變換而得到的低壓直流電。在電源開關K1閉合後，整個電路通電，定時器T1按照設定的接通電源時間，輸出高電平，經過電阻R3使三極體V1導通，驅動繼電器J1吸合，接通其觸點J1K，使柔性電熱絲R1通電，開始加熱。到定時器T1設定的斷電時間後，定時器輸出變為低電平，三極體V1截止，繼電器J1失電釋放，其觸點J1K斷開，柔性電熱絲R1斷電，停止加熱，同時，定時器輸出由高電平突變為低電平時產生的脈衝下降沿觸發聲音集成電路IC2，IC2輸出特定聲音信號驅動揚聲器Y1發出響亮的聲音，告知發動機已經預熱完畢。電容器C1、C2與穩壓集成電路IC1組成穩壓電路，給定時器T1供電，因為定時器平時作為時鐘使用，所以同時採用電源E2為定時器供電，以保證定時器供電的連續性。二極體D1起到隔離IC1與E2的作用。電阻R3是三極體V1基極限流電阻，二極體D3抑制繼電器J1在失電瞬間其線圈產生的反電動勢，保護三極體V1。FU1是保險管，在加熱電路發生短路時，自動熔斷進行保護。電阻R2、R4，穩壓二極體D2與IC2、Y1組成聲音提醒電路，其中，R2和D2組成穩壓電路為聲音提醒電路供電，R4為隔離電阻，使得定時器T1控制V1導通和控制聲音提醒電路互不影響，IC2為集成有音頻振蕩電路、功放電路及觸發控制電路的集成電路，採用脈衝下降沿觸發工作，IC2內部的音頻振蕩電路也可以換成內置語音的聲音集成電路，以發出特定的語音信號提醒人們。
具體使用時，將電源E1連接到如圖4所示電路位置，調整定時器，設定好通電時間和斷電時間，閉合開關K1，即可使用。用畢關閉開關K1，移除電源E1即可。
具體製作請參照圖1、圖2、圖3和圖4，方法如下1.在發動機水堵1的碗沿內側車出螺口，用塑料製作1個一端封閉，另一端開口的圓筒狀保護罩(為了圖紙簡潔，保護罩在圖中未畫)，其開口一端的口沿外壁部位有與發動機水堵1上螺口相配的螺紋，可將該保護罩擰在發動機水堵1上，保護接線柱3免遭機械碰撞損傷和泥水侵蝕；2.在發動機水堵1的碗底上加工兩個適當直徑的孔；3.在發動機水堵1的兩個孔中分別裝入採用耐熱絕緣材料作的絕緣墊片4，即採用絕緣材料將發動機水堵1與供電接線柱3在固定連接處隔離；4.將接線柱3插入絕緣墊片4中間的孔中，用螺母固定，也可採用粘接等其他方式連接固定，兩個接線柱3連接電源的端點應該安裝於發動機水堵1朝向發動機外部的一側上，即發動機水堵1的碗內；5.截取適當長度的柔性電熱絲，在發動機水堵1朝向發動機內部的一側上，將柔性電熱絲2的兩個端部分別與兩個接線柱3用螺母連接在一起，也可以將柔性電熱絲2的兩端與兩個接線柱3採用焊接方法分別焊接起來；6.在柔性電熱絲2的表面塗敷耐熱絕緣塗料，烘乾；7.將柔性電熱絲2插入發動機冷卻液腔體內，將發動機水堵1裝配固定在發動機機體上；8.將圖4中除了定時器T1和定時器電源E2外的其他元件裝配在印刷電路板上，置於一個保護外殼內，安裝固定於距離發動機水堵1比較近，而且人員操作也比較方便的適當位置上；9.圖4中的定時器T1和定時器電源E2可以安裝固定在車內駕駛員座位前方面板的適當位置上。
10. 塑膠外皮的電線按照圖4中所示電路將定時器T1與電路板連接起來，同時連通接線柱3等各處電路，其中連接接線柱3的電線應注意選擇截面適當的電線。至此，即告裝配完畢。
權利要求
1.一種水冷內燃機低溫啟動用水堵式電預熱器，包括碗狀的發動機水堵(1)、電源、定時器控制電路和聲音報警電路，其特徵是所述發動機水堵(1)的碗底部裝有兩個與發動機水堵(1)金屬體絕緣的供電用接線柱(3)；所述接線柱(3)貫通發動機水堵(1)，其位於發動機水堵(1)朝向發動機外部一側的兩個端點用來分別連接電路的兩端，其位於發動機水堵(1)朝向發動機內部一側的兩個端點分別連接柔性電熱絲(2)的兩端；所述柔性電熱絲(2)安裝於所述發動機水堵(1)朝向發動機內部的一側；所述柔性電熱絲(2)表面塗敷有耐熱絕緣塗料；所述柔性電熱絲(2)可以依照發動機容納冷卻液腔體的空間形狀隨意彎曲，所述柔性電熱絲(2)隨發動機水堵(1)安裝後置於發動機冷卻液中；所述柔性電熱絲(2)採用低壓電源供電。
2.根據權利要求1所述的水冷內燃機低溫啟動用水堵式電預熱器，其特徵是通過選擇柔性電熱絲(2)的加熱功率可在1小時以內使發動機缸體內部升溫20～40℃。
3.根據權利要求1所述的水冷內燃機低溫啟動用水堵式電預熱器，其特徵是採用定時器、穩壓電路、驅動電路和繼電器組成預熱控制電路，按照預先設定時間控制柔性電熱絲(2)的供電和斷電。
4.根據權利要求1所述的水冷內燃機低溫啟動用水堵式電預熱器，其特徵是採用特定的聲音報警電路，在預熱結束時自動發出特定聲音告知用戶。
5.根據權力要求1所述的水冷內燃機低溫啟動用水堵式電預熱器，其特徵是在發動機水堵(1)朝向發動機外部一側安裝有保護罩。
6.根據權力要求1所述的水冷內燃機低溫啟動用水堵式電預熱器，其特徵是定時器帶有獨立電源，並安裝於車內駕駛員前方面板上，平時作為鐘錶使用。
全文摘要
普通車輛使用的水冷式內燃發動機，在嚴冬低溫季節普遍難以啟動。本發明可以幫助用戶在低溫下順利啟動水冷式內燃發動機，特別適用於裝有節溫器的發動機。本發明採用在發動機水堵上安裝柔性電熱絲，表面塗有塗料的柔性電熱絲置於發動機冷卻液中，採用低壓電給柔性電熱絲供電，加熱冷卻液，從而預熱發動機缸體內部，並用定時器自動控制，可按預先設定時間通電加熱和到點自動斷電停止加熱，預熱結束髮出特定聲音告知用戶。本發明製造成本低，安裝簡單，使用方便，省時省力，沒有汙染，還有利於延長發動機壽命，在一定條件下還可使用便宜機油。
文檔編號F02N19/10GK101092924SQ200710138720
公開日2007年12月26日 申請日期2007年7月23日 優先權日2007年7月23日
發明者李新生 申請人:李新生