一种甲醇发动机的矿用卡车柴油预热系统、方法及矿用卡车与流程

1.本发明涉及一种甲醇发动机的矿用卡车柴油预热系统、方法，属于矿山机械领域。


背景技术：

2.矿用卡车使用工况复杂，多以高海拔和高寒地区为主。而由于甲醇燃料雾化需要吸收大量的热量，导致甲醇发动机在寒冷的天气下无法正常启动。
3.cn109057976a专利中针对甲醇发动机提出了一种使用汽油燃料，通过双油轨喷射技术，以达到低温下启动甲醇发动机的目的。该技术在低温情况下启动甲醇发动机确实有一定效果，但也存在诸多问题。
4.上述汽油低温启动技术存在以下问题：1、甲醇发动机增加了双油轨结构（甲醇油轨和汽油油轨），导致发动机结构更加复杂，通道元件（汽油油泵、过滤器、调压阀等）增加了一倍，大大增加了发动机的故障率；2、矿用卡车主要使用场地在矿区，汽油燃料难以获取和储存，而且汽油存储不安全，这样会浪费矿方很多精力和人力成本；上述存在的问题，会导致客户人力成本和燃料成本增加，同时发动机故障率也大大增加，这会引起客户的极大抱怨，急需解决。


技术实现要素：

5.本发明是针对甲醇发动机矿用卡车在低温环境下难以启动的问题，以及针对矿区汽油难以储存的问题，使用柴油水套加热器给甲醇发动机矿用卡车提供一种柴油预热技术。
6.本发明按以下技术方案实现：第一方面，本发明公开了一种甲醇发动机的矿用卡车柴油预热系统，包括：甲醇发动机，装配有水温传感器，用于实时检测所述甲醇发动机的温度；甲醇箱，通过油管与所述甲醇发动机相连，且在所述油管中串接有甲醇泵，用于向甲醇发动机提供甲醇燃料，当水温传感器检测发动机水温高于甲醇启动设定温度时，甲醇发动机直接使用甲醇箱中的甲醇燃料进行启动运行；柴油加热系统，通过水管与所述甲醇发动机的水路相连，形成冷却液循环，当水温传感器检测水温低于甲醇启动设定温度时，柴油加热系统通过燃烧柴油产生的热量与循环冷却液进行热交换，进而给冷却液进行预热，实现甲醇发动机在低温情况下进行启动。
7.在一些实施例中，所述柴油加热系统包括：水套加热器，通过进回水管和发动机的水路相连对冷却液进行预加热；柴油箱，通过柴油进油管、柴油回油管与所述水套加热器相连，且在柴油进油管中串接有燃油泵，用于从柴油箱中吸入柴油，然后进入水套加热器进行燃烧，回油经过柴油回油管返回柴油箱。
8.在一些实施例中，所述水套加热器包括：加热器本体，设有排烟口和加热器出水口，加热器出水口通过回水管路与甲醇发
动机的水路相连；加热器水泵，安装在所述加热器本体上，加热器水泵上设有水泵进水口，水泵进水口通过进水管路与甲醇发动机的水路相连，燃油滤清器，安装在所述加热器本体上，通过柴油进油管与柴油箱相连。
9.在一些实施例中，所述进水管路中串接有进水管路球阀，所述回水管路中串接有回水管路球阀；所述柴油进油管中串接有柴油进油球阀，所述柴油回油管中串接有柴油回油球阀。
10.在一些实施例中，所述柴油箱上安装有吸油盘和液位传感器；所述液位传感器能够实时监控柴油油位，所述吸油盘包括吸油口、回油口和呼吸口。
11.在一些实施例中，所述甲醇箱上有吸油盘和液位传感器；所述吸油盘包括吸油口、回油口和呼吸口；所述呼吸口和碳罐之间用甲醇呼吸管连接，用于将挥发的甲醇经过进入碳罐，被碳罐吸附。
12.在一些实施例中，在所述甲醇箱与甲醇发动机之间的进油管中串接有甲醇粗滤器和甲醇细滤器。
13.在一些实施例中，在所述甲醇箱与甲醇发动机之间的进油管中串接有泄油电磁阀和甲醇调压阀，所述泄油电磁阀和甲醇调压阀均通过回油管与甲醇箱相连。
14.第二方面，本发明公开了一种甲醇发动机的矿用卡车柴油预热方法：当上电后车辆需要启动时，通过甲醇发动机的水温传感器读取水温，当水温高于发动机甲醇启动需要的温度时，直接正常启动，燃烧甲醇燃料，开始正常工作；当水温低于甲醇启动所需要的温度时，则需要柴油加热系统开始工作，首先打开翘板开关，电源指示灯及工作指示灯亮，燃油泵及水泵开始工作，给发动机中循环冷却液进行加热；同时，观察水温上升情况，当水温高于甲醇启动所需要的温度时，手动关闭翘板开关，加热器停止工作，或者当水温到达停止设定温度时，加热器自动停止工作；然后，正常启动发动机，燃烧甲醇燃料，甲醇发动机正常工作。
15.第三方面，本发明公开了一种矿用卡车，安装有上述的甲醇发动机的矿用卡车柴油预热系统。
16.本发明有益效果：1、为甲醇发动机的矿用卡车在冬天或低温情况下提供了可靠的启动技术；2、水套加热器安装简单，易于操作，安全可靠，加热效果明显；3、相对于汽油启动来说，柴油作为矿区的常规燃料，拥有加注方便、安全可靠、成本低等优点，解决了矿区汽油燃料不易获取及存储不安全等风险；4、同时，取消汽油启动方案，元件减少很多，大大降低发动机故障。
附图说明
17.附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
18.在附图中：
图1是本发明工作流程图；图2是本发明系统布局图；图3是图2中水套加热器的局部放大图；图中：1、甲醇发动机；2、发动机进油口；3、泄油电磁阀；4、甲醇细滤器；5、回油管；6、甲醇调压阀；7、甲醇泵；8、进油管；9、甲醇粗滤器；10、甲醇箱；11、甲醇呼吸管；12、碳罐；13、柴油箱（其中：131、柴油液位传感器；132、吸油盘）；14、柴油回油球阀；15、柴油进油球阀；16、柴油回油管；17、柴油进油管；18、加热器本体（其中：181、回水管；182、加热器出水口；183、燃油滤清器；184、滤清器进油管；185、滤清器到加热器油管；186、加热器水泵；187、水泵进水口；188、进水管；189、排烟口）；19、水套加热器；20、回水管路球阀；21、进水管路球阀；22、回水管路；23、进水管路。
19.需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
21.如图2所示，一种甲醇发动机的矿用卡车柴油预热系统，包括甲醇发动机1、甲醇箱10和柴油加热系统；甲醇发动机装配有水温传感器，用于实时检测甲醇发动机1的温度；甲醇箱10通过进油管8与甲醇发动机1的发动机进油口2相连，且在油管中串接有甲醇泵7，用于向甲醇发动机1提供甲醇燃料，当水温传感器检测水温高于甲醇启动设定温度时，甲醇发动机1直接使用甲醇箱10中的甲醇燃料进行启动运行；柴油加热系统通过水管与甲醇发动机1的水路相连，形成冷却液循环，当水温传感器检测水温低于甲醇启动设定温度时，柴油加热系统通过燃烧柴油产生的热量与循环冷却液进行热交换，进而给冷却液进行预热，实现甲醇发动机1在低温情况下进行启动。本发明有效解决了甲醇发动机的矿用卡车在低温情况下无法启动的问题。相对于汽油启动来说，本发明有布置简单，燃料便宜，使用成本低，维护保养方便，减少了发动机故障率等优势。
22.如图2、图3所示，柴油加热系统包括水套加热器19、柴油箱13；水套加热器19通过进水管路23、回水管路22和发动机的水路相连对冷却液进行预加热；柴油箱13通过柴油进油管17、柴油回油管16与水套加热器19相连，且在柴油进油管17中串接有燃油泵，用于从柴油箱13中吸入柴油，然后进入水套加热器19进行燃烧，回油经过柴油回油管16返回柴油箱13。
23.如图3所示，水套加热器19包括加热器本体18、加热器水泵186、燃油滤清器183；加热器本体18设有排烟口189和加热器出水口182，加热器出水口182设有回水管181，通过回水管路22与甲醇发动机1的水路相连；加热器水泵186安装在加热器本体18上，加热器水泵186上设有水泵进水口187，水泵进水口187设有进水管188，通过进水管路23与甲醇发动机1的水路相连，燃油滤清器183安装在加热器本体18上，燃油滤清器183上设有滤清器进油管184和滤清器到加热器油管185，通过柴油进油管17与柴油箱13相连。
24.需要说明的是，该加热器使用柴油进行燃烧，进而对冷却液进行预加热。具体工作
原理为：燃油泵从柴油箱13中吸入柴油，柴油经过燃油滤过滤后进入水套加热器19进行燃烧，废气通过排烟口189排出；同时，加热器水泵从发动机上水口吸入冷的冷却液进入加热器，通过热交换器和柴油燃烧产生的热量进行热交换，热冷却液从回水口经过水管回到发动机，往复循环完成加热冷却液的目的。进而当水温上升到甲醇启动设定温度后，关闭加热器，然后通过甲醇燃料进行正常启动运行。
25.进一步的方案：水套加热器19设有翘班开关，翘板开关控制原理为：电源开关在“on”时，翘板开关打开，加热器控制板供电，燃油泵开始工作，加热器水泵同时工作，加热器开始加热循环水，同时工作指示灯长亮；当水温上升到设定温度时，加热器控制板切断电磁阀供电，加热器熄火，停止工作。翘板开关有限位开关，可防止误触或者误操作。
26.进一步的方案：进水管路23中串接有进水管路球阀21，回水管路22中串接有回水管路球阀20，防止水管破损发生漏水；柴油进油管17中串接有柴油进油球阀15，柴油回油管16中串接有柴油回油球阀14，防止油管发生泄露。
27.进一步的方案：柴油箱13上安装有吸油盘132和液位传感器131；液位传感器131能够实时监控柴油油位，吸油盘132包括吸油口、回油口和呼吸口。
28.进一步的方案：水套加热器19通过螺栓安装在车的甲板上，排气口穿过甲板排到下方，安装位置安全可靠，便于维护；进回水管通过卡箍和加热器进回水口连接，柴油管通过扣压接头和吸油盘及加热器进回油口连接，连接可靠。柴油箱13安装在车前甲板上，便于加油和维护。
29.进一步的方案：甲醇箱10上有吸油盘和液位传感器；吸油盘包括吸油口、回油口和呼吸口；呼吸口和碳罐12之间用甲醇呼吸管11连接，用于将挥发的甲醇经过进入碳罐12。由于甲醇具有挥发性，且有毒，甲醇箱10中的甲醇挥发时，通过上述的甲醇箱呼吸口，到达碳罐12进行吸脱附，脱附后经过进气管道进入发动机继续燃烧。
30.进一步的方案：在甲醇箱10与甲醇发动机1之间的进油管8中串接有甲醇粗滤器9和甲醇细滤器4。在甲醇箱10与甲醇发动机1之间的进油管8中串接有泄油电磁阀3和甲醇调压阀6，泄油电磁阀3和甲醇调压阀6均通过回油管5与甲醇箱10相连。当使用甲醇燃料进行运行时，甲醇泵7经过吸油盘吸入甲醇箱10中的甲醇，再经过甲醇粗滤器9、甲醇细滤器4、泄油阀等设备，过滤后的甲醇供发动机燃烧使用，经过泄油阀后多余的甲醇通过回油管返回甲醇箱10。
31.如图1所示，甲醇发动机的矿用卡车柴油预热系统工作逻辑如下：当上电后车辆需要启动时，通过甲醇发动机1的水温传感器读取水温，当水温高于发动机甲醇启动需要的温度时，直接正常启动，燃烧甲醇燃料，开始正常工作；当水温低于甲醇启动所需要的温度时，则需要柴油加热系统开始工作，首先打开翘板开关，电源指示灯及工作指示灯亮，燃油泵及水泵开始工作，给发动机中循环冷却液进行加热；同时，观察水温上升情况，当水温高于甲醇启动所需要的温度时，手动关闭翘板开关，加热器停止工作，或者当水温到达停止设定温度时，加热器自动停止工作。然后，正常启动发动机，燃烧甲醇燃料，甲醇发动机1正常工作。
32.结合实施例，对甲醇发动机1的矿用卡车柴油预热系统工作工作作进一步的说明。如图2所示，当电源开关“on”时，通过甲醇发动机1的水温传感器观察水温高于甲醇启动设定温度时，直接启动。启动上电后，甲醇泵7开始工作，从甲醇箱10开始吸油，甲醇燃料依次
经过甲醇粗滤器9、甲醇调压阀6、甲醇细滤器4、泄油电磁阀3，最后经过发动机喷油嘴喷入发动机进行燃烧；其中，经过甲醇调压阀6和泄油电磁阀3后，多余的甲醇由三通汇聚后通过回油管5返回甲醇箱10。同时，甲醇具有挥发性和毒性，甲醇箱呼吸口挥发的甲醇经过甲醇呼吸管11进入碳罐12，被碳罐12吸附，最后通过进气管路重新进入发动机燃烧。
33.电源开关“on”档，当观察到水温不满足发动机甲醇启动温度时，则需要柴油加热器介入，辅助启动。如图2和图3所示，该系统主要部件包含水套加热器19和柴油箱13等。首先打开限位开关，然后打开翘板开关，加热器电源指示灯和工作信号灯长亮，燃油泵开始工作，经过吸油盘132从柴油箱13吸取柴油，柴油经过柴油进油管17进入燃油滤清器183过滤后进入加热器燃烧室燃烧，回油经过柴油回油管16返回柴油箱13；同时，加热器水泵186开始工作，从发动机上水口取水，冷的冷却液经过进水管路23进入加热器，和加热器燃烧产生的热量进行热交换，然后热的冷却液经过回水管路22返回发动机，冷却液进行循环，给发动机冷却液加热，水温升高，加热器燃烧产生的废气通过排气口189排出。观察水温高于甲醇启动温度时，可通过手动关闭翘板开关，加热器停止工作，或到达加热器设定停止温度后，加热器自动停止工作两种方式。满足发动机甲醇启动条件，然后切换到甲醇模式，正常启动运行，完成了甲醇发动机低温情况下的辅助启动功能。
34.本发明提出了一种甲醇发动机的矿用卡车柴油预热系统，主要为了解决在冬天或者低温情况下甲醇发动机无法直接启动的问题，可实现在低温环境下先加热冷却液，然后启动甲醇发动机。同时，该加热器可用作取暖使用，安装安全可靠，便于维护，操作简单。相对于汽油启动来说，本发明有燃料易获取、更加安全，操作简单、燃料成本低等诸多优点。
35.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
36.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包含的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合同样意味着处于本发明的保护范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的实施例中，本领域技术人员能够根据获知的技术方案和本技术所要解决的技术问题，以组合的方式来使用。
37.以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

技术特征：
1.一种甲醇发动机的矿用卡车柴油预热系统，其特征在于，包括：甲醇发动机，装配有水温传感器，用于实时检测所述甲醇发动机冷却液的温度；甲醇箱，通过油管与所述甲醇发动机相连，且在所述油管中串接有甲醇泵，用于向甲醇发动机提供甲醇燃料，当水温传感器检测发动机水温高于甲醇启动设定温度时，甲醇发动机直接使用甲醇箱中的甲醇燃料进行启动运行；柴油加热系统，通过水管与所述甲醇发动机的水路相连，形成冷却液循环，当水温传感器检测水温低于甲醇启动设定温度时，柴油加热系统通过燃烧柴油产生的热量与循环冷却液进行热交换，进而给冷却液进行预热，实现甲醇发动机在低温情况下进行启动。2.根据权利要求1所述的一种甲醇发动机的矿用卡车柴油预热系统，其特征在于，所述柴油加热系统包括：水套加热器，通过进回水管和发动机的水路相连对冷却液进行预加热；柴油箱，通过柴油进油管、柴油回油管与所述水套加热器相连，且在柴油进油管中串接有燃油泵，用于从柴油箱中吸入柴油，然后进入水套加热器进行燃烧，回油经过柴油回油管返回柴油箱。3.根据权利要求2所述的一种甲醇发动机的矿用卡车柴油预热系统，其特征在于，所述水套加热器包括：加热器本体，设有排烟口和加热器出水口，加热器出水口通过回水管路与甲醇发动机的水路相连；加热器水泵，安装在所述加热器本体上，加热器水泵上设有水泵进水口，水泵进水口通过进水管路与甲醇发动机的水路相连，燃油滤清器，安装在所述加热器本体上，通过柴油进油管与柴油箱相连。4.根据权利要求3所述的一种甲醇发动机的矿用卡车柴油预热系统，其特征在于：所述进水管路中串接有进水管路球阀，所述回水管路中串接有回水管路球阀；所述柴油进油管中串接有柴油进油球阀，所述柴油回油管中串接有柴油回油球阀。5.根据权利要求2所述的一种甲醇发动机的矿用卡车柴油预热系统，其特征在于：所述柴油箱上安装有吸油盘和液位传感器；所述液位传感器能够实时监控柴油油位，所述吸油盘包括吸油口、回油口和呼吸口。6.根据权利要求1所述的一种甲醇发动机的矿用卡车柴油预热系统，其特征在于：所述甲醇箱上有吸油盘和液位传感器；所述吸油盘包括吸油口、回油口和呼吸口；所述呼吸口和碳罐之间用甲醇呼吸管连接，用于将挥发的甲醇经过进入碳罐，被碳罐吸附。7.根据权利要求1所述的一种甲醇发动机的矿用卡车柴油预热系统，其特征在于：在所述甲醇箱与甲醇发动机之间的进油管中串接有甲醇粗滤器和甲醇细滤器。8.根据权利要求1所述的一种甲醇发动机的矿用卡车柴油预热系统，其特征在于：在所述甲醇箱与甲醇发动机之间的进油管中串接有泄油电磁阀和甲醇调压阀，所述泄油电磁阀和甲醇调压阀均通过回油管与甲醇箱相连。9.一种甲醇发动机的矿用卡车柴油预热方法，其特征在于：当上电后车辆需要启动时，通过甲醇发动机的水温传感器读取水温，当水温高于发动机甲醇启动需要的温度时，直接正常启动，燃烧甲醇燃料，开始正常工作；当水温低于甲醇启动所需要的温度时，则需要柴油加热系统开始工作，首先打开翘板
开关，电源指示灯及工作指示灯亮，燃油泵及水泵开始工作，给发动机中循环冷却液进行加热；同时，观察水温上升情况，当水温高于甲醇启动所需要的温度时，手动关闭翘板开关，加热器停止工作，或者当水温到达停止设定温度时，加热器自动停止工作；然后，正常启动发动机，燃烧甲醇燃料，甲醇发动机正常工作。10.一种矿用卡车，其特征在于：安装有权利要求1至8任一项所述的甲醇发动机的矿用卡车柴油预热系统。

技术总结
本发明公开了一种甲醇发动机的矿用卡车柴油预热系统、方法及矿用卡车，包括甲醇发动机、甲醇箱和柴油加热系统；甲醇发动机装配有水温传感器，用于实时检测甲醇发动机冷却液的温度；甲醇箱通过进油管与甲醇发动机的发动机进油口相连，在油管中串接有甲醇泵，当水温传感器检测水温高于甲醇启动设定温度时，甲醇发动机直接使用甲醇箱中的甲醇燃料进行启动运行；柴油加热系统通过水管与甲醇发动机的水路相连，当水温传感器检测水温低于甲醇启动设定温度时，柴油加热系统通过燃烧柴油产生的热量与循环冷却液进行热交换，进而给冷却液进行预热，实现甲醇发动机在低温情况下进行启动。本发明有效解决了甲醇发动机的矿用卡车在低温情况下无法启动的问题。情况下无法启动的问题。情况下无法启动的问题。


技术研发人员：窦生平 董永平 王勇 金哲 黄汉生 冯汉队 马玉敏 苗天峰 李高冲 宫旭鹏 董佩 蒋远飞
受保护的技术使用者：徐州徐工矿业机械有限公司
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/6/28