一种超声波解决冬季内燃机冷启动系统论文和设计-彭志军

全文摘要

本实用新型涉及一种超声波解决冬季内燃机冷启动系统，包括油箱体、油路管、油滤器、超声波换能器模块，超声波换能器模块安装于油箱体上或内，实现对油箱体内的油液施加高频超声运动，油箱体上还设有温度传感器；超声波换能器模块夹装于油路管上，实现对油路管内的油液施加高频超声运动，油路管上还设有温度传感器；超声波换能器模块安装于油滤器上或内，实现对油滤器中的油液施加高频超声运动，油滤器上还设有温度传感器。本系统采用超声波换能器模块分别对油液施加高频超声振动，利用超声波对油液内部进行空化效应，使油液的内部分子发生高频运动，实现其在低温环境下解冻，防止油液的结腊和凝固，解冻效率高效，不会破坏油液的品质。

主设计要求

1.一种超声波解决冬季内燃机冷启动系统，包括油箱体（1），其特征在于：还包括超声波换能器模块（4），所述超声波换能器模块（4）安装于油箱体（1）上或内，实现对油箱体（1）内的油液施加高频超声运动，所述油箱体（1）上还设有温度传感器（8）。

设计方案

2.根据权利要求1所述超声波解决冬季内燃机冷启动系统，其特征在于：所述超声波换能器模块（4）包括超声波换能器（5）及安装底座（41），所述安装底座（41）上设有容置腔室（42），所述安装底座（41）固定安装于油箱体（1）的表面上，所述超声波换能器（5）设置于容置腔室（42）中，所述超声波换能器（5）上设有的振子端与油箱体（1）的外表面紧贴连接一起，以实现对油箱体（1）内的油液施加高频超声运动；

或者，所述超声波换能器模块（4）为由条状壳体（43）及布置于条状壳体（43）中的超声波换能器（5）构成的条形状超声波器，所述条形状超声波器的一端固定在油箱体（1）上，该条形状超声波器的另一端呈伸入到油箱体（1）设置，以实现对油箱体（1）内的油液施加高频超声运动；

又或者，所述超声波换能器模块（4）包括带有若干网孔的金属网板（44）、具有密封防水防渗结构的超声波换能器（5），所述金属网板（44）设置于油箱体（1）中，所述超声波换能器（5）设置于油箱体（1）内或上，该超声波换能器（5）上设有的振子端与金属网板（44）相连接，以实现金属网板（44）作超声高频振动来带动油箱体（1）内的油液作高频超声运动。

3.根据权利要求1所述超声波解决冬季内燃机冷启动系统，其特征在于：还包括有油路管（2），所述超声波换能器模块（4）夹装于油路管（2）上，实现对油路管（2）内的油液施加高频超声运动，所述油路管（2）上还设有温度传感器（8）。

4.根据权利要求3所述超声波解决冬季内燃机冷启动系统，其特征在于：所述超声波换能器模块（4）包括夹装座（45）、超声波换能器（5），所述夹装座（45）由上夹装块（451）与下夹装块（452）构成，所述上夹装块（451）与下夹装块（452）对合一起围成有供油路管（2）穿置的夹装管孔（453），在上夹装块（451）与下夹装块（452）之间还设有用于将它们锁定一起的螺栓螺母结构（454）；所述超声波换能器（5）竖向安装于上夹装块（451）或下夹装块（452）上，且所述超声波换能器（5）上设有的振子端呈伸入到夹装管孔（453）中设置，在超声波换能器（5）的振子端还设有与油路管（2）相卡装接触的圆弧形凹位（51）。

5.根据权利要求1所述超声波解决冬季内燃机冷启动系统，其特征在于：还包括有油滤器（3），所述超声波换能器模块（4）安装于油滤器（3）上或内，实现对油滤器（3）中的油液施加高频超声运动，所述油滤器（3）上还设有温度传感器（8）。

6.根据权利要求5所述超声波解决冬季内燃机冷启动系统，其特征在于：所述油滤器（3）由滤壳体（31）、滤盖体（32）、滤芯（33）构成，所述油滤器（3）上还设有入油口（34）与出油口（35）；

所述超声波换能器模块（4）包括超声波换能器（5）及安装底座（41），所述安装底座（41）上设有容置腔室（42），所述超声波换能器（5）设置于容置腔室（42）中，所述安装底座（41）固定安装于滤壳体（31）的表面上，所述超声波换能器（5）上设有的振子端与滤壳体（31）的外表面紧贴连接一起，以实现对油滤器（3）内的油液施加高频超声运动；

或者，所述超声波换能器模块（4）为由条状壳体（43）及布置于条状壳体（43）中的超声波换能器（5）构成的条形状超声波器，所述条形状超声波器的一端固定在滤盖体（32）或滤壳体（31）上，该条形状超声波器的另一端呈伸入到滤壳体（31）设置，以实现对滤壳体（31）内的油液施加高频超声运动；

又或者，所述超声波换能器模块（4）包括带有若干网孔的金属网筒（46）、具有密封防水防渗结构的超声波换能器（5），所述金属网筒（46）设置于滤壳体（31）中，所述滤芯（33）套装在位于金属网筒（46）中的滤壳体（31）内，所述超声波换能器（5）设置于滤壳体（31）或滤盖体（32）上，该超声波换能器（5）上设有的振子端与金属网筒（46）相连接，以实现金属网筒（46）作超声高频振动来带动滤壳体（31）内的油液作高频超声运动。

7.根据权利要求1所述超声波解决冬季内燃机冷启动系统，其特征在于：还包括有内燃机（6）及设置于内燃机（6）底部的机油底壳（7），所述机油底壳（7）还设有超声波换能器模块（4），实现对机油底壳（7）内的机油施加高频超声运动，所述机油底壳（7）上还设有温度传感器（8）。

8.根据权利要求7所述超声波解决冬季内燃机冷启动系统，其特征在于：所述超声波换能器模块（4）包括超声波换能器（5）及安装底座（41），所述安装底座（41）上设有容置腔室（42），所述安装底座（41）固定安装于机油底壳（7）的表面上，所述超声波换能器（5）设置于容置腔室（42）中，所述超声波换能器（5）上设有的振子端与机油底壳（7）的外表面紧贴连接一起，以实现对机油底壳（7）内的机油施加高频超声运动；

或者，所述超声波换能器模块（4）为由条状壳体（43）及布置于条状壳体（43）中的超声波换能器（5）构成的条形状超声波器，所述条形状超声波器的一端固定在机油底壳（7）上，该条形状超声波器的另一端呈伸入到机油底壳（7）设置，以实现对机油底壳（7）内的机油施加高频超声运动；

又或者，所述超声波换能器模块（4）包括带有若干网孔的金属网板（44）、具有密封防水防渗结构的超声波换能器（5），所述金属网板（44）设置于机油底壳（7）中，所述超声波换能器（5）设置于机油底壳（7）内或上，该超声波换能器（5）上设有的振子端与金属网板（44）相连接，以实现金属网板（44）作超声高频振动来带动机油底壳（7）内的机油作高频超声运动。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及内燃机油路系统领域，特别是一种如何令内燃机油路系统在极低温的气候环境下解决其油液冻结的系统及装置。

背景技术

柴油在气温环境过低时会结蜡，气温再继续降低时就会凝固。所以，在气温环境极低的环境下，燃烧柴油的内燃机，都会时常发生启动着车困难的故障。此外，内燃机里的机油，在气温环境极低的环境下，机油也会发生凝结，造成机油的流动性差，这也是导致燃烧柴油的内燃机，启动着车困难的另一个原因之一。

目前解决柴油内燃机，在气温环境极低的环境下的冷车无法启动故障，其技术手段主要有：

一是，给油箱的底部设置一个电加热膜机构，启动着车前，通过通电加热来使油箱升温，解冻凝结的柴油。这种解冻柴油的方式虽然可以缓解柴油内燃机无法启动着车的问题，但其亦还存在这样的不足：电加热膜加热过程中，靠近电加热膜机构的柴油先受热，然后再缓慢地将热量向油箱内的其它方向扩散与传递，柴油升温非常缓慢，而且加热的时间一长，位于油箱底的靠近电加热膜机构的柴油，存在被加热过度，造成柴油油品发生质变，后续会影响内燃机的燃烧工况；并且，加热温度很难控制，容易发生易燃的事故，安全性无法保障。至于油管路里存留的柴油，则无法进行加热，只等油箱里的柴油升温后，再将热量慢慢传递过去，才能得到解冻，解冻效率非常低。

二是，预先烧制大量的开水，启动着车前，将开水往油箱、油管路表面浇淋开水，让柴油缓缓受热解冻。这种解冻方式的主要不足是，需要耗费大量的开水，而且柴油解冻速度非常缓慢。并且，开水容易损伤内燃机旁边的电器线路，容易给日后留下电器线路故障的隐患。

因此，本申请人认为，目前对柴油进行解冻方式都不科学，而且存在安全隐患，容易影响到柴油的品质，以及容易给内燃机的周边电器线路留下安全隐患与故障。因而，十分有必要研究一种全新技术手段，来解决柴油在低温环境下结腊、凝固的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述问题和不足，提供一种超声波解决冬季内燃机冷启动系统，该系统采用超声波换能器模块对油箱体施加高频超声振动，利用超声波对油液内部进行空化效应，使油液的内部分子发生高频运动，实现其在低温环境下解冻，防止油液的结腊和凝固，解冻效率高效，使内燃机启动着车顺畅，而且不会破坏油液的品质，不会伤及到内燃机上的其它部件，实现容易、可靠、简单。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种超声波解决冬季内燃机冷启动系统，包括油箱体，其特点在于还包括超声波换能器模块，所述超声波换能器模块安装于油箱体上或内，实现对油箱体内的油液施加高频超声运动，所述油箱体上还设有温度传感器。

为了本实用新型还具有油路管进行超声波解冻的功能，本实用新型还包括有油路管，所述超声波换能器模块夹装于油路管上，实现对油路管内的油液施加高频超声运动，所述油路管上还设有温度传感器。

为了本实用新型还具有油滤器进行超声波解冻的功能，本实用新型还包括有油滤器，所述超声波换能器模块安装于油滤器上或内，实现对油滤器中的油液施加高频超声运动，所述油滤器上还设有温度传感器。

为了本实用新型还具有对内燃机的机油进行超声波解冻的功能，本实用新型还包括有内燃机及设置于内燃机底部的机油底壳，所述机油底壳还设有超声波换能器模块，实现对机油底壳内的机油施加高频超声运动，所述机油底壳上还设有温度传感器。

本实用新型的有益效果：本系统采用超声波换能器模块分别对油箱体施加高频超声振动，利用超声波对油液内部进行空化效应，使油液的内部分子发生高频运动，实现其在低温环境下解冻，防止油液的结腊和凝固，解冻效率高效，使内燃机启动着车顺畅，而且不会破坏油液的品质，不会伤及到内燃机上的其它部件，实现容易、可靠、简单。

附图说明

图1为本实用新型的原理结构示意图。

图2为本实用新型的油箱体的剖视结构示意图之一。

图3为本实用新型的油箱体的剖视结构示意图之二。

图4为本实用新型的图3中超声波换能器模块的仰视方向结构示意图。

图5为本实用新型的油箱体的剖视结构示意图之三。

图6为本实用新型的图1中A-A方向的夹装座与超声波换能器的剖视结构示意图之一。

图7为本实用新型的图1中A-A方向的夹装座与超声波换能器的剖视结构示意图之二。

图8为本实用新型的油滤器的剖视结构示意图之一。

图9为本实用新型的油滤器的剖视结构示意图之二。

图10为本实用新型的油滤器的剖视结构示意图之三。

图11为本实用新型的机油底壳的原理结构示意图之一。

图12为本实用新型的机油底壳的原理结构示意图之二。

图13为本实用新型的机油底壳的原理结构示意图之三。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的一种超声波解决冬季内燃机冷启动系统，包括油箱体1，为了实现本实用新型提出的目的，还包括超声波换能器模块4，所述超声波换能器模块4安装于油箱体1上或内，实现对油箱体1内的油液施加高频超声运动，所述油箱体1上还设有温度传感器8。此外，本实用新型还设有一个电路控制总成机构9，这个电路控制总成机构9俗称MCU机构，整个机构包括有外壳体、主控电路板、超声波发生器或超声波发生驱动电路板，主控电路板设有可编程的IC主控芯片及其周边电路。所述超声波换能器模块4与超声波发生器或超声波发生驱动电路板相电性连接，以驱动超声波换能器模块4工作，所述主控电路板与超声波发生器或超声波发生驱动电路板、温度传感器8相电性连接。它们的工作过程中大致是这样，温度传感器8给主控电路板反馈测得油箱体1的油液温度，当油液的温度底低于影响到其流动性的设定温度时，或者当油液的温度低于影响内燃机启动着车的设定温度时，主控电路板给超声波发生器或超声波发生驱动电路板一个工作的信号，超声波发生器或超声波发生驱动电路板驱动超声波换能器模块4工作，利用超声波对油液内部进行空化效应，使油液的内部分子发生高频运动，实现其在低温环境下解冻，防止油液的结腊和凝固。当温度传感器8测得油液的温度升至预先设定的值时，超声波换能器模块4停止工作。所述超声波换能器模块4运用数量，可以根据油箱体的容积、升温快慢及所选用超声波换能器功率大小进行计算得到。所述超声波换能器模块4一般选用20KHz-1MHz规格的超声波换能器元件。

为了为本领域技术人员提供多种不同具体实施结构供其选择，所述超声波换能器模块4可以是这样的：如图2所示，它包括超声波换能器5及安装底座41，所述安装底座41上设有容置腔室42，所述安装底座41固定安装于油箱体1的表面上，所述超声波换能器5设置于容置腔室42中，所述超声波换能器5上设有的振子端与油箱体1的外表面紧贴连接一起，以实现对油箱体1内的油液施加高频超声运动。所述安装底座41通过螺丝10进行固定在油箱体1上。

或者所述超声波换能器模块4也可以是这样的：如图5所示，它为由条状壳体43及布置于条状壳体43中的超声波换能器5构成的条形状超声波器，所述条形状超声波器的一端固定在油箱体1上，该条形状超声波器的另一端呈伸入到油箱体1设置，以实现对油箱体1内的油液施加高频超声运动。这个方案的超声波换能器5，一般选用片状构造的超声波换能器进行放置在条状壳体43中一起密封固定而成。

又或者所述超声波换能器模块4也可以是这样的：如图3与图4所示，所述超声波换能器模块4包括带有若干网孔的金属网板44、具有密封防水防渗结构的超声波换能器5，所述金属网板44设置于油箱体1中，所述超声波换能器5设置于油箱体1内或上，该超声波换能器5上设有的振子端与金属网板44相连接，以实现金属网板44作超声高频振动来带动油箱体1内的油液作高频超声运动。另外，本实例中的具有密封防水防渗结构的超声波换能器5也可以采用由条状壳体43及布置于条状壳体43中的超声波换能器5构成的条形状超声波器，来进行实施。实施时，可以令条形状超声波器沿着金属网板44的形状进行弯曲布置，以使超声波振动能够更好地覆盖整个金属网板44，即如图4所示。除了图4所示方式外，亦还可以其它形式的布置方式。

为了使本实用新型运用的内燃机油路系统中时，能够实现其快速缓解整个油路系统在极低温环境下结腊与凝固的问题，如图1所示，本实用新型还包括有油路管2，所述超声波换能器模块4夹装于油路管2上，实现对油路管2内的油液施加高频超声运动，所述油路管2上还设有温度传感器8。所述超声波换能器模块4、温度传感器8分别与电路控制总成机构9相电性连接。这个地方的工作原理，与前面的油箱体1的原理基本一致，都是在电路控制总成机构9统一控制进行工作，在此不作重复描述。

为了使超声波换能器模块4能够简单、可靠、合理、科学地固定在油路管2上，如图6所示，所述超声波换能器模块4包括夹装座45、超声波换能器5，所述夹装座45由上夹装块451与下夹装块452构成，所述上夹装块451与下夹装块452对合一起围成有供油路管2穿置的夹装管孔453，在上夹装块451与下夹装块452之间还设有用于将它们锁定一起的螺栓螺母结构454；所述超声波换能器5竖向安装于上夹装块451或下夹装块452上，且所述超声波换能器5上设有的振子端呈伸入到夹装管孔453中设置，在超声波换能器5的振子端还设有与油路管2相卡装接触的圆弧形凹位51，这个圆弧形凹位51刚好与油路管2的表面贴合一起，形成对油路管2的包裹式接触一起，使油路管2能够快速地接收到超声波换能器5所生产的高频振动波。此外，在图6所示方案的基础上，还可以延伸出如图7所示的具有双超声波换能器5的超声波换能器模块4，来夹装在油路管2上，对油路管2的油液超快速地解冻与防凝固。

为了使本实用新型运用的内燃机油路系统中时，能够进一步地实现其快速缓解整个油路系统在极低温环境下结腊与凝固的问题，如图1所示，本实用新型还包括有油滤器3，所述超声波换能器模块4安装于油滤器3上或内，实现对油滤器3中的油液施加高频超声运动，所述油滤器3上还设有温度传感器8。所述超声波换能器模块4、温度传感器8分别与电路控制总成机构9相电性连接。这个地方的工作原理，与前面的油箱体1的原理基本一致，都是在电路控制总成机构9统一控制进行工作，在此不作重复描述。

如图8所示，所述油滤器3由滤壳体31、滤盖体32、滤芯33构成，所述油滤器3上还设有入油口34与出油口35。

同理，也为了为本领域技术人员提供多种不同具体实施结构供其选择，所述超声波换能器模块4在油滤器3上的实施结构可以是这样的：如图8所示，所述超声波换能器模块4包括超声波换能器5及安装底座41，所述安装底座41上设有容置腔室42，所述超声波换能器5设置于容置腔室42中，所述安装底座41固定安装于滤壳体31的表面上，所述超声波换能器5上设有的振子端与滤壳体31的外表面紧贴连接一起，以实现对油滤器3内的油液施加高频超声运动。

或者，所述超声波换能器模块4在油滤器3上的实施结构也可以是这样的：如图9所示，所述超声波换能器模块4为由条状壳体43及布置于条状壳体43中的超声波换能器5构成的条形状超声波器，所述条形状超声波器的一端固定在滤盖体32或滤壳体31上，该条形状超声波器的另一端呈伸入到滤壳体31设置，以实现对滤壳体31内的油液施加高频超声运动。这个方案的超声波换能器5，一般选用片状构造的超声波换能器进行放置在条状壳体43中一起密封固定而成。

又或者，所述超声波换能器模块4在油滤器3上的实施结构也可以是这样的：如图10所示，所述超声波换能器模块4包括带有若干网孔的金属网筒46、具有密封防水防渗结构的超声波换能器5，所述金属网筒46设置于滤壳体31中，所述滤芯33套装在位于金属网筒46中的滤壳体31内，所述超声波换能器5设置于滤壳体31或滤盖体32上，该超声波换能器5上设有的振子端与金属网筒46相连接，以实现金属网筒46作超声高频振动来带动滤壳体31内的油液作高频超声运动。

为了使本实用新型运用的内燃机油路系统中时，能够再进一步地实现其快速缓解整个油路系统在极低温环境下结腊与凝固的问题，使内燃机辆在极其寒冷的气候环境中，能够快速升温，容易启动着车，如图1所示，本实用新型还包括有内燃机6及设置于内燃机6底部的机油底壳7，所述机油底壳7还设有超声波换能器模块4，实现对机油底壳7内的机油施加高频超声运动，所述机油底壳7上还设有温度传感器8。所述超声波换能器模块4、温度传感器8分别与电路控制总成机构9相电性连接。这个地方的工作原理，与前面的油箱体1的原理基本一致，都是在电路控制总成机构9统一控制进行工作，在此不作重复描述。

同理，也是为了为本领域技术人员提供多种不同具体实施结构供其选择，所述超声波换能器模块4在机油底壳7上的实施结构可以是这样的：如图11所示，所述超声波换能器模块4包括超声波换能器5及安装底座41，所述安装底座41上设有容置腔室42，所述安装底座41固定安装于机油底壳7的表面上，所述超声波换能器5设置于容置腔室42中，所述超声波换能器5上设有的振子端与机油底壳7的外表面紧贴连接一起，以实现对机油底壳7内的机油施加高频超声运动。

或者，所述超声波换能器模块4在机油底壳7上的实施结构也可以是这样的：如图12所示，所述超声波换能器模块4为由条状壳体43及布置于条状壳体43中的超声波换能器5构成的条形状超声波器，所述条形状超声波器的一端固定在机油底壳7上，该条形状超声波器的另一端呈伸入到机油底壳7设置，以实现对机油底壳7内的机油施加高频超声运动。

又或者，所述超声波换能器模块4在机油底壳7上的实施结构还可以是这样的：如图13所示，所述超声波换能器模块4包括带有若干网孔的金属网板44、具有密封防水防渗结构的超声波换能器5，所述金属网板44设置于机油底壳7中，所述超声波换能器5设置于机油底壳7内或上，该超声波换能器5上设有的振子端与金属网板44相连接，以实现金属网板44作超声高频振动来带动机油底壳7内的机油作高频超声运动。这个地方的金属网板44结构，参考图4所示方式。

设计图

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