CN100572783C - 一种甲醇燃料发动机低温启动装置及其控制方法 - Google Patents
一种甲醇燃料发动机低温启动装置及其控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种甲醇燃料发动机低温启动装置，在甲醇燃料发动机还设有汽油供应装置(9)，包括汽油小油箱(6)、汽油泵(7)及汽油喷射器(8)，汽油泵(7)的进油口与汽油小油箱(6)连通，其出油口与汽油喷射器(8)连通，汽油喷射器(8)与发动机(5)气缸连通。本发明还公开了低温启动装置的控制方法，其控制模式分为低温汽油启动模式、低温启动与正常运行切换模式、常温启动模式和正常运行模式。本发明确保发动机在较低的温度下成功启动，解决甲醇发动机低温难启动问题，效果明显，控制及加工制造简单，操作方便，容易实现且生产成本低。
Description
技术领域
本发明属于的汽车构造的技术领域，涉及汽车的动力系统，更具体地说，本发明涉及一种甲醇燃料发动机低温启动装置。本发明还涉及所述的这种甲醇燃料发动机低温启动装置采用的控制方法。
背景技术
汽油和柴油等从石油中提取的燃料是不可再生的，其资源终究会枯竭。为了减少对石油燃料的依赖，目前，在汽车产品中已开发了各种使用可再生的替代燃料的发动机，其中最有发展前景的是使用甲醇燃料的汽车发动机，因为甲醇是由植物制成的燃料，且可以实现人工大量栽种。
由于甲醇燃料是生物制品，所以其理化性质与汽油有很大差别。甲醇燃料对发动机的影响最大的一个物理特点是：其汽化潜热是汽油的3.7倍，所以甲醇燃料蒸发时所吸收的热量较汽油高，因此雾化效果差，不利于低温启动，尤其是北方冬季的时候，可能会出现无法启动严重的现象。
中国专利号为CN200420029911.9的专利文献公开了一种电喷甲醇发动机冷起动装置。该专利的技术方案为：在甲醇发动机节气门的下游，进气总管与支管交口之间开有一个安装孔，预热塞固定于安装孔内。预热塞、电磁阀和电喷系统中的高压油路通过压力油管连接，预热塞的正极及电磁阀的正极与控制器连接。同时控制器与冷却液传感器连接。发动机要冷起动时，通电1～1.5分钟，甲醇燃料在预热塞内蒸发，与空气混合，在预热塞炽热元件头部被点燃，温度可以达到1000℃以上，从而将进气管内的空气加热。该专利采取对空气加热的方式解决低温启动问题，启动时，需要等待一段时间才能进行启动，且很难保证甲醇燃料与空气的均匀混合并能进行理想的蒸发，所以其技术上仍然存在缺陷。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种甲醇燃料发动机低温启动装置，其目的是解决甲醇燃料的汽车发动机的低温启动问题。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的这种甲醇燃料发动机低温启动装置，设在甲醇燃料发动机的燃料供应系统上，所述的燃料供应系统包括发动机、发动机电控单元、甲醇主油箱、甲醇油泵及甲醇燃料喷射器，所述的发动机低温启动装置上还设有汽油供应装置，包括汽油小油箱、汽油泵及汽油喷射器，汽油泵的进油口与汽油小油箱连通，其出油口与汽油喷射器连通，汽油喷射器与发动机气缸连通，所述的汽油供应装置与发动机电控单元由电路连接。
所述的汽油喷射器与甲醇燃料喷射器在发动机各气缸的气门上并联连接。
在甲醇燃料发动机低温启动装置中设环境温度传感器，在水箱中设水温传感器，所述的发动机电控单元与所述的环境温度传感器及水温传感器之间，通过电路连接。
在发动机上，设发动机输出轴转速传感器，发动机电控单元与发动机输出轴转速传感器之间，通过电路连接。
为了实现同样的发明目的，本发明还提供了所述的这种甲醇燃料发动机低温启动装置采用的控制方法，包括常温条件下的甲醇燃料启动方式、低温条件下的汽油启动方式、正常运行时的甲醇燃料驱动方式，并由发动机电控单元(ECU)进行控制，所述的控制方法按下列模式进行控制：
a、低温汽油启动模式：发动机在启动时，当启动钥匙转至启动档，发动机电控单元通过环境温度传感器检测环境温度或通过水温传感器检测水箱水温，当温度低于10℃时，发动机电控单元控制甲醇油泵，使其处于关闭状态，停止工作；控制汽油泵接通电源并开始向汽油喷射器供应汽油，此时整车运行方式为低温汽油启动的运行方式；
b、低温启动与正常运行切换模式：当启动钥匙转动到启动档、按低温汽油启动模式启动时，汽油喷射器向发动机气缸喷射汽油燃料，确保发动机启动；然后发动机电控单元通过发动机输出轴转速传感器获取发动机转速信号；根据发动机转速信号判断发动机是否启动成功；如果启动成功，则转入正常运行模式下工作；
c、正常运行模式：当发动机启动后、发动机转速大于2000r/min或水温大于40℃时，发动机启动成功，发动机电控单元控制甲醇油泵开始工作，通过甲醇燃料喷射器向发动机供给甲醇燃料；同时发动机电控单元控制汽油泵7停止供给汽油燃料，驱动方式由低温汽油启动方式转变为甲醇燃料驱动方式；
d、常温启动模式：若发动机在启动时，发动机电控单元通过环境温度传感器或水温传感器检测到环境温度或水温高于10℃，此时整车按照甲醇燃料启动方式启动发动机并持续供给甲醇燃料，此时低温启动装置处于停止状态，正常启动后，进入正常运行模式，发动机电控单元继续控制发动机采用甲醇燃料驱动方式运行。
所述的控制方法的判断、决策和控制过程为：
开始发动机启动，发动机电控单元对环境温度或水温进行测试并判断是否低于10℃，如果是，进入低温汽油启动模式；如果不是，进入常温启动模式；
在低温汽油启动模式下进行发动机启动，发动机电控单元对发动机转速信号进行判断，是否启动成功，如果是，进入低温启动与正常运行切换模式；如果不是，返回低温汽油启动模式，继续启动；
低温启动与正常运行切换模式结束，进入正常运行模式；
在常温启动模式下进行发动机启动，发动机电控单元对发动机转速信号进行判断，是否启动成功，如果是，进入正常运行模式；如果不是，返回常温启动模式，继续启动。
本发明采用上述技术方案，增加汽油供应装置，通过发动机电控单元ECU控制发动机在启动初期及启动后燃料切换，能确保发动机在较低的温度下成功启动，解决甲醇发动机低温难启动问题，效果明显，控制及加工制造简单，操作方便，容易实现且生产成本低。
附图说明
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中低温启动装置的控制方法的过程框图。
图中标记为：1、甲醇主油箱，2、甲醇油泵，3、发动机电控单元，4、甲醇燃料喷射器，5、发动机，6、汽油小油箱，7、汽油泵，8、汽油喷射器，9、汽油供应装置，10、环境温度传感器，11、水温传感器，12、水箱，13、发动机输出轴转速传感器。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，来对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用控制方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1所表达的本发明的结构，本发明为一种甲醇燃料发动机低温启动装置，设在甲醇燃料发动机的燃料供应系统上，所述的燃料供应系统包括发动机5、发动机电控单元3、甲醇主油箱1、甲醇油泵2及甲醇燃料喷射器4，正常运行时，发动采用甲醇燃料进行动力驱动。甲醇是由植物制成的可再生的燃料，且可以实现人工大量栽种，可以取代石油燃料作为汽车的燃料，减少对石油燃料的依赖。但是又出现了低温启动困难、甚至无法启动的问题，因为甲醇燃料的一个重要物理特点是：其汽化潜热比汽油大得多，所以甲醇燃料蒸发时所吸收的热量较汽油高，因此雾化效果差，不利于低温启动，尤其是北方冬季的时候，可能会出现无法启动严重的现象。
本发明的总体技术构思是在原来燃料供给系统的基础上增加一套燃油供给辅助装置，发动机需启动时，发动机控制单元ECU通过检测环境温度，来判断是否需要打开冷启动装置的燃油系统，以便启动发动机；再根据发动机转速信号判断发动机是否启动正常，最后切换到整车甲醇燃料供给的正常运行模式。
本发明中的燃油供给辅助装置的具体结构如下：
为了解决甲醇燃料的汽车发动机的低温启动问题，本发明采取的技术方案为：如图1所示，所提供的这种甲醇燃料发动机低温启动装置上还设有燃油供给辅助装置即本发明中的汽油供应装置9，包括汽油小油箱6、汽油泵7及汽油喷射器8，汽油泵7的进油口与汽油小油箱6连通，其出油口与汽油喷射器8连通，汽油喷射器8与发动机5气缸连通，所述的汽油供应装置9与发动机电控单元3(ECU)由电路连接。上述结构利用汽油在低温条件下的蒸发性能比甲醇燃料优越，不用甲醇燃料而用汽油启动，确保启动的成功。启动成功后再转为甲醇燃料正常驱动运行。如果气温正常，也可以用甲醇燃料直接启动再继续运行。该结构的控制及加工制造简单，操作方便，容易实现且生产成本低。
本发明中的发动机5是使用两种不同燃料的双燃料发动机，其中汽油只用作发动机5的启动，而甲醇燃料用作正常运行。所述的汽油喷射器8与甲醇燃料喷射器4在发动机各气缸的气门上并联连接。
为了对环境温度和水箱中的水温进行测试并向发动机电控单元3(ECU)传送其温度信息，使发动机电控单元3(ECU)能够根据温度信息进行判断和决策，是否采用低温启动的模式，因此本发明采取以下结构：在甲醇燃料发动机低温启动装置中设环境温度传感器10，在水箱12中设水温传感器11，所述的发动机电控单元3与所述的环境温度传感器10及水温传感器11之间，通过电路连接。
为了对发动机5运行情况进行判断，在发动机5上，设发动机输出轴转速传感器13，发动机电控单元3与发动机输出轴转速传感器13之间，通过电路连接。如果发动机5的转速没有达到正常运行所必需的数值，则发动机电控单元3(ECU)控制发动机5继续进行启动；如果发动机5的转速已经达到正常运行所必需的数值，则发动机电控单元3(ECU)控制发动机5转变为正常运行模式。一般发动机转速从零达到大于等于2000r/min，则启动结束。
如图1和图2所示，上述的甲醇燃料发动机低温启动装置采用的控制方法所采用的技术方案为，该方法包括常温条件下的甲醇燃料启动方式、低温条件下的汽油启动方式、正常运行时的甲醇燃料驱动方式，并由发动机电控单元3(ECU)进行控制，图2为该控制方法的过程框图。所述的控制方法按下列模式进行控制：
a、低温汽油启动模式：发动机5在启动时，当启动钥匙转至启动档，发动机电控单元3通过环境温度传感器10检测环境温度或通过水温传感器11检测水箱12中的水温，当温度低于10℃时，发动机电控单元3控制甲醇油泵2，使其处于关闭状态，停止工作；控制汽油泵7接通电源并开始向汽油喷射器8供应汽油，此时整车运行方式为低温汽油启动的运行方式；
b、低温启动与正常运行切换模式：当启动钥匙转动到启动档、按低温汽油启动模式启动时，汽油喷射器8向发动机5气缸喷射汽油燃料，确保发动机5启动；然后发动机电控单元3通过发动机输出轴转速传感器13获取发动机5转速信号；根据发动机5转速信号判断发动机5是否启动成功；如果启动成功，则转入正常运行模式下工作；
c、正常运行模式：当正常启动后、发动机5转速大于2000r/min或水温大于40℃时，发动机电控单元3控制甲醇油泵2开始工作，通过甲醇燃料喷射器4向发动机5供给甲醇燃料；同时发动机电控单元3控制汽油泵7停止供给汽油燃料，驱动方式由低温汽油启动方式转变为甲醇燃料驱动方式；
d、常温启动模式：若发动机5在启动时，发动机电控单元3通过环境温度传感器10或水温传感器11检测到环境温度或水温高于10℃，此时整车按照甲醇燃料启动方式启动发动机5并持续供给甲醇燃料，此时低温启动装置处于停止状态，正常启动后，进入正常运行模式，发动机电控单元3继续控制发动机5采用甲醇燃料驱动方式运行。
如图2所示，所述的控制方法的判断、决策和控制过程为：
开始发动机启动，发动机电控单元3(ECU)对环境温度或水温进行测试并判断是否低于10℃，如果是，进入低温汽油启动模式；如果不是，进入常温启动模式；
在低温汽油启动模式下进行发动机5启动，发动机电控单元3对发动机5转速信号进行判断，是否启动成功，如果是，进入低温启动与正常运行切换模式；如果不是，返回低温汽油启动模式，继续启动；
低温启动与正常运行切换模式结束，进入正常运行模式；
在常温启动模式下进行发动机5启动，发动机电控单元3对发动机5转速信号进行判断，是否启动成功，如果是，进入正常运行模式；如果不是，返回常温启动模式，继续启动。
综上所述，本发明采用的技术方案，是在一般甲醇燃料发动机的燃料供给系统中增加汽油供应装置，其控制方式是通过发动机电控单元3(ECU)控制发动机在不同的模式下运行，即启动初期及启动后燃料切换，能确保发动机在较低的温度下成功启动，解决甲醇发动机低温难启动问题，效果明显，控制及加工制造简单，操作方便，容易实现且生产成本低。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1、一种甲醇燃料发动机低温启动装置的控制方法，该装置设在甲醇燃料发动机的燃料供应系统上，所述的燃料供应系统包括发动机(5)、发动机电控单元(3)、甲醇主油箱(1)、甲醇油泵(2)及甲醇燃料喷射器(4)；所述的发动机低温启动装置上设有汽油供应装置(9)，包括汽油小油箱(6)、汽油泵(7)及汽油喷射器(8)，汽油泵(7)的进油口与汽油小油箱(6)连通，其出油口与汽油喷射器(8)连通，汽油喷射器(8)与发动机(5)气缸连通，所述的汽油供应装置(9)与发动机电控单元(3)由电路连接；所述的汽油喷射器(8)与甲醇燃料喷射器(4)在发动机各气缸的气门上并联连接；在甲醇燃料发动机低温启动装置中设环境温度传感器(10)，在水箱(12)中设水温传感器(11)，所述的发动机电控单元(3)与所述的环境温度传感器(10)及水温传感器(11)之间，通过电路连接；在发动机(5)上，设发动机输出轴转速传感器(13)，发动机电控单元(3)与发动机输出轴转速传感器(13)之间，通过电路连接；其特征在于：所述的甲醇燃料发动机低温启动装置的控制方法，包括常温条件下的甲醇燃料启动方式、低温条件下的汽油启动方式、正常运行时的甲醇燃料驱动方式，并由发动机电控单元(3)进行控制，所述的控制方法按下列模式进行控制：
a、低温汽油启动模式：发动机(5)在启动时，当发动机启动钥匙转至启动档，发动机电控单元(3)通过环境温度传感器(10)检测环境温度或通过水温传感器(11)检测水箱水温，当环境温度或水温低于10℃时，发动机电控单元(3)控制甲醇油泵(2)，使其处于关闭状态，停止工作；控制汽油泵(7)接通电源并开始向汽油喷射器(8)供应汽油，此时整车运行方式为低温汽油驱动方式；
b、低温启动与正常运行切换模式：当发动机启动钥匙转动到启动档、按低温汽油启动模式启动时，汽油喷射器(8)向发动机(5)气缸喷射汽油燃料，确保发动机(5)启动；然后发动机电控单元(3)通过发动机输出轴转速传感器(13)获取发动机(5)转速信号；根据发动机(5)转速信号或水温判断发动机(5)是否启动成功；如果启动成功，则转入正常运行模式下工作；
c、正常运行模式：当发动机(5)启动后、发动机(5)转速大于2000r/min或水温大于40℃时，发动机(5)启动成功，发动机电控单元(3)控制甲醇油泵(2)开始工作，通过甲醇燃料喷射器(4)向发动机(5)供给甲醇燃料；同时发动机电控单元(3)控制汽油泵(7)停止供给汽油燃料，驱动方式由低温汽油驱动方式转变为甲醇燃料驱动方式；
d、常温启动模式：若发动机(5)在启动时，发动机电控单元(3)通过环境温度传感器(10)或水温传感器(11)检测到环境温度或水温高于10℃，此时整车按照甲醇燃料启动方式启动发动机(5)并持续供给甲醇燃料，此时低温启动装置处于停止状态，正常启动后，进入正常运行模式，发动机电控单元(3)继续控制发动机(5)采用甲醇燃料驱动方式运行。
2、按照权利要求1所述的甲醇燃料发动机低温启动装置的控制方法，其特征在于：所述的控制方法的判断、决策和控制过程为：
开始发动机启动，发动机电控单元(3)对环境温度或水温进行测试并判断是否低于10℃，如果是，进入低温汽油启动模式；如果不是，进入常温启动模式；
在低温汽油启动模式下进行发动机(5)启动，发动机电控单元(3)对发动机(5)转速信号或水温进行判断，是否启动成功，如果是，进入正常运行模式；如果不是，返回低温汽油启动模式，继续启动；
在常温启动模式下进行发动机(5)启动，发动机电控单元(3)对发动机(5)转速信号或水温进行判断，是否启动成功，如果是，进入正常运行模式；如果不是，返回常温启动模式，继续启动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |