CN101375049A - 具有进气口和乙醇加热的乙醇柔性发动机的冷启动辅助系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新的冷启动辅助系统，优选地用在把乙醇用作燃料的内燃机中。发动机“柔性燃料”(乙醇/汽油/GNV)包括在本发明的使用的可能性中。冷启动系统利用定位在喷射器(4)的入口中的电阻(3)、在每个喷射器(1)内的电阻(6)或用于喷嘴的每个管道保持器(2)的电阻(5)，并且依据加热乙醇流量和能量消耗的必要性，这三种可能性可同时地、两两组合地或分开使用。也可利用定位在进气中的电阻组(11、12、13)。另外在带有同一乙醇加热系统的进气收集器中可预见一个或两个辅助注射器(补充)。

Description

具有进气口和乙醇加热的乙醇柔性发动机的冷启动辅助系统
技术领域
本发明涉及一种冷启动辅助系统，该类型的系统优选地用在带有把乙醇用作燃料的内燃机的发动机中，该发动机包括在本发明用在“柔性燃料”(乙醇/汽油/GNV)发动机中的可能性中。
背景技术
命名为“辅助冷启动”、一般通过该技术已知的系统，包括带有电动泵喷射的油箱，在发动机启动的瞬时和在发动机加热时段中的加速期间，该电动泵喷射通过电动阀和“单向”(单一方向的)阀，把在进气歧管内或靠近区域中喷射的一定量的汽油提供给汽缸的进气阀。
汽油量和进给时间由电子单元命令，该电子单元通过继电器以及电动阀直接作用在电动泵喷射上。
然而，尽管这些系统在乙醇车辆中的广泛应用，但乙醇车辆没有摆脱不便。
明确地说，喷射汽油的汽油量对于一些人的观点来说是关键的，并且尤其是人们可指出其直接影响以及通过车辆的污染物排放。另一方面，不足量的汽油喷射不允许发动机启动，损害和降低启动器发动机的使用寿命且带来用户的显著不满。
与喷射汽油量的控制也相关的是在发动机的加热时段期间的可驾驶性、对污染物排放水平和燃料消耗的强烈影响。
使用汽油的冷启动系统的另一个不利因素是汽油经其喷射的进口管和校准孔的堵塞。这主要由于汽油老化而发生，汽油老化是指：保持在油箱内很长时间而不使用，因此汽油氧化、失去性能及招致胶质形成。出现这种情况是因为这个系统的启动仅出现在冬季的较冷天气，其中，为了冷发动机的操作，汽油的存在是必要的。这种技术的例子是巴西申请PI 8801648-0和PI 9002905-4。
况且，在位于进气歧管中的汽油注入点与进气阀之间的距离使汽油不希望地累积在进气歧管的壁上，引起对于冷启动系统的损失。这种问题当处置具有长支路进气歧管的发动机时甚至更严重。为了解决这个问题，最近提出了巴西申请PI 0300761-8，该申请包括一种喷射辅助系统，赋予用于冷启动的燃料喷射辅助出口，并且使喷射更靠近其燃烧点。
为了启动优化、在发动机加热期间的可驾驶性及污染物排放水平的结果降低，对于冷乙醇发动机开发了一种冷启动系统，该冷乙醇发动机使用喷射喷嘴(第5喷嘴)以把汽油引入到进气歧管中。对于长支路的进气歧管，根据该同一委托人的专利申请PI 9905212-1(第5喷嘴)和C1 99052121(带有两个另外喷嘴)，系统使用靠近进气阀和靠近汽缸入口定位的两个喷射器喷嘴(对于每两个汽缸的一个)。
在冷启动瞬时和在发动机的加热时段期间，在进气歧管中通过喷射器喷嘴的汽油注入允许对汽油喷射量和形式更好的控制。这种优化方式的汽油控制对于常规系统，换句话说，在进气歧管中通过带有校准孔的管道的汽油注入是不可能的。
在PI 0300761-8过程中描述的系统参考对于冷启动通过到燃料喷射喷嘴的相邻通道的辅助燃料(来自燃料箱的汽油或蒸汽)的注入，这样辅助燃料可靠近进气阀并且与主燃料一起添加。这个申请呈现与在C1 99052121过程中描述的系统目的的巨大相似性，其中靠近进气阀的两个另外喷射器喷射汽油以帮助乙醇发动机的启动和冷操作。
为了取代辅助汽油喷射，提出了几种系统，并且这些系统考虑到乙醇加热和因此汽油的和用于冷启动辅助系统的构成的每个必要设备的消除，这可能出现缺陷并且给发动机操作带来问题。
在专利申请MU-7502050-5中描述的系统中，用于完全乙醇加热的必需时间可能非常长，因为需要在涉及线圈的油之前加热以得到在线圈中包含的乙醇的希望温度。
在其中在喷嘴喷射器内加热乙醇的系统中，加热的燃料量对于冷加速可能不足，因为在低温下在这种操作中需要燃料的最大流量在喷嘴喷射器内的小体积内不可能立即加热。
在其中加热乙醇注入到进气歧管中的系统中，热量损失可发生在导管内，并且燃料可能在燃烧室中达不到足够的温度。设想乙醇的闪点(可有用于燃烧的足够量的燃料蒸汽的温度)是13℃并且其低于这个温度的燃烧是困难的，在非常低的温度下发动机操作的情形中，这样的系统可能变得低效，因为除热量损失之外，相当量的乙醇可能保持沉积在导管壁上(冷凝)。
发明内容
这样，一种用于乙醇发动机或具有用在多燃料发动机(柔性发动机)中的可能性的新冷启动系统构成本发明的目的，该冷启动系统允许用于汽油喷射的所有必要设备的消除，有助于启动和冷加速。
这种新系统通过空气加热和/或乙醇系统，在冷启动和发动机加热时段期间替代汽油注入的常规系统。依据环境温度，进气和乙醇加热可分开进行。
进气加热由电阻进行，该电阻策略地定位在组成进气系统的部分上，换句话说，在吸气管和/或空气过滤器和/或节流阀的本体和/或收集器导管和/或主轴箱导管中或分别在这些部分的每一个中，或者组合这些可能性。
加热空气也由电力涡轮机供给，该电力涡轮机具有用于空气加热和强迫到进气歧管中的循环的电阻系统。
只考虑主喷射器(对于每个汽缸一个)，乙醇加热可由定位在每个喷射器的入口中和/或在每个喷射器内的电阻和/或由用于每个喷嘴保持器管的电阻进行。对于乙醇加热，人们可组合电阻的这三个位置或者分别在这些点的每一个中。
用于乙醇加热的另一种形式是使用用来在进气歧管中注入加热乙醇的一个或两个另外的喷射器喷嘴(补充)。在这种条件下，乙醇加热在主喷射器中或在喷嘴的主保持器中可能存在或不存在。在这样的情况下，通过使用补充喷射器，乙醇加热能以类似方式进行，换句话说，用于定位在每个补充喷射器的入口中和/或在每个补充喷射器内的电阻和/或通过用于喷嘴的每个补充管保持器的电阻。对于在这种条件下的乙醇加热，人们可组合电阻的这三个位置或者分别在这些点的每一个中。
带有乙醇加热补充喷射器的这种系统互连到主系统上，换句话说，工作压力对于所有喷射器都相同。当加热乙醇在进气歧管中的注入通过喷射器进行时，使在壁上的相同冷凝可能性或沉积最小，因此，在“喷雾”中包含的乙醇团几乎完全驱入汽缸内。
补充喷射器的使用的这种概念是本申请人在专利申请PI9905212-1(第5喷嘴)和C1 99052121(带有两个另外喷嘴)中描述的同一种。补充喷射器的使用的巨大优点在于，温热乙醇输出可被控制和调节(经ECU)，如在主喷射器中那样。
附图说明
按照附图将更好地理解本发明，该附图仅呈现为图，而不限制本发明的范围，其中表示用于本发明的空气进口和乙醇加热的一些情况：
图1表示在喷射器入口中定位的电阻；
图2表示喷嘴管道保持器和喷射器入口的加热组合；
图3表示在用于电阻的喷射器的入口中和在每个喷射器内的乙醇加热的两种可能性的组合；
图4表示乙醇加热的三种可能性的组合，换句话说，乙醇在分配管道或沿分配管道的每个内部部分用于电阻的喷嘴的保持器内、在用于电阻的喷射器的入口中及在每个喷射器内被加热；
图5表示仅在每个喷射器内的电阻；
图6表示在分配管道或保持器喷嘴内的单个电阻；
图7表示带有两喷嘴-喷射器的加热补充乙醇系统，该两喷嘴-喷射器在a)和f)前提下根据电阻的定位加热燃料；
图8表示在a)和g)前提下带有使电阻定位在进气歧管中的喷嘴喷射器的补充乙醇加热系统；
图9表示在节流阀阀体中的进气歧管内的空气加热可能性；
图10示意地表示在靠近排气歧管的空气入口次级管道中的电阻位置；
图11表示在空气过滤器内或在用于节流阀阀体和次级管道的送气管中的电阻；
图12表示在过滤器到进气歧管的连接管道中的空气加热，不存在次级管道；
图13a表示辅助系统的冷启动的系统流程图；
图13b表示使用具有电气加热的涡轮机的冷启动辅助系统的系统流程图；
图14表示在节流阀下面引入的加热空气(位置2)；
图15表示在把空气过滤器连接到节流阀阀体上的管子中引入的加热空气(位置1)；
图16a至16c表示沿在燃烧中使用的空气的加热过程的控制阀的几种构造；
图17a至17c表示沿在燃烧中使用的空气加热过程的控制阀的几种构造；
图18a和18b表示沿在燃烧中使用的空气加热过程的控制阀的几种构造；
图19表示用于到低转速的发动机转矩增大的涡轮机的使用。
具体实施方式
乙醇加热
a)在主系统中的加热(直接)
燃料的加热是保证它获得高于闪点的温度的最快途径。这种加热以乙醇达到估计为30℃温度的方式进行，因为低于乙醇闪点13℃，乙醇燃烧出现困难，一旦低于这个阈值，对于良好的燃烧就没有足够量的蒸发乙醇用于适当的空气/燃料。
乙醇加热可由定位在喷射器(4)的入口中的电阻(3)、由在每个喷射器(1)内的电阻(6)或由用于喷嘴的每个管道保持器(2)的一个电阻(5)进行，并且依据乙醇热流量和能量消耗的需要，这三种可能性可同时地、两两组合地或分开使用。组合可能性按如下表示：
图1表示在喷射器(4)的入口中定位的电阻(3)；
图2表示在喷嘴管道保持器(2)中的电阻(5)和在喷射器(4)的入口中定位的电阻(3)的组合；
图3表示在喷射器(4)的入口中定位的电阻(3)组合；以及在喷射器(1)内定位的电阻(6)；
图4表示在喷射器(4)的入口中定位的电阻(3)组合；以及在喷射器(1)内定位的电阻(6)以及在喷嘴管道保持器(2)中的电阻(5)；
图5表示在喷射器(1)内定位的电阻(6)；及
图6表示在喷嘴管道保持器(2)中的电阻(5)。
乙醇加热应该保证在喷射之后其温度高于闪点温度。30℃的温度是安全估计值，因为低于13℃(乙醇闪点)，乙醇燃烧出现困难，没有由适当空气/燃料混合物蒸发的足够量的乙醇用于良好燃烧。
重要的是要指出，电阻(3)(定位在喷射器(1)紧前面)并且在也叫做燃料长廊(gallery)的喷嘴保持器管道(2)中，对于乙醇预热是有用的，并且减弱在启动和第一次冷加速之后到达喷射器(1)的冷乙醇流动影响。
当没有流动时，换句话说，对于不积极准备喷射的乙醇，在喷射器(1)内的小体积的乙醇加热以几乎瞬时方式发生。然而，这个相同体积在冷启动之后的加速中是不足的，因为在低温(低于或接近0℃)下较高的乙醇流动不允许适当加热。在这样的情况下，乙醇进入空气加热组合成为必要的。
如图3、4中所示，乙醇加热将以更高效方式发生，因为它由在喷射器(4)的入口中定位的电阻(3)和借助于在喷嘴管道保持器(2)中的电阻(5)预热。这样，乙醇最终温度的影响在冷加速中减小，由于将使喷射器出口流动(1)最小；因此预热允许在通过喷射器(1)通道之前的较大体积加热乙醇。
加热乙醇的电阻，由于在进一步解释的进气歧管中包含的空气的发动机水温，由ECU或电子命令单元启动和停止。
b)在补充系统中的加热(间接)
通过补充喷射器的使用的乙醇加热能以与直接加热(主系统)相关的类似方式进行，换句话说，用于定位在每个补充喷射器的入口中和/或在每个补充喷射器内的电阻和/或通过用于每个补充喷嘴保持器管道的电阻。
第一前提和定位在进气歧管中的两个补充喷嘴的使用在高压下喷射乙醇，形成加热喷雾。
在这种前提下，乙醇加热可由定位在喷射器(51)的入口中的电阻(56)、由在每个喷射器(52)内的电阻(57)或由用于喷嘴的每个管道保持器(50)的电阻(55)进行，并且依据乙醇加热流量和能量消耗的需要，这三种可能性可同时地、两两组合地或分开使用。组合可能性按如下表示：
图7a表示在喷嘴管道保持器(50)中的电阻(55)。
图7b表示在喷嘴管道保持器(50)中的电阻(55)与在喷射器(52)中定位的电阻(57)的组合；
图7c表示在喷嘴管道保持器(50)中与在喷射器(51)的入口中定位的电阻(56)及与在喷射器(52)内定位的电阻(57)的电阻(55)组合；
图7d表示在喷射器(51)的入口中定位的与在喷射器(52)中定位的电阻(57)的电阻(56)组合；
图7e表示在喷射器(51)的入口中定位的电阻(56)；及
图7f表示在喷射器(52)内定位的电阻(57)。
第二前提是定位在节流阀阀体与喷嘴的主管道保持器之间的补充喷嘴的使用，该补充喷嘴喷射乙醇和高压，形成加热喷雾。在这种前提下，乙醇加热可由定位在喷射器入口(60)中的电阻(65)、由在喷射器(61)内的电阻(66)或由用于每个喷嘴保持器管道(70)的一个电阻(67)进行，并且依据乙醇加热流量和能量消耗的需要，这三种可能性可同时地、两两组合地或分开使用。组合可能性按如下表示：
图8a表示在喷嘴管道保持器(70)中与在喷射器入口(60)中定位的电阻(65)及与在喷射器(61)内定位的电阻(66)的电阻(67)组合；
图8b表示在喷嘴管道保持器(70)中的电阻(67)与在喷射器(61)中定位的电阻(66)的组合；
图8c表示在喷嘴管道保持器(70)中与在喷射器入口(60)中定位的电阻(65)的电阻(67)组合；
图8d表示在喷嘴管道保持器(70)中的电阻(67)；
图8e表示在喷射器入口(60)中定位的与在喷射器(61)中定位的电阻(66)的电阻(65)组合；
图8f表示在喷射器入口(60)中定位的电阻(65)；及
图8g表示在喷射器(61)中定位的电阻(66)。
空气加热
当在汽缸中的入口轮流地使其壁冷却时，吸入系统中的空气加热必须使加热乙醇的热量损失最小。当环境温度被考虑或低于0℃时，这种情形是恶劣环境。为了使用于发动机加热时段的能量消耗最小，在冷启动之后，电阻被断电并且利用在排气歧管附近的热量加热空气。在发动机完全加热之后，冷空气通常通过另一根管道吸入。
通过电阻的空气加热在通过启动之前的瞬时自然对流(在进气系统内的静止空气)和在开始启动发动机之后的强制对流(汽缸的运动空气)的热量的作用下而发生。电阻工作作为发动机控制系统的显示，换句话说，通过它们的电流由于源于发动机的电子单元(ECU或电子命令单元)的电子命令而发生。这种命令被编程为，由于通过定位在进气歧管中的传感器的环境温度和/或通过发动机的水温传感器的发动机水温而释放电流。
图9至12表示加热空气吸入如何通过电阻或进气系统的金属零件的加热而增强，这些零件与吸入空气直接接触。在电阻的情况下，这些可策略地定位在组成进气歧管(10)的零件中，换句话说，可定位在吸气管和/或节流阀阀体(10c)和/或收集器导管(10b)和/或在主轴箱(未表示)的导管中的吸管中或分别在这些部分的每一个中。更详细的方式如下：
图9表示在吸入收集器或进气的上部部分(10a)中、在收集器的下部部分(10c)中及在节流阀阀体(10c)中定位的电阻(11、12、13)；
图10示意地表示在靠近未表示的排气歧管的空气入口的次级管道(23)中的电阻(26)的位置；
图11表示在空气过滤器(20)内或在用于节流阀阀体(10c)和次级管道(23)的送气管(25)中的电阻(27)；及
图12表示在空气过滤器(20)内或在用于节流阀阀体(10c)的送气管(25)中的空气加热。
电阻的位置在进气歧管和流体-动力学的建设性需要的作用下可变化。对于新收集器，电阻在项目的开始时可被考虑，并且以不损害空气流动和因此不损害发动机性能的方式，策略地定位在进气歧管本身(10)内、在空气过滤器(20)中或在用于节流阀阀体(10c)的送气管(25)中。
对于用于限定项目的进气歧管，电阻的最好位置是在次级管道(23)内的位置。这个管道(23)仅当发动机很冷时作为空气吸入才是有用的。
为了更好的管道(23)加热效果，这应该具有尽可能接近在发动机的完整循环中运动的空气体积的体积。作为永久状态的考虑，空气流进入和离开汽缸，在曲轴的最初两转中在进气歧管中包含的冷空气量形成完整循环，并且等于发动机的汽缸容量，及将由在次级管道(23)中的加热空气体积取代。这样，在发动机冷启动时，将有对于以前也已经加热的乙醇的优化燃烧足够的加热空气体积。
在这样情况下，在发动机很冷时(如通过水温和/或在进气歧管内的空气的温度确认)，空气吸入将通过次级管道(23)发生，当在瞬时启动时，直到发动机加热，将接收由电阻(26)在内部给出的热量。
进气回路仍然具有空气过滤器(20)、用于进气歧管(25)的过滤空气的送气管、导流板(24)及恒温阀(21)。在冷操作开始和最初冷加速时的空气吸入将在通过在次级管道(23)内的电阻(26)的适当加热的作用下被供给。
电阻的启动通过电子命令单元或ECU按照发动机水温和在进气歧管内的温度进行。指示值是低于30℃的温度。30℃的温度是安全估计值，因为低于13℃，乙醇燃烧出现困难，一旦低于这个温度，对于良好燃烧就不可能有对于适当空气/燃料混合物蒸发的足够量的乙醇。
在次级管道(23)内的电阻(26)在启动钥匙的转动之前，与乙醇加热一起开始。当发动机很冷时(“冷启动意图”)，这种加热开始可例如在车门手把的转动时发生。通过电阻(26)的吸入空气加热时间可由靠近未表示的排气歧管的次级管道(23)的吸入空气温度或由发动机水温确定，换句话说，当由于通过在排气歧管(未表示)附近的对流的热变化可得到热空气时。
导流板(24)允许加热空气通过，导流板(24)由恒温阀(21)按照在进气歧管中存在的真空控制。在启动时和在发动机的冷加速时，在进气歧管中存在的真空使导流板(24)只允许来自次级管道(23)的热空气通过。
当吸入空气达到一定的最小温度(例如30℃)时，由于恒温阀(21)(双金属继电器)的作用，导流板(24)开始关闭加热空气的通道，并且开始冷空气通道的释放。当加热空气的温度达到一定的最大温度(例如50℃)时，由于同一恒温阀(21)的作用，加热空气通道将被完全关闭。热空气通道的完全关闭和因此冷空气的释放分别指示发动机达到了理想操作温度。
这种系统由于导流板(24)的位置提供加热和冷空气的配量。在这样的情况下，由于由恒温阀(21)控制导流板的中间位置，停电(经ECU或电子控制单元)电阻(23)的另一种形式发生，因为在这种条件下，由于由发动机产生的热量，可得到源于排气歧管(未表示)和进气歧管本身附近的加热空气。
对于以前描述的系统的选择例是设有空气加热系统的涡轮机(100)的使用，该空气加热系统本身以加热方式循环，并且同时充分利用对于进气歧管的更好的大气性能。
在发动机冷启动(冷启动意图)之前，所述涡轮机(100)借助于从用于空气加热的电阻系统(101)提供的电启动被启动以增强通过进气歧管(10)的加热空气的强制循环。
这样，在加热空气发动机的操作之前，它在进气歧管(10)内循环，换句话说，它离开涡轮机(100)，在进气歧管(10)内循环加热空气，并且由于使得已经变冷的该同一空气再次进入涡轮机(100)。借助于这种进气歧管(10)，它完全填充有在理想温度下的空气，以在进入发动机的汽缸之前与乙醇混合。乙醇然后可由主喷射器(4)和/或由补充喷射器(52)喷射。
在涡轮机出口(100)中有增强空气加热的电阻系统。电动涡轮机(100)连接到进气歧管(10)或空气管(25)上，空气管(25)把空气过滤器(20)联接到节流阀阀体(10)上。加热空气离开涡轮机(100)并且进入进气歧管(10)中，在每个元件中循环并且返回到涡轮机。
加热空气可引入到在节流阀阀体(10c)下面的收集器中或在把过滤器联接到节流阀阀体(10)上的空气管道(25)中，如可在图14和图15中观察到的那样，图14表示在节流阀阀体(10c)下面的位置中引入加热空气，图15表示在把过滤器联接到节流阀阀体上的管道(25)中引入加热空气。在图14中呈现的构造中，节流阀在处理期间被关闭，并且加热空气填充到汽缸入口的节流阀下面的收集器(10)的每个体积中，其中开口定位(103)成连接到涡轮机(100)的入口上。在图15呈现的构造中，加热空气被引入在把空气过滤器(20)联接到节流阀阀体(10)上的空气管道(25)中。在这种情况下，节流阀应该是敞开的(节流阀带有电子启动器)，以允许加热空气流在进气歧管内通过。对于以这种方式引入的加热空气，一旦在启动期间是可得到的，则得到较大体积的适用加热空气，因为空气也将占据把空气过滤器联接到节流阀阀体上的管道的部分，并且也占据进气歧管。
在发动机开始启动钥匙之后，涡轮机(100)和用于空气加热的电阻继续工作。然而，加热空气不返回到涡轮机，因为它将总地抽吸在汽缸内，一旦加热空气增大乙醇蒸发范围就优化在低温条件下的乙醇燃烧。
为了加热空气的再循环(在启动之前)和其在发动机加热时段期间的使用(在启动之后)，系统使用电气控制的阀。图16(b、c)和17(b、c)示意地表示阀如何分别布置成把加热空气引入把空气过滤器联接到节流阀阀体上的管子(25)中和节流阀阀体(10)下面。
作为例子，我们在图16a中可看到，在启动(冷启动意图)之前的加热空气的再循环中，流动由B-C-和-D-F-B路线构成，并且阀(202、204)被打开而阀(201、205)被关闭。这样，电阻和涡轮机被启动，并且加热空气填充在空气管、节流阀阀体(敞开的电子节流阀)及吸入收集器中。
因而，在图16b中，在冷启动(冷操作发动机)之后的空气循环，其流动由A-B-C-E-D-汽缸路线构成，并且阀(205、202)被打开而阀(201、204)被关闭。这样，通过空气过滤器的冷空气在涡轮机出口中被加热。
在图16c中，在发动机加热之后的空气流动由A-E-D-汽缸路线构成，并且阀(201)被打开而阀(202、204、205)被关闭，使空气加热回路断电。
在另一种构造中，在图17a中具有通过B-C-D-F-B空气流动的在启动(冷启动意图)之前的加热空气的再循环，使阀(203、204)被打开而阀(201、202、205)被关闭。这样，电阻和涡轮机被启动，并且加热空气填充吸入收集器。
在图17b中具有在冷启动(冷操作发动机)之后的空气流动，它由A-B-C-E-D-汽缸路线构成，使阀(205、202)被打开而阀(201、203、204)被关闭。通过空气过滤器的冷空气在涡轮机出口中被加热。
最后，在图17c中具有在发动机加热之后的空气流动，它按照路径A-E-D-汽缸使阀(1)被打开而阀(202、203、204、205)被关闭。空气加热回路被断电。
选择性地，在发动机启动之前，可抑制每个加热空气再循环系统的使用。在这种情况下，在发动机启动(冷启动意图)之前仅启动电阻，并且电动涡轮机(100)被断电。在启动钥匙启动器时，电阻(101)保持通电并且电动涡轮机(100)在内部被通电，以把加热空气吹入在汽缸内。这样，加热空气将呈现在冷启动中，并且在发动机的加热时段期间也将被使用，以改进可驱动性和燃料消耗。图18(a、b)示意表示这样构造的系统。如果节流阀阀体具有带有电子启动器的节流阀，则这可被打开以增大在汽缸内的空气流动。
作为例子，在图18a中具有，在冷启动(发动机操作)之后的空气流动中，它由路线A-B-C-E-D-汽缸构成，并且阀(205、202)被打开而阀(201)被关闭。电阻在启动之前被发动。涡轮机被通电以在启动发动机的启动之后吹入加热空气。
因而，在图18b中，有在发动机加热之后的空气流动，它由路线A-E-D-汽缸组成，使阀1被打开而阀(202、205)被关闭。在这个时刻，空气加热回路被断电。
使吸入空气和乙醇加热的冷启动辅助系统的另一种功能也可改进发动机性能，并且减少燃料消耗。对于这种目的，系统在发动机加热阶段之后也可使用。
在这种情形下发动机性能的提高主要与发动机的转矩和功率相关，此时它正工作在低转速(2000至4000rpm)的转速范围中。
特别地在这种情况下，带有安装电启动器以把热空气吹入发动机的冷操作启动器中的涡轮机(100)，也可用来(依据涡轮机的能力)增大在吸入收集器中的压力和改进发动机的容积性能。当发动机被加热时，定位在涡轮机出口中的电阻(101)应该被断电，因此冷空气提供较高容积性能。图19示意地表示通过发动机的吸气系统的空气的途径。当发动机正工作在其中有转矩和功率低效的转速中时，涡轮机由电子单元以及电动阀启动。除转矩和功率增大外，也有可能改进较低转速的可驱动性。
在这种情况下，如由图19表示的那样，冷空气流将用于转矩和功率增大(例如，2000至4000rpm)。在这种空气流中，带有阀(205、202)的A-B-C-D-D-汽缸被打开而阀(201)被关闭。借助电动涡轮机的操作，出现在进气歧管中的压力增大，改进发动机的容积性能。
在启动和发动机的冷操作中用来加热乙醇的电阻也可用来加热燃料，以便它蒸发得更好，也在发动机的加热阶段之后，提供损失(不参与燃烧并且通过排气排出的燃料部分)的减小。这样，可使用较少量的燃料。在这种情况下，独立于燃料类型，加热可用于减少喷射量的目的，并因此减少通过排气的污染物排放。重要的是要指出，电动涡轮机当用在低转速领域中时；也可实现燃料消耗和污染物排放。
为了发动机冷操作满意的开始，源于喷射器的最初打开的加热乙醇应该与加热空气相混合。为此，喷射器的打开必须至少在曲轴的最初旋转(2至4转)期间延迟。这种延迟等于必要的时间，以便从空气过滤器到汽缸入口包含的所有冷空气进入汽缸内，并且由发动机的排气系统排出，换句话说，从发动机的1至2个完整循环的时间，这样避免在汽缸内存在乙醇以及冷空气(它可导致乙醇的最终温度低于13℃)，因为其在火花塞的电极和汽缸壁上的冷凝可能发生。
乙醇冷凝在发动机的操作开始时是极为有害的(很长的冷启动时间和污染物排放的增加)。在策略上，在发动机的这些最初循环期间，启动火花塞可被启动，以提供电极和汽缸内部的初始加热。考虑到发动机的转动最初由发动机的启动提供，并且作为平均值，它可能在180rpm与300rpm之间，完整循环的完成时间(曲轴的两转)在0.6秒与0.4秒之间。
考虑到作为平均值，满意的冷启动时间对于20℃和0℃的环境温度分别是约1.0秒至2.0秒，在这样的情况下，由于“等待”和加热空气而没有乙醇喷射的初始时间可维持在可接受标准内的启动时间。
减小归因于加热空气的“等待”时间的另一种途径是把电阻(27、28)定位在空气过滤器本身内或在把过滤器连接到吸入收集器上的管子中。人们也必须考虑加热空气通过电动涡轮机(100)的再循环可能性或强制循环。在次级管道(23)内的电阻依据吸气回路是选择性的，并且其功能继续是在电阻断电之后获得加热空气的功能。
加热控制
理想的进气温度和空气和乙醇吸入可通过理论和经验评估而确定。与这种乙醇加热系统一起，可使用多孔喷射器(孔2、3、4、6)，以使挥发性影响最小并减小较高加热温度的需要。
当发动机很冷时，基于在启动之前吸入空气温度和发动机水温，进入空气和乙醇加热的开始将始终发生。这可进行利用比如车辆外部门手把启动作为冷启动意图的基准。在这种情况下，如果进行启动，加热保持，否则，在预定时间之后，系统被断电。
在发动机适当(“加热”)之后，系统也将被断电。这样，所有冷加速将借助于加热空气/燃料混合物进行。通过电阻或进气系统的金属零件的空气加热停止也可基于发动机的水温；因为当发动机在完全操作中时，即使在加热期间，在排气歧管附近也有加热空气。这种加热空气作为电加热空气的替代物是有用的。
系统通过图13a和13b的流程图可作为一个整体理解。
在图13a中呈现的概要可在如下阶段中概括：
-当发动机很冷时-冷启动意图-(102)，在车门手把启动时通过电阻(3、5、6、11、12、13、26、27、28、55、56、57、65、66及67)乙醇和空气加热(104)；
-启动启动器(106)；
-如果温度低于30℃，则启动火花塞启动(110)，以提供电极和汽缸内部的初始加热；
-由电阻(26)维持(或继续)空气加热(108)的进入。选择性地，空气加热可由在涡轮机(100)中存在的电阻进行；
-启动启动器发动机曲轴多转(2至4转)(114)，从而在到汽缸入口的空气过滤器中包含的所有冷空气都进入汽缸内并且由发动机的排气系统排出，换句话说，发动机的1至2个完全循环的时间；
-关于准备喷射的不活跃乙醇维持(或继续)燃料加热(112)；
-加热乙醇的喷射(116)；
在使用补充喷射器的情况下，主喷射器(没有乙醇加热)在启动器中不喷射乙醇。
-发动机的操作；
-最低空气温度的确认：
在它低于一定的最低温度(例如30℃)的情况下，它保持通过电阻(11、12、13、26、27、28)加热(118)；
在它是在最小值(例如30℃)与中间值(例如50℃)之间的温度的情况下，由于恒温阀(21)的作用，它开始关闭加热空气通道(120)，并且它开始冷空气通道的释放；
在它高于一定的最大温度(例如50℃)的情况下，加热空气通道由于恒温阀(21)的作用将被完全关闭(124)。
在图13b中呈现的概要可在如下阶段中概括：
-当发动机很冷时-冷启动意图-(102)，在车门手把启动时通过电阻(3、5、6、11、12、13、26、27、28、55、56、57、65、66及67，101)的乙醇和空气加热(104)；
-启动电动涡轮机(100)；
-启动阀(打开或关闭-201、202、203、204、205)，以允许加热空气通过进气歧管(100)的再循环；
-启动启动器(106)；
-借助于关闭阀(205、202、204)和打开阀(201)结束再循环，以允许加热空气通过节流阀阀体(10)发送到汽缸；
-如果温度低于30℃，则启动火花塞的启动器(110)，以提供电极和汽缸内部的初始加热；
-对于电阻(101)维持(或继续)进入空气加热(108)；
-使启动发动机启动曲轴(114)每转(2至4转)，从而在到汽缸入口的空气过滤器中包含的所有冷空气都吸入汽缸内并且由发动机的排气系统排出，换句话说，发动机的1至2个完全循环的时间；
-关于准备喷射的不活跃乙醇维持(或继续)加热燃料(112)；
-温热乙醇的加热喷射(116)；
在使用补充喷射器的情况下，主喷射器(没有乙醇加热)在启动时不喷射乙醇。
-发动机的操作；
-最低空气温度的确认：
在它低于一定的最低温度(例如30℃)的情况下，它保持通过电阻(101)加热(118)；
在它是在最小值(例如30℃)与中间值(例如50℃)之间的温度的情况下，由于恒温阀(21)的作用，它开始关闭加热通道(120)，并且它开始冷空气通道的释放；
在它高于一定的最大温度(例如50℃)的情况下，加热通道由于恒温阀(21)的作用将被完全关闭(124)。
-在发动机的适当加热(“加热”)之后系统停止。
这样，在冷启动或冷加速期间，吸入空气和要使用的乙醇部分将始终被加热。乙醇将保持在其特征在于闪点，换句话说13℃的温度以上的温度下，促进和优化其燃烧。
在主喷射器不具有乙醇加热的情况下，通过它们的乙醇流动应该以不提供乙醇冷却和加热空气的方式被控制(调节)。在这样的情况下，在发动机很冷的同时，经过补充喷射器的加热乙醇流，应该高于冷乙醇流(经主喷射器)。
显然，极大的优点是为把汽油注入在进气歧管中使用的所有设备的完全消除。另外，它排他地代表关于借助于乙醇加热的这些冷启动系统的极大的优点，因为在这种情况下，在非常低的环境温度下，加热乙醇损失热量，直到它到达汽缸内。对于在其内部部分中具有电阻或借助于电动涡轮机的使用的吸入收集器，空气加热将非常靠近汽缸入口，并且通过加热空气的“等待”时间几乎没有必要。这样，在启动钥匙的启动之后不必延迟乙醇喷射。

Claims (16)

1.帮助冷启动的燃料加热系统，其特征在于，通过定位在喷射器(4)的入口中的电阻(3)、由在每个喷射器(1)内的电阻(6)或由用于喷嘴的所有管道保持器(2)的电阻(5)进行，并且依据乙醇加热流量和能量消耗的需要，这三种可能性可同时地、两两组合地或分开使用。
2.帮助冷启动的燃料加热系统，其特征在于，由安装在进气歧管中的喷射辅助喷嘴-所述辅助喷嘴具有定位在喷射器(51)的入口中的电阻(56)、由在每个喷射器(52)内的电阻(57)或由用于喷嘴的所有管道保持器(50)的电阻(55)进行，并且依据乙醇加热流量和能量消耗的需要，这三种可能性可同时地、两两组合地或分开使用。
3.帮助冷启动的燃料加热系统，其特征在于，由安装在进气歧管的出口中的喷射辅助喷嘴-所述辅助喷嘴具有定位在喷射器入口(60)中的电阻(65)、由在每个喷射器(61)内的电阻(66)或由用于所有喷嘴管道保持器(70)的电阻(67)进行，并且依据乙醇加热流量和能量消耗的需要，这三种可能性可同时地、两两组合地或分开使用。
4.帮助冷启动的燃料加热系统，其特征在于，通过在吸入收集器或进气的上部部分(10a)中、在收集器的下部部分(10)中及在节流阀阀体(10c)中定位的电阻组(11、12、13)；在靠近排气歧管的空气进入的次级管道(23)中的电阻组(26)；在空气过滤器(20)内或在用于节流阀阀体(10c)和次级管道(23)的送气管(25)中的电阻组(27)；在用于节流阀阀体(10c)的送气管(25)中的电阻组(28)进行，并且所述电阻以联合或隔离方式使用，由电子控制单元和所述空气过滤器(20)控制，电子控制单元和所述空气过滤器(20)具有用于偏离次级管道(23)的加热空气的导流板控制(24)的恒温阀。
5.帮助冷启动的对于空气的加热空气系统，其特征在于，通过带有联接到节流阀阀体(10c)或联接到形成加热空气循环回路的节流阀阀体(10c)的送气管(25)上的电阻(101)的涡轮机(100)进行，并且所述系统具有由电子单元控制的阀(201、202；203、204、205)。
6.冷启动系统，其特征在于，具有权利要求5的空气进口加热系统。
7.冷启动系统，其特征在于，具有如权利要求1所述的燃料加热系统；及如权利要求5所述的空气进口加热系统。
8.冷启动系统，其特征在于，具有权利要求1的燃料加热系统、权利要求2的加热辅助系统及权利要求5的空气进口加热系统。
9.冷启动系统，其特征在于，具有权利要求1的燃料加热系统、权利要求3的加热辅助系统及权利要求5的空气进口加热系统。
10.根据权利要求1和4所述的冷启动系统，其特征在于，通过定位在喷射器(4)的入口中的电阻(3)、由在每个喷射器(1)内的电阻(6)或由用于喷嘴的每个管道保持器(2)的电阻(5)进行，并且依据乙醇热流量和能量消耗的需要，这三种可能性可同时地、两两组合地或分开使用，通过在吸气收集器或进气的上部部分(10a)中、在收集器的下部部分(10c)中及在节流阀阀体(10c)中定位的电阻组(11、12、13)；在靠近排气歧管的空气进入的次级管道(13)中的电阻组(26)；在空气过滤器(20)内或在用于节流阀阀体(10c)和次级管道(23)的送气管(25)中的电阻组(27)；在用于节流阀阀体(10c)的送气管(25)中的电阻组(28)，以及所述电阻以联合或隔离方式使用，由电子控制单元和所述空气过滤器(20)控制，电子控制单元和所述空气过滤器(20)具有用于偏离次级管道(23)的加热空气的导流板控制(24)的恒温阀。
11.根据权利要求1、2及4所述的冷启动系统，其特征在于，具有安装在进气收集器中的喷射辅助喷嘴，所述辅助喷嘴具有定位在喷射器(51)的入口中的电阻(56)，由在每个喷射器(52)内的电阻(57)或由用于喷嘴的每个管道保持器(50)的电阻(55)，并且这三种可能性可同时地、两两组合地或分开使用，并且具有加热喷嘴喷射器，通过定位在喷射器(4)的入口中的电阻(3)、由在每个喷射器(1)内的电阻(6)或由用于喷嘴的每个管道保持器(2)的电阻(5)，并且这三种可能性可同时地、两两组合地或分开使用，及通过在吸气收集器或进气的上部部分(10a)中、在收集器的下部部分(10c)中及在节流阀阀体(10c)中定位的电阻组(11、12、13)；在靠近排气歧管的空气进入的次级管道(23)中的电阻组(26)；在空气过滤器(20)内或在用于节流阀阀体(10c)和次级管道(23)的送气管(25)中的电阻组(27)；在用于节流阀阀体(10c)的送气管(25)中的电阻组(28)，并且所述电阻以联合或隔离方式使用，由电子控制单元和所述空气过滤器(20)控制，电子控制单元和所述空气过滤器(20)具有用于偏离次级管道(23)的加热空气的导流板控制(24)的恒温阀。
12.根据权利要求1、2及4所述的冷启动系统，其特征在于，具有安装在进气收集器的出口中的喷射辅助喷嘴，所述辅助喷嘴具有定位在喷射器入口(60)中的电阻(65)，由在每个喷射器(61)内的电阻(57)或由用于每个喷嘴保持器管道(70)的电阻(67)，并且这三种可能性可同时地、两两组合地或分开使用，并且具有加热喷嘴喷射器，通过定位在喷射器(4)的入口中的电阻(3)、由在每个喷射器(1)内的电阻(6)或由用于喷嘴的每个管道保持器(2)的电阻(5)，并且这三种可能性可同时地、两两组合地或分开使用，及通过在吸气收集器或进气的上部部分(10a)中、在收集器的下部部分(10c)中及在节流阀阀体(10c)中定位的电阻组(11、12、13)；在靠近排气歧管的空气进入的次级管道(13)中的电阻组(26)；在空气过滤器(20)内或在用于节流阀阀体(10c)和次级管道(23)的送气管(25)中的电阻组(27)；在用于节流阀阀体(10c)的送气管(25)中的电阻组(28)，并且所述电阻以联合或隔离方式使用，由电子控制单元和所述空气过滤器(20)控制，电子控制单元和所述空气过滤器(20)具有用于偏离次级管道(23)的加热空气的导流板控制(24)的恒温阀。
13.冷启动控制系统的方法，其特征在于包括如下步骤：
当马达很冷时-冷启动-冷启动意图-(102)，在车门手把启动时通过电阻(3、5、6、11、12、13、26、27、28、55、56、57、65、66及67、101)对乙醇和空气加热；
-启动电动涡轮机(200)；
-启动阀(打开或关闭-201、202、203、204、205)，以允许加热空气通过进气歧管(100)的再循环；
-启动启动器(106)；
-如果温度低于30℃，则启动火花塞的启动器(110)，以提供电极和汽缸内部的初始加热；
-对于电阻(26)维持(或继续)进入空气加热(108)。
-使启动发动机启动每曲轴(114)转(2至4转)，从而在到汽缸入口的空气过滤器中包含的所有冷空气都吸入汽缸内并且由发动机的排气系统排出，换句话说，发动机的1至2个完全循环的时间；
-在内部喷射器(1)的小体积中维持(或继续)加热燃料(112)，换句话说，关于准备喷射的不活跃乙醇；
-温热乙醇的加热喷射(116)；
-发动机启动；
-发动机的操作；
-最低空气温度的确认：
-在发动机的适当加热(“加热”)之后系统停止。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在环境温度低于最低温度的情况下，借助于涡轮机(11)维持加热(118)。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在环境温度是在最小间隔和最大温度中的情况下，由于恒温阀(21)的作用，关闭加热空气通道(120)，并且开始冷空气通道的释放。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在环境温度高于最大温度的情况下，由于恒温阀(21)的作用，关闭加热空气通道(120)。
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