CN103397968B - 一种柴油机低温起动方法及装置 - Google Patents

一种柴油机低温起动方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柴油机低温起动方法及装置，其中该方法包括：采用起动装置驱动柴油机运转；控油步骤，控制供油系统向气缸内的供油量为零，使柴油机处于空转暖缸状态；检测柴油机的实际运行参数；比较判断步骤，比较实际运行参数与柴油机能够正常起动的预设运行参数，判断是否达到起动条件：若判断结果为否，则返回上述控油步骤；若判断结果为是，则控制供油系统向气缸内供油，正常起动。该方法无需对柴油机进行调整，简单易行、成本较低，在起动过程中不会出现油气混合比例失调和淹缸现象，从而有效的解决了柴油机在低温条件下起动困难的问题。

Description

一种柴油机低温起动方法及装置
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，特别是解决柴油机低温起动困难的方法。本发明还涉及柴油机低温起动装置。
背景技术
柴油机起动是指利用气动马达或其它动力驱动柴油机旋转，使气缸内压力和温度急剧升高，达到或超过柴油燃点后，向气缸内喷入柴油，在温度和压力的共同作用下，喷入气缸的柴油自燃，从而通过曲柄连杆机构驱动柴油机运转，实现柴油机自动运行。
请参考图1，图1为机械泵柴油机在低温条件下起动失败的流程图。
柴油机工作环境温度不同，其起动性能也不同，温度越低，柴油机起动越困难，在低温条件下，由于机油粘度较大，柴油机摩擦阻力过大，气缸内压缩温度较低，无法达到柴油燃点，因此喷入气缸的柴油无法着火燃烧，大量柴油囤积于气缸内，使柴油与空气混合比例失调，柴油更难以着火燃烧，导致柴油机无法起动，甚至发生“淹缸”现象。
要想使柴油机能在较低的温度下起动，一般采取以下两种技术途径：一是提高柴油机的起动转速；二是降低柴油机能起动的最低起动转速。提高柴油机起动转速的措施及附加装置有：使用低温机油、低温蓄电池、低温防冻防锈液、大功率起动机及起动电源等；降低柴油机能起动的最低起动转速的措施及附加装置主要有：进气预热装置、机油预热装置、冷却液预热装置等。
其中，预热装置一般有明火加热或电加热的方式，加热柴油机本体或新鲜空气，以减小摩擦阻力，提升气缸内温度，从而利于柴油自燃，以达到柴油机起动目的。
采用明火烘烤的方式加热柴油机本体，目的是减小摩擦阻力，提升气缸内温度，以达到柴油机起动目的。但由于柴油机外围存在大量油路，采用明火加热存在巨大安全隐患。
电加热可提高进气、机油、冷却液等温度，间接提高压缩后气缸内温度，达到便于柴油机起动的目的。如公开号为CN2485442Y的实用新型专利说明书，便公开了一种柴油机低温快速起动装置，其采用电热器对柴油机水箱内的水进行加热，以满足起动柴油机的需要。
但电加热装置的采用，不仅会增加柴油机成本；同时，电加热装置需由电瓶驱动，对于电起动柴油机而言，电加热装置分流了电瓶电量，易造成电动马达驱动力不足，无法达到柴油机起动转速。
因此，在低温条件下，如何采用其他方式来实现机械泵柴油机的顺利起动，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种柴油机低温起动方法。该方法无需对柴油机进行调整，也无需增设预热装置，可有效的解决柴油机低温起动困难的问题。
本发明的第二目的是提供一种柴油机低温起动装置。
为了实现上述第一目的，本发明提供一种柴油机低温起动方法，包括：
采用起动装置驱动柴油机运转；
控油步骤，控制供油系统向气缸内的供油量为零，使柴油机处于空转暖缸状态；
检测柴油机的实际运行参数；
比较判断步骤，比较实际运行参数与柴油机能够正常起动的预设运行参数，判断是否达到起动条件：
若判断结果为否，则返回上述控油步骤；若判断结果为是，则控制供油系统向气缸内供油，正常起动。
优选地，其中，所述预设运行参数为柴油机起动温度Tset；
所述柴油机的实际运行参数为柴油机温度Tact；
所述比较判断步骤比较Tact与Tset，若Tact小于Tset，则判断结果为否，若Tact大于等于Tset，则判断结果为是。
优选地，其中，所述预设运行参数为柴油机起动转速Nset；
所述柴油机的实际运行参数为柴油机转速Nact；
所述比较判断步骤比较Nact与Nset，若Nact小于Nset，则判断结果为否，若Nact大于等于Nset，则判断结果为是。
优选地，所述Nset的取值范围在180r/min～210r/min之间。
优选地，所述Nset为200r/min。
优选地，通过停车手柄或停车装置控制供油系统的供油量。
为实现上述第二目的，本发明还提供一种柴油机低温起动装置，用于实现上述任一项所述的柴油机低温起动方法，包括起动检测控制单元和执行机构，其中所述起动检测控制单元包括：
传感器，检测柴油机运行参数信号；
放大整形电路，将传感器的运行参数信号处理为数字信号，或者将传感器的运行参数信号处理后输出至AD转换器；
AD转换器，接收放大整形电路输出的模拟运行参数信号，将其转换为数字信号；
控制器，接收放大整形电路或AD转换器输出的数字信号，与设定的柴油机运行参数进行比较运算后输出控制信号；
继电器，接收控制器输出的控制信号，控制执行机构动作；
执行机构，具有两种状态，在第一状态，控制供油系统向气缸内的供油量为零，在第二状态，控制供油系统向气缸内正常供油。
优选地，所述传感器为柴油机温度传感器或柴油机转速传感器。
优选地，所述执行机构包括气缸和电控气动阀，所述气缸与柴油机停车手柄或停车装置连接，所述电控气动阀与继电器在电路上相连接。
优选地，集成于柴油机电控系统。
本发明所提供的柴油机低温起动方法和装置，不同于以往提高柴油机起动转速和降低柴油机能起动的最低起动转速这两种技术手段，而是在这两种技术手段之外，另辟蹊径，通过控制柴油机供油来实现起动，在起动的初始阶段，柴油机气缸内的供油量为零，由起动机或其它动力带动柴油机转动，此时供油系统不向气缸内供油，依次排除汽缸内的油类混合物，并达到清理气缸及温暖气缸的目的；同时，柴油机在起动机或其它动力的带动下转动较快时，气缸内空气压缩温度会急剧升高，当满足发火条件时，开始向气缸内供油，柴油遇到高温气体后迅速着火燃烧，达到柴油机起动目的。由于避免了使用预热装置，因此不存在安全隐患，且无需对柴油机进行调整，简单易行、成本较低，在起动过程中不会出现油气混合比例失调和淹缸现象，从而有效的解决了柴油机在低温条件下起动困难的问题。
附图说明
图1为机械泵柴油机在低温条件下起动失败的流程图；
图2为本发明所提供柴油机低温起动方法的流程图；
图3为本发明所提供柴油机低温起动方法的一种具体实施方式的流程图；
图4为本发明所提供柴油机低温起动装置的功能框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图2，图2为本发明所提供柴油机低温起动方法的流程图。
在一种具体实施方式中，本发明提供的柴油机低温起动方法，包括一下步骤：
步骤S101，采用起动装置驱动柴油机运转；
步骤S102，控制供油系统向气缸内的供油量为零，使柴油机处于空转暖缸状态；
步骤S103，检测柴油机的实际运行参数；
步骤S104，比较实际运行参数与柴油机能够正常起动的预设运行参数，判断是否达到起动条件：
若判断结果为否，则返回上述步骤S102；若判断结果为是，则控制供油系统向气缸内供油，正常起动。
上述预设运行参数可以为柴油机温度或转速，当其为柴油机温度时，预设运行参数为柴油机起动温度Tset，步骤S103检测柴油机的实际运行温度Tact,步骤S104比较Tact与Tset，若Tact小于Tset，则判断结果为否，若Tact大于等于Tset，则判断结果为是。
具体地，以四冲程柴油机为例，在起动初始阶段，可通过停车手柄或停车装置，将高压油泵固定在零油量位置，用气动马达或其它动力带动柴油机转动，此时高压油泵不向气缸内供油，依次排除汽缸内的油类混合物，并达到清理气缸及温暖气缸的目的。
同时，柴油机在气动马达或其它动力的带动下转动较快时，气缸内空气压缩温度会急剧升高，当达到一定温度时，缓缓松动停车手柄至供油位置或通过停车装置将供油量切换至正常油量位置，此时，高压油泵开始向气缸内供油，柴油遇到高温气体后迅速着火燃烧，达到柴油机起动目的。
请参考图3，图3为本发明所提供柴油机低温起动方法的一种具体实施方式的流程图。
上述预设运行参数为柴油机转速时，预设运行参数为柴油机起动转速Nset，步骤S103检测柴油机的实际运行转速Nact，步骤S104比较Nact与Nset，若Nact小于Nset，则判断结果为否，若Nact大于等于Nset，则判断结果为是。
该优选实施方式适用于机械泵柴油机，具体实施方式是：在整车系统中，加入起动转速监测装置，在起动过程中，按照柴油机的实际瞬时起动转速，按照上述控制策略，实现起动柴油机的目的。
如图3所示，首先，在起动柴油机时，根据预设的逻辑参数，判断起动转速的瞬时值是否达到设计要求的起动转速（Nset的取值范围在180r/min～210r/min之间，这里可以定义为200r/min），当刚刚开始起动时，停止高压油泵供油（供油量为零），此时，进行柴油机的空转暖缸，当达到起动转速达到预设要求后，恢复柴油机供油，正常起动柴油机。
该优选方式的可以节省判断环境温度是否为低温起动的环境环节，完全按照柴油机起动条件判断是否供油。在常温下起动时，由于起动转速可以很快达到设定要求，故可以快速起动，当环境温度低于5摄氏度时（按照要求，此时需要启用起动辅助装置），由于起动开始时油泵不供油，故处在暖缸状态，当起动转速达到设定值后，开始供油起动。
为防止由于长时间空转暖缸导致起动机损坏，可以添加保护装置或其他自动控制装置，还可以集成到柴油机的电控系统中，实现此控制方法。
请参考图4，图4为本发明所提供柴油机低温起动装置的功能框图。
为实现上述控制方法，本发明还提供一种柴油机低温起动装置，包括起动检测控制单元和执行机构，所述起动检测控制单元主要由转速传感器、放大整形电路、AD转换器、MCU、RAM、输出继电器等组成。
其中，转速传感器，检测柴油机的转速信号；
放大整形电路，将转速传感器的转速信号处理为数字信号，或者将传感器的运行参数信号处理后输出至AD转换器；
AD转换器，接收放大整形电路输出的模拟转速信号，将其转换为数字信号；
控制器，接收放大整形电路或AD转换器输出的数字信号，与设定的柴油机起动转速进行比较运算后输出控制信号；
继电器，接收控制器输出的控制信号，控制执行机构动作；
执行机构，具有两种状态，在第一状态，控制供油系统向气缸内的供油量为零，在第二状态，控制供油系统向气缸内正常供油。
柴油机起动时，转速传感器用于实时采集当前的转速信号，转换成电信号，通过AD转换器，转换成MCU可以识别的数字信号，或者经过整形后采用定时计数方式得到转速，通过MCU进行实时信号与软件设定值的比较，利用输出继电器，控制执行机构，进行断油控制，当暖缸进行一定时间之后，经软件判断达到起动条件后，使执行机构复位，恢复正常供油位置，开始正常起动。
在起动检测控制单元中，转速传感器采用磁电式转速传感器，为了提高精度，AD转换器采用12位或以上的高精度AD，考虑成本，MCU可采用增强型51系列单片机，也可其他系列或结构的微处理器。
执行机构采用气缸方式推动停车手柄，通过电控气动阀控制，电控气动阀的控制信号来自起动检测控制单元的输出继电器。
当然，上述柴油机低温起动方法及装置仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，采用不同电路结构的起动检测控制单元来监测、判断柴油机是否达到起动条件，或者执行机构设计成其他结构形式等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
以上对本发明所提供的柴油机低温起动方法及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种柴油机低温起动方法，包括：
采用起动装置驱动柴油机运转；
控油步骤，控制供油系统向气缸内的供油量为零，使柴油机处于空转暖缸状态；
检测柴油机的实际运行参数；
比较判断步骤，比较实际运行参数与柴油机能够正常起动的预设运行参数，判断是否达到起动条件：
若判断结果为否，则返回上述控油步骤；若判断结果为是，则控制供油系统向气缸内供油，正常起动；
其中，所述预设运行参数为柴油机起动温度Tset；
所述柴油机的实际运行参数为柴油机温度Tact；
所述比较判断步骤比较Tact与Tset，若Tact小于Tset，则判断结果为否，若Tact大于等于Tset，则判断结果为是；
或者，所述预设运行参数为柴油机起动转速Nset；
所述柴油机的实际运行参数为柴油机转速Nact；
所述比较判断步骤比较Nact与Nset，若Nact小于Nset，则判断结果为否，若Nact大于等于Nset，则判断结果为是；
所述Nset的取值范围在180r/min～210r/min之间。
2.根据权利要求1所述的柴油机低温起动方法，所述Nset为200r/min。
3.根据权利要求1或2所述的柴油机低温起动方法，进一步地，通过停车手柄或停车装置控制供油系统的供油量。
4.一种柴油机低温起动装置，用于实现上述权利要求1至3任一项所述的柴油机低温起动方法，其特征在于，包括起动检测控制单元和执行机构，其中所述起动检测控制单元包括：
传感器，检测柴油机运行参数信号；
放大整形电路，将传感器的运行参数信号处理为数字信号，或者将传感器的运行参数信号处理后输出至AD转换器；
AD转换器，接收放大整形电路输出的模拟运行参数信号，将其转换为数字信号；
控制器，接收放大整形电路或AD转换器输出的数字信号，与设定的柴油机运行参数进行比较运算后输出控制信号；
继电器，接收控制器输出的控制信号，控制执行机构动作；
执行机构，具有两种状态，在第一状态，控制供油系统向气缸内的供油量为零，在第二状态，控制供油系统向气缸内正常供油。
5.根据权利要求4所述的柴油机低温起动装置，其特征在于，所述传感器为柴油机温度传感器或柴油机转速传感器。
6.根据权利要求5所述的柴油机低温起动装置，其特征在于，所述执行机构包括气缸和电控气动阀，所述气缸与柴油机停车手柄或停车装置连接，所述电控气动阀与继电器在电路上连接。
7.根据权利要求6所述的柴油机低温起动装置，其特征在于，集成于柴油机电控系统。
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