CN103615345A - 一种灵活燃料汽车的冷启动系统及启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种灵活燃料汽车的冷启动系统及启动方法，包括有发动机控制单元、燃料系统和燃油预热模块；所述燃油预热模块包括有水温传感器、预热指示灯、功率输出模块和加热型喷油器。打开启动开关后，首先预热指示灯点亮，水温传感器传递冷却水温度信号给发动机控制单元，发动机控制单元计算占空比信号，判断是否需要功率输出模块输出功率；功率输出模块对加热型喷油器输出电流，加热型喷油器在加热乙醇燃料的同时，反馈加热型喷油器温度信号给发动机控制单元，用于判断预热终止时间。

Description

一种灵活燃料汽车的冷启动系统及启动方法

技术领域

本发明属于发动机领域，具体是指一种乙醇灵活燃料汽车的冷启动系统及启动方法。

背景技术

乙醇灵活燃料汽车由于使用了乙醇作为主要燃料，因此存在着冷起动不是很理想的情况，由于乙醇在12℃的环境下，其蒸发停止，乙醇燃料在喷入发动机歧管后无法雾化，也无法形成均匀的混合气。进入发动机气缸进行点火时，此时的乙醇燃料无法进行有效的点火，为冷起动带来了难度。

为了解决这个问题，通常采用发动机燃油油轨加热燃油和副油箱系统两种方案，使用燃油油轨加热将乙醇燃料加热至蒸发点以上，使之能够形成有效的混合气；或者采用副油箱加热系统，先用副油箱中的汽油燃料点燃发动机，再切换到主燃料箱，使用主燃料箱中的燃油进行正常供油。

副油箱冷起动燃料系统包括主油箱和冷起动油箱，主油箱里面存储的是由驾驶员添加的燃料，冷起动油箱里面存储的是纯汽油燃料或甲醇燃料，主油箱上的油管依次经过主滤清器、压力阀一路接至油轨共给其压力燃料，另一路经第一调节阀后分别连回主油箱和冷起动油箱;所述的冷起动油箱经由冷起动油泵至第二调节阀后分为两路，一路接回冷起动油箱，另一路经滤清器后接至油轨。当打开发动机点火开关，EMS燃料识别系统就开始读取冷却液的温度。如果此温度低于冷起动装置起作用的极限温度，主油泵就不会工作，而是由冷起动油泵开始供油，当发动机起动了，冷起动油泵就会断开同时主油泵接通运行。

该方案的优点在于系统硬件改变较少，装置结构简单，易于实现，可靠性高，有效地解决了乙醇发动机冷起动困难的问题，提高了低温下的动力性能。

该方案的缺点在于驾驶员往往会忘记在副油箱中添加纯汽油燃料，造成冷起动失败。副油箱中的汽油只有在冬天才可能被使用，汽油在长时间的静置后，会发生性质改变，在需要使用时会造成无法正常点火的现象。

燃油导轨加热方案，是利用安装在发动机油轨上的加热模块，对发动机燃油导轨中的燃油进行加热。加热后的乙醇超过18摄氏度，乙醇能够正常的蒸发，和发动机进气歧管内的空气形成混合气，达到起动发动机的要求。

该方案的缺点在于燃油加热时，由于燃油无法流动，热传导的效率较低，造成局部的燃油过热，加热时间过长。使用该起动方案，需要将近1分钟的时间加热燃油，而且，由于发动机喷油器内部的燃油无法进行加热，发动机的首次喷油是无法顺利点火的，会带来较高的排放。

发明内容

本发明的目的是提出一种在发动机喷油器中加热乙醇燃油的新型冷起动系统；该起动系统通过使用带预热功能的喷油器，使用精确控制燃油加热。将乙醇燃料加热到合适的温度，并实现进气道喷射点火。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种灵活燃料汽车的冷启动系统，包括有发动机控制单元、燃料系统和燃油预热模块；

所述燃油预热模块包括有水温传感器、预热指示灯、功率输出模块和加热型喷油器；

打开启动开关后，首先预热指示灯点亮，水温传感器传递冷却水温度信号给发动机控制单元，发动机控制单元计算占空比信号，判断是否需要功率输出模块输出功率；功率输出模块对加热型喷油器输出电流，加热型喷油器在加热乙醇燃料的同时，反馈加热型喷油器温度信号给发动机控制单元，用于判断预热终止时间。

所述燃料系统包括有油箱、燃油泵、主滤清器、压力阀和燃油导轨；所述燃油泵设置于油箱内，所述燃油泵、主滤清器、压力阀和燃油导轨通过油管连接。

所述灵活燃料汽车的冷启动系统还包括有进气压力控制模块，发动机进入起动阶段后，并不点火，而是利用起动机带动发动机的曲轴旋转，并且利用活塞将气缸内的空气抽出。

所述灵活燃料汽车的冷启动系统还包括有发电机扭矩控制模块；所述发电机扭矩控制模块连接发动机控制单元和发电机；在发动机启动时，发动机控制单元输出信号控制发电机不励磁。

一种灵活燃料汽车的冷启动方法，包括有：

首先设定冷启动系统的启动温度；

打开发动机点火开关，发动机控制单元接收来自水温传感器的温度信号，若此时温度低于启动温度，冷启动系统的相关逻辑启动；

发动机控制单元输出占空比信号给功率输出模块，功率输出模块根据发动机控制单元提供的占空比信号向燃油导轨上的加热型喷油器提供大电流，加热内部的燃料。

所述启动温度设定为15℃。

所述加热型喷油器被加热到180℃的时间不超过5秒；经过加热的燃油温度达到110℃。

所述功率输出模块通过蓄电池提供电力。

本发明的有益效果是：

1、该起动系统通过使用带预热功能的喷油器，使用精确控制燃油加热。将乙醇燃料加热到合适的温度，并实现进气道喷射点火。通过喷油器预热系统取代传统乙醇燃料发动机的副油箱系统，能够节省乙醇燃料发动机的生产成本，使用户免去在副油箱加油的负担。

2、该方案解决了发动机歧管加热和发动机燃油导轨加热存在的问题，提供了一种更直接高效的燃油加热方案，能够最大可能的降低发动机起动阶段的电力消耗，减少燃油预热时间，保证发动机排放。

附图说明

图1为本发明的框架结构图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明发电机扭矩控制模块工作原理框架图；

图4为本发明进气压力控制模块工作原理框架图；

图5为本发明冷启动发动机及其外围配件示意图。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

如图1所示，一种灵活燃料汽车的冷启动系统，包括有发动机控制单元、燃料系统和燃油预热模块；

所述燃油预热模块包括有水温传感器、预热指示灯、功率输出模块和加热型喷油器；水温传感器同时也用于为节温器提供信号。

打开启动开关后，首先预热指示灯点亮，水温传感器传递冷却水温度信号给发动机控制单元，发动机控制单元计算占空比信号，判断是否需要功率输出模块输出功率；功率输出模块对加热型喷油器输出电流，加热型喷油器在加热乙醇燃料的同时，反馈加热型喷油器温度信号给发动机控制单元，用于判断预热终止时间。

如图2所示，所述燃料系统包括有油箱、燃油泵、主滤清器、压力阀和燃油导轨；所述燃油泵设置于油箱内，所述燃油泵、主滤清器、压力阀和燃油导轨通过油管连接。

一种灵活燃料汽车的冷启动方法，本发明首先对冷启动装置起作用的温度进行了设定。当温度低于15℃温度时，冷启动装置起作用。当打开发动机点火开关（130），发动机控制单元（50）就开始通过冷却液传感器（110）读取冷却液的温度。如果此温度低于冷启动装置起作用的15摄氏度，则冷启动的相关逻辑启动。

结合图2，燃料系统包括油箱（10）里面存储的是纯汽油燃料或乙醇燃料，乙醇比例较高，通常为E22-E100的乙醇燃料。燃油泵（90）使油箱(10)中的燃料以固定的油压向油管外输送;燃料从油箱(10)的油管依次经过主滤清器(20)、压力阀(30)一路接至燃油导轨(70)供给其压力燃料，另一路经压力阀(30)后回油箱(10)。压力阀（30）的作用是:从油管过来的燃油由于处在流动状态，为了保证油管内的压力油压稳定向油压导轨（70）输送，如果超过规定的油管压力，则将多余的燃油返回油箱（10）。

一旦发动机启动，发动机控制单元（50）则驱动预热指示灯（120），示意正在进行燃油预热。同时，发动机控制单元（50）输出占空比信号到预热功率模块（60）。预热控制模块（60）由蓄电池（100）提供电力，根据发动机控制单元（50）提供的占空比信号向燃油导轨（70）上的预热喷油器（80）提供大电流。

预热喷油器（80）通过预热控制模块（60）提供的电流，加热内部的乙醇燃料，在短时间内，将喷油器加热元件加热到180℃。经过加热的燃油温度将达到110℃，可以很好的弥补在低温环境下，乙醇无法挥发并形成混合气的问题。顺利进行发动机的冷启动。

如图3所示，所述灵活燃料汽车的冷启动系统还包括有发电机扭矩控制模块；所述发电机扭矩控制模块连接发动机控制单元和发电机；在发动机启动时，发动机控制单元输出信号控制发电机不励磁。这样在起动的阶段，发电机的负载为最低。当发动机顺利起动后，可以恢复发电机的发电；如果整车的电瓶馈电，则不使用该功能，发电机正常发电。

如图4所示，所述灵活燃料汽车的冷启动系统还包括有进气压力控制模块，发动机进入起动阶段后，并不点火，而是利用起动机带动发动机的曲轴旋转，并且利用活塞将气缸内的空气抽出。在这种情况下，发动机进气歧管内呈负压，在这种情况下，乙醇的蒸发性得到增加。当达到目标的进气压力时，进行发动机的点火。

实施例

本冷启动系统包括油箱、加热器、冷起动信号灯、预热功率模块、水温传感器以及带加热功能的发动机喷油器。

如图5所示，燃油预热装置和发动机喷油器集成，预热功率模块、冷起动信号灯与蓄电池、钥匙开关串联于一个电路中，发动机电子控制单元ECU通过水温传感器反馈的温度，判断是否需要起用该装置。当水温传感器反馈的温度在-15℃以下时，ECU便会接通起动相应控制策略。当钥匙开关关闭时，电路接通，带加热功能的发动机喷油器会利用蓄电池的电能在5秒钟以内将自身温度提高到180℃以上，使喷射的燃油达到110℃并加热气缸内空气，达到低温下顺利点火的目的。

通过利用上述装置及方法，能够使高比例乙醇汽油的冷起动问题得到很好的解决，从而促使排放与经济性的改善。

当温度低于15℃温度时，冷起动装置起作用。当打开发动机点火开关（130），ECU（50）就开始通过冷却液传感器（110）读取冷却液的温度。如果此温度低于冷起动装置起作用的15摄氏度，则冷起动的相关逻辑起动。

燃料系统包括油箱（10）里面存储的是纯汽油燃料或乙醇燃料，乙醇比例较高，通常为E22-E100的乙醇燃料。燃油泵（90）使油箱(10)中的燃料以固定的油压向油管外输送;燃料从油箱(10)的油管依次经过主滤清器(20)、压力阀(30)一路接至燃油导轨(70)供给其压力燃料，另一路经压力阀(30)后回油箱(10)。压力阀（30）的作用是：从油管过来的燃油由于处在流动状态，为了保证油管内的压力油压稳定向油压导轨（70）输送，如果超过规定的油管压力，则将多余的燃油返回油箱（10）。

一旦发动机起动，ECU（50）则驱动预热指示灯（120），示意正在进行燃油预热。同时，ECU（50）输出占空比信号到预热功率模块（60）。预热控制模块（60）由蓄电池（100）提供电力，根据ECU（50）提供的占空比信号向燃油导轨（70）上的预热喷油器（80）提供大电流。

预热喷油器（80）通过预热控制模块（60）提供的电流，加热内部的乙醇燃料，在短时间内，将喷油器加热元件加热到180℃。经过加热的燃油温度将达到110℃，可以很好的弥补在低温环境下，乙醇无法挥发并形成混合气的问题。顺利进行发动机的冷起动。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (8)

1.一种灵活燃料汽车的冷启动系统，其特征在于：包括有发动机控制单元、燃料系统和燃油预热模块；

所述燃油预热模块包括有水温传感器、预热指示灯、功率输出模块和加热型喷油器；

打开启动开关后，首先预热指示灯点亮，水温传感器传递冷却水温度信号给发动机控制单元，发动机控制单元计算占空比信号，判断是否需要功率输出模块输出功率；功率输出模块对加热型喷油器输出电流，加热型喷油器在加热乙醇燃料的同时，反馈加热型喷油器温度信号给发动机控制单元，用于判断预热终止时间。

2.根据权利要求1所述的灵活燃料汽车的冷启动系统，其特征在于：所述燃料系统包括有油箱、燃油泵、主滤清器、压力阀和燃油导轨；所述燃油泵设置于油箱内，所述燃油泵、主滤清器、压力阀和燃油导轨通过油管连接。

3.根据权利要求1所述的灵活燃料汽车的冷启动系统，其特征在于：所述乙醇灵活燃料汽车的冷启动系统还包括有进气压力控制模块，发动机进入起动阶段后，并不点火，而是利用起动机带动发动机的曲轴旋转，并且利用活塞将气缸内的空气抽出。

4.根据权利要求1所述的灵活燃料汽车的冷启动系统，其特征在于：所述乙醇灵活燃料汽车的冷启动系统还包括有发电机扭矩控制模块；所述发电机扭矩控制模块连接发动机控制单元和发电机；在发动机启动时，发动机控制单元输出信号控制发电机不励磁。

5.一种灵活燃料汽车的冷启动方法，其特征在于：包括有：

首先设定冷启动系统的启动温度；

打开发动机点火开关，发动机控制单元接收来自水温传感器的温度信号，若此时温度低于启动温度，冷启动系统的相关逻辑启动；

发动机控制单元输出占空比信号给功率输出模块，功率输出模块根据发动机控制单元提供的占空比信号向燃油导轨上的加热型喷油器提供大电流，加热内部的燃料。

6.根据权利要求5所述的灵活燃料汽车的冷启动系统，其特征在于：所述启动温度设定为15℃。

7.根据权利要求5所述的灵活燃料汽车的冷启动系统，其特征在于：所述加热型喷油器被加热到180℃的时间不超过5秒；经过加热的燃油温度达到110℃。

8.根据权利要求5所述的灵活燃料汽车的冷启动系统，其特征在于：所述功率输出模块通过蓄电池提供电力。

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