CN104234907A - 用于车辆的冷启动装置和冷启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆的冷启动装置和冷启动方法。用于车辆的冷启动装置和冷启动方法可包括：节气门本体，所述节气门本体配置成使空气在发动机中流动；加热器设备，所述加热器设备安装在所述节气门本体处，并被配置成对通过所述节气门本体的空气进行预热；以及冷启动喷射器，所述冷启动喷射器安装在所述节气门本体处并位于所述加热器设备的前面，使得燃料在通过所述加热器设备的同时被预热，并且所述冷启动喷射器被配置成将燃料喷溅到所述节气门本体中，由此改善车辆的冷启动性能。

Description

用于车辆的冷启动装置和冷启动方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年6月7日提交的韩国专利申请第10-2013-0065500号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及用于车辆的冷启动装置和冷启动方法，当在外部空气温度为低的状态下冷启动车辆时，该装置和方法通过使用正温度系数（PTC）元件预热燃料和空气并将预热的燃料和空气提供至发动机来冷启动车辆。

背景技术

一般而言，生物乙醇是指用于通过将水、酶、糖、酵母等喷射到甘蔗或玉米粉、蒸馏该混合物、以及然后从混合物分离酒精制备燃料的乙醇。

生物乙醇具有较高的辛烷值并密切地完全燃烧以充当环境友好的燃料，并且在提高输出方面是有利的，使得生物乙醇用作车辆的燃料，但生物乙醇具有低热值，并因此就对车辆的燃料效率而言是不利的。

此外，在使用生物乙醇作为燃料的灵活燃料车辆（FFV）中，生物乙醇的燃点温度为12℃，该燃点温度相对高，使得发生启动灵活燃料车辆的问题。

即，当外部空气温度为稍高于燃点温度的温度，例如15℃或以下，存在发生其中灵活燃料车辆启动不好的情况，并且已经开发和应用各种方法以提供灵活燃料车辆的冷启动性能。

作为用于提高灵活燃料车辆的冷启动性能的一个方法，存在利用汽油燃料作为灵活燃料车辆的启动燃料的方法。

即，另外地安装用于冷启动的燃料供应系统，该燃料供应系统将汽油作为用于冷启动的燃料提供至灵活燃料车辆的生物乙醇燃料供应系统作为发动机的燃料，该生物乙醇燃料供应系统提供生物乙醇。

用于冷启动的燃料供应系统包括辅助油箱、辅助燃料泵以及电磁阀；辅助油箱用于存储汽油燃料、辅助燃料泵用于泵送和提供汽油燃料、以及电磁阀作为用于控制汽油燃料的提供和堵塞的控制阀。

当外部空气温度为例如15℃或以下时，通过将汽油燃料喷溅至节气门本体的后侧作为通过利用用于冷启动的燃料供应系统来启动的燃料，来启动包括上述提及的用于冷启动的燃料供应系统的灵活燃料车辆。

然而，由于另外地安装上述提及的用于冷启动的汽油燃料供应系统以改善冷启动性能，因此存在的缺点在于灵活燃料车辆的重量增加以及成本增加。

另外，在当灵活燃料车辆行驶时发生碰撞事故的情况下，辅助油箱及其相关的部件被损坏，使得由于汽油燃料的泄漏的火灾发生的风险很高，并且车辆的适销性由于辅助燃料泵的操作噪声而降低。

发明背景部分中公开的信息仅用于加强对本发明的一般背景的理解，而不应当被视为承认或以任何方式暗示该信息形成本领域普通技术人员已知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面提供用于车辆的冷启动的装置和冷启动方法，当在外部空气温度为低的状态下冷启动车辆时，该装置和方法能够通过预热燃料和空气并将预热的燃料和空气提供至发动机来提高车辆的冷启动性能。

本发明的各个方面提供一种用于车辆的冷启动装置，包括：节气门本体，所述节气门本体配置成使空气在发动机中流动；加热器设备，所述加热器设备安装在所述节气门本体处，并被配置成对通过所述节气门本体的空气进行预热；以及冷启动喷射器，所述冷启动喷射器安装在所述节气门本体处并位于所述加热器设备的前面，使得燃料在通过所述加热器设备的同时被预热，并且所述冷启动喷射器被配置成将燃料喷溅到所述节气门本体中。

所述节气门本体可以形成为包括空气入口、空气通道和空气出口的圆柱形形状，空气通过所述空气入口流入，通过所述空气入口流入的空气通过所述空气通道流动，通过所述空气通道的空气通过所述空气出口被排放至所述节气门本体的外部；可在靠近节气门本体的空气出口侧的部分处形成燃料喷溅孔，燃料通过所述燃料喷溅孔而通过所述冷启动喷射器被喷溅到所述空气通道中；并且所述加热器设备可安装在所述燃料喷溅孔和所述空气出口之间的所述空气通道处。

所述加热器设备可包括：端子，所述端子配置成从外部提供电源；壳体，所述壳体成形为四边形盒子状；以及加热器单元，所述加热器单元被容纳在所述壳体内，并且被配置成通过经由所述端子接收外部电源来发出热量。

所述加热器单元可包括：一个或更多个加热杆，所述加热杆成形为矩形条状；以及一个或更多个辐射销，所述辐射销整体地附接至所述加热杆的两个侧表面。

所述辐射销可具有弯曲呈Z字形的薄板的形状，使得空气和燃料在通过所述辐射销的同时接收热量。

所述辐射销可通过导热粘结附接至所述加热杆的两个侧表面。

隔离层、正端子（plus terminal）以及一个或更多个正温度系数（PTC）元件可按顺序堆叠并被容纳在所述加热杆的内部。

所述隔离层和所述正端子中的每一个可以成形为薄窄且相对长的矩形板状。

所述PTC元件可以成形为矩形条状，并且可配合并联接至由塑料材料形成的PTC框架。

所述冷启动装置可进一步包括：燃料泵，所述燃料泵配置成将燃料提供至所述冷启动喷射器；辅助燃料供应管线，所述辅助燃料供应管线配置成连接所述燃料泵和所述冷启动喷射器；冷启动打开/关闭阀，所述冷启动打开/关闭阀配置成打开/关闭所述辅助燃料供应管线；以及发动机控制单元，所述发动机控制单元配置成检测外部空气温度，并根据外部空气温度来控制所述冷启动喷射器和所述冷启动打开/关闭阀。

所述燃料可以是生物乙醇燃料。

本发明的各个方面提供一种用于车辆的冷启动方法，包括：检测外部空气温度；当外部空气温度等于或低于预定温度时，将燃料喷溅至节气门本体；并且对喷溅至所述节气门本体的燃料和通过所述节气门本体的空气进行预热。

所述冷启动方法还可包括：在检测外部空气温度之前，当车辆的门打开或点火开启时，操作车辆的燃料泵。

燃料和空气的预热可由安装在所述节气门本体处的加热器设备来执行。

预热可包括：在仪表板上显示燃料和空气正在被预热的状态。

所述冷启动方法还可包括：确定在喷射和预热之前是否已进行启动尝试，并且在确定预定时间内未进行启动尝试时，不执行喷射和预热。

所述冷启动方法还可包括：当确定进行了启动尝试时，检测在执行喷射和预热之后的发动机的每分钟转数，并在发动机的每分钟转数等于或大于预定的每分钟转数时，停止喷射和预热。

所述冷启动方法还可包括，当发动机的每分钟转数小于所述预定的每分钟转数时，对启动尝试的次数进行计数，并且当启动尝试的次数等于或大于预定次数数量时停止喷射和预热，而当启动尝试的次数小于所述预定次数数量时持续执行喷射和预热。

所述燃料可以是生物乙醇燃料。

根据本发明的各个方面的用于车辆的冷启动装置和冷启动方法，处于通过安装在节气门本体处的加热器设备被加热至预定温度或更高温度的状态的空气和燃料可流入发动机，由此改善车辆的冷启动性能。

当根据本发明的各个方面的用于车辆的冷启动装置和冷启动方法被应用于利用生物乙醇作为燃料的灵活燃料车辆时，在外部空气温度为例如18℃或更低温度的情况下，通过在适当的温度下加热生物乙醇燃料使燃料流入发动机，由此改善灵活燃料车辆的冷启动性能。

此外，为了改善灵活燃料车辆的冷启动性能，不一定需要使用单独的辅助燃料（例如汽油）和与其相关的装置用于启动，由此促进车辆重量和成本的降低。

此外，当甚至在冷启动车辆之后操作加热器设备预定时间时，有可能改善车辆的初始燃料效率。

本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些其它特征和优点将从结合于此的附图和以下具体实施方式中显而易见，或在附图和具体实施方式中详细陈述，附图和具体实施方式共同用于解释本发明的某些原理。

附图说明

图1为示出了根据本发明的应用至节气门本体的用于车辆的冷启动装置的示例性加热器设备的横截面图。

图2为图1的加热器设备的立体图。

图3为显示根据本发明的示例性加热器单元的分解立体图。

图4为其中的辐射销通过导热粘结附连至根据本发明的加热杆的示例性状态的横截面图。

图5为沿着图3中的线A-A所呈现的横截面图。

图6为显示根据本发明的示例性加热杆的分解立体图。

图7为示出根据本发明的用于车辆的冷启动装置的示例性结构示意图。

图8为显示根据本发明的用于车辆的示例性冷启动方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各个实施例，其示例在附图中示出并在下文中描述。虽然本发明将结合示例性实施例来描述，但将可理解，本说明书不旨在将本发明限于那些示例性实施例。相反，本发明意图不仅覆盖示例性实施例，而且覆盖可包含在如所附权利要求所定义的本发明的精神和范围内的各种替代方案、修改、等效物以及其它实施例。

参照图1，根据本发明的各个实施例的用于车辆的冷启动装置可应用至节气门本体10，空气通过节气门本体10流到发动机中。

即，用于车辆的冷启动装置可包括加热器设备20，加热器设备20安装在节气门本体10的出口侧处，空气从该出口侧排放。

节气门本体10可以形成为包括空气入口、空气通道12和空气出口的圆柱形形状，空气通过空气入口流入，通过空气入口流入的空气通过空气通道12流动，以及经过空气通道的空气通过空气出口被排放至节气门本体10的外部。

用于控制通过空气入口流入和通过空气出口排放的空气的量的节气门阀14可安装在空气通道处。

节气门本体10可设置有用于基于节气门阀12将燃料喷溅到靠近空气出口侧的空气通道中的燃料喷溅孔16。

加热器设备20安装在燃料喷溅孔16和空气出口之间的空气通道12处，使得通过节气门阀的空气以及通过燃料喷溅孔16喷射的燃料在通过加热器设备后流入发动机中。

因此，在节气门本体10中流动的空气和喷溅至节气门本体10的燃料在流入发动机中之前通过加热器设备20适当地加热，以使在节气门本体10中流动的空气和喷溅至节气门本体10的燃料可以预热状态流入发动机中。

参照图2，加热器设备20可包括用于从外部提供动力源的端子22、适当地成形为四边形盒子状的壳体24、以及容纳在壳体24中以通过端子接收外部动力源来发出热量的加热器单元26。

加热器单元26可具有其中堆叠多个辐射销260的结构，空气和燃料通过这些辐射销260并热交换。

参照图3，加热器单元26可具有其中辐射销260整体地附接至大体成形为矩形条状的一个或更多个加热杆261的两侧表面的结构。

辐射销260可具有其中薄板以Z字形弯曲的形状。

当通过辐射销260之间的空间时，空气和燃料从辐射销260接收热量。

参照图4，辐射销260可通过导热粘结270附接至加热杆261的两侧表面。

因此，辐射销260和加热杆261之间的接触区域通过导热粘合270增加，使得辐射销260和加热杆261之间的热传递的效率被提高。

参照图5和图6的每一个，隔离层263、正端子264、以及一个或更多个正温度系数（PTC）元件265可顺序地堆叠并且容纳在加热杆261内部。

隔离层263和正端子264中的每一个可以形成为薄窄且相对长的矩形板的形状。

PTC元件265可以近似于矩形条的形状形成，并且可配合并联接至由塑料材料形成的PTC框架266。

PTC框架266允许PTC元件265固定在其上以用于支撑PTC元件265。

PTC元件265堆叠在正端子264上，使得PTC元件265通过正端子264接收外部动力源来产生热量，并且产生的热量被热传导至加热杆261。

隔离层263用于将加热杆261从正端子264隔离。

负端子（minus terminal）267可连接至辐射销260的一侧部分。

参照图7中所示的根据本发明的各个实施例的用于车辆的冷启动装置的结构，用于喷射驱动车辆所必须的燃料的主喷射器40被安装在发动机30的气缸盖处。

为了使空气流入发动机30，节气门本体10连接至发动机30。

加热器设备20安装在节气门本体10处以按适当的温度预热通过节气门本体10流入发动机30的空气。

冷启动喷射器50安装在空气流动过程中处于加热器设备20的上游侧的节气门本体10处。

当冷启动其中外部空气温度等于或低于预定温度（例如，18℃）的状态下的车辆时，冷启动喷射器50用于喷射冷启动燃料。

主喷射器40和冷启动喷射器50通过燃料供应管线60与燃料泵70连接，并且燃料泵70安装在能够存储预定量的燃料的油箱80处，使得燃料泵70泵送油箱80的燃料并且将该燃料提供至主喷射器40和冷启动喷射器50中的每一个。

冷启动打开/关闭阀90可安装在从燃料供应管线60分叉的辅助燃料供应管线处62处以与冷启动喷射器50连接。

冷启动打开/关闭阀90用于在必要时打开或关闭辅助燃料供应管线62。

冷启动打开/关闭阀90可由例如电磁阀形成，并通过从电子控制单元或发动机控制单元（ECU）接收控制信号来操作。

通过节气门本体10的空气入口流入的空气和从冷启动喷射器50喷射的冷启动燃料以如下状态被提供至发动机30，由此改善车辆的冷启动性能：通过节气门本体10的空气入口流入的空气和从冷启动喷射器50喷射的冷启动燃料在通过安装在节气门本体10处的加热器设备20时，通过与加热器设备20的合适的热交换被预热。

更具体地，电子控制单元或发动机控制单元（ECU）根据图8所示的控制流程图执行控制。

首先，当在步骤S100处进行对车辆的启动尝试时，诸如车辆的点火开启IG-ON或通过智能钥匙打来车辆的门时，在步骤S110处发动机控制单元控制待操作的所述燃料泵70。

接着，在步骤S120处，发动机控制单元通过温度传感器等检测外部空气的温度，并且确定所检测的外部空气温度高于预定参考温度X℃。

在使用生物乙醇作为燃料的灵活燃料车辆的情况下，参考温度X℃可被设置成例如18℃。

在使用柴油或汽油作为燃料的车辆的情况下，参考温度X℃可被设置成其他温度。

当所检测的外部空气温度高于预定参考温度X℃时，不存在车辆启动性能的问题，使得在步骤S130处，发动机控制单元进入典型的启动模式。

典型的启动模式意指通过利用主喷射器40将燃料喷溅至发动机来启动车辆。

当所检测的外部空气温度低于预定参考温度X℃时，可能在利用生物乙醇作为燃料的灵活燃料车辆情况下出现启动性能的问题，即车辆可能不能很好地启动，因此发动机控制单元根据控制流程图中的下一步骤进入冷启动模式。

冷启动模式意味着利用加热器设备20适当地预热燃料和空气，并将经过预热的燃料和空气提供给发动机。

当发动机控制单元进入冷启动模式时，不将燃料喷溅至主喷射器40，因此在步骤S140处，发动机控制单元对主喷射器40执行关闭控制。

此外，为了通过加热燃料和空气来预热燃料和空气，在步骤S150处发动机控制单元执行开启操作以驱动加热器设备20。

接下来，在步骤S160处，发动机控制单元对预热时间T进行计数，以在冷启动模式中将燃料和空气预热预定时间，并在步骤S170处，通过在仪表板上显示状态来通知驾驶员关于燃料和空气正在被预热的状态，并且控制使得冷启动打开/关闭阀90保持关闭状态。

预热时间T可被设置为适当的预定时间T1。

当在步骤S180处预热时间T通过预定时间T1时，在步骤S190处，发动机控制单元关闭仪表板上显示的预热显示，并通知驾驶员预热完成。

发动机控制单元确定驾驶员是否有意图在预热完成之后驾驶车辆。即，在步骤S200处，发动机控制单元确定是否进行了启动尝试。

当未进行启动尝试时，在步骤S210处，发动机控制单元在启动等待时间内持续确定是否进行了启动尝试，并在步骤S210处当启动等待时间过去时，在步骤S220处发动机控制单元确定驾驶员是否有意图驾驶车辆并停止燃料泵70的操作，并且在步骤S230处关闭加热器设备20以终止该过程。

当在步骤S200处确定在启动尝试确定步骤中进行启动尝试时，发动机控制单元认为驾驶员有意图驾驶车辆，并在步骤S240处通过向冷启动打开/关闭阀90施加控制信号来打开冷启动打开/关闭阀90，并驱动起动电机，通过甚至向冷启动喷射器50施加控制信号来驱动冷启动喷射器50，并且对启动次数的数量Y进行计数。

当通过如上所述打开冷启动打开/关闭阀90将冷启动燃料提供给冷启动喷射器50时，冷启动喷射器50将冷启动燃料喷溅至节气门本体10，喷溅至节气门本体10的冷启动燃料和流入节气门本体10的空气通过在经过加热器设备20时接收来自加热器设备20的热而被预热为适当的温度，并且经过预热的冷启动燃料和空气流入发动机30以启动车辆，由此改善车辆的冷启动性能。

在步骤S250处，发动机控制单元确定发动机的每分钟转数RPM是否等于或大于参考的每分钟转数Z以确定车辆是否被适当地启动，并且在发动机的每分钟转数RPM等于或大于参考的每分钟转数Z时，在步骤S260处发动机控制单元确定车辆被适当地启动，并控制冷启动打开/关闭阀90被关闭，控制使得冷启动喷射器50的驱动被停止，并控制主喷射器40被驱动。

然后，发动机控制单元控制加热器设备20被关闭，使得终止冷启动模式。

同时，当发动机的每分钟转述RPM小于参考的每分钟转数Z时，在步骤S270处，发动机控制单元确定启动尝试的次数Y是否等于或大于启动尝试的允许次数Ymax，当启动尝试的次数Y等于或大于启动尝试的允许次数Ymax时，该过程继续至步骤S220，使得冷启动模式被终止，但当启动尝试的次数Y小于启动尝试的允许次数Ymax时，过程返回至步骤S240，使得持续进行冷启动尝试。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语前或后等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

本发明的特定示例性实施例的上述描述是为了说明和描述而给出。它们不旨在穷举或将本发明限制于所描述的精确形式，而且鉴于以上教导，许多修改和变化显然是可能的。选择和描述示例性实施例以说明本发明的某些原理和它们的实际应用，由此使本领域普通技术人员能作出和利用本发明的各个示例性实施例及其替代方案或修改。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等价技术方案限定。

Claims (19)

1.一种用于车辆的冷启动装置，包括：

节气门本体，所述节气门本体配置成控制流入发动机的空气；

加热器设备，所述加热器设备安装在所述节气门本体处，并且被配置成对通过所述节气门本体的空气进行预热；以及

冷启动喷射器，所述冷启动喷射器安装在所述节气门本体处且位于所述加热器设备的上游，从而在燃料进入所述节气门本体之前，喷溅到所述节气门本体中的燃料在通过所述加热器设备的同时被预热。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的冷启动装置，其中：

所述节气门本体具有包括空气入口、空气通道和空气出口的圆柱形形状，空气通过所述空气入口流入，通过所述空气入口流入的空气通过所述空气通道流动，通过所述空气通道的空气通过所述空气出口被排放至所述节气门本体的外部；

在接近所述节气门本体的空气出口侧的部分处形成燃料喷溅孔，燃料通过所述燃料喷溅孔而通过所述冷启动喷射器被喷溅到所述空气通道中；并且

所述加热器设备被安装在所述燃料喷溅孔与所述空气出口之间的所述空气通道处。

3.根据权利要求1所述的用于车辆的冷启动装置，其中：

所述加热器设备包括：

端子，所述端子配置成从外部供应电源；

壳体，所述壳体成形为四边形盒子状；以及

加热器单元，所述加热器单元被容纳在所述壳体内，并且被配置成通过经由所述端子接收外部电源而发出热量。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的冷启动装置，其中：

所述加热器单元包括：

一个或更多个加热杆，所述加热杆成形为矩形条状；以及

一个或更多个辐射销，所述辐射销整体地附接至所述加热杆的两个侧表面。

5.根据权利要求4所述的用于车辆的冷启动装置，其中：

所述辐射销具有弯曲呈Z字形的薄板的形状，使得空气和燃料在通过所述辐射销的同时接收热量。

6.根据权利要求5所述的用于车辆的冷启动装置，其中：

所述辐射销通过导热粘结附接至所述加热杆的两个侧表面。

7.根据权利要求4所述的用于车辆的冷启动装置，其中：

隔离层、正端子以及一个或更多个正温度系数元件按顺序堆叠并被容纳在所述加热杆的内部。

8.根据权利要求7所述的用于车辆的冷启动装置，其中：

所述隔离层和所述正端子中的每一个成形为薄窄且相对长的矩形板状。

9.根据权利要求7所述的用于车辆的冷启动装置，其中：

所述正温度系数元件成形为矩形条状，并且配合并联接至由塑料材料形成的正温度系数框架。

10.根据权利要求1所述的用于车辆的冷启动装置，还包括：

燃料泵，所述燃料泵配置成将燃料供应至所述冷启动喷射器；

辅助燃料供应管线，所述辅助燃料供应管线配置成连接所述燃料泵和所述冷启动喷射器；

冷启动打开/关闭阀，所述冷启动打开/关闭阀配置成打开/关闭所述辅助燃料供应管线；以及

发动机控制单元，所述发动机控制单元配置成检测外部空气温度，并根据外部空气温度控制所述冷启动喷射器和所述冷启动打开/关闭阀。

11.根据权利要求1所述的用于车辆的冷启动装置，其中：

所述燃料是生物乙醇燃料。

12.一种用于车辆的冷启动方法，包括：

检测外部空气温度；

当外部空气温度等于或低于预定温度时，将燃料喷溅至节气门本体；并且

对通过所述节气门本体的空气和喷溅至所述节气门本体的燃料进行预热。

13.根据权利要求12所述的用于车辆的冷启动方法，还包括：

在检测外部空气温度之前，当车辆的门打开或点火开启时，操作车辆的燃料泵。

14.根据权利要求12所述的用于车辆的冷启动方法，其中：

燃料和空气的预热由安装在所述节气门本体处的加热器设备来执行。

15.根据权利要求12所述的用于车辆的冷启动方法，其中：

预热包括：在仪表板上显示燃料和空气正在被预热的状态。

16.根据权利要求12所述的用于车辆的冷启动方法，还包括：

确定在喷射和预热之前是否已进行启动尝试，并且在确定预定时间内未进行启动尝试时，不执行喷射和预热。

17.根据权利要求16所述的用于车辆的冷启动方法，还包括：

当确定进行了启动尝试时，检测在执行喷射和预热之后的发动机的每分钟转数，并在发动机的每分钟转数等于或大于预定的每分钟转数时，停止喷射和预热。

18.根据权利要求17所述的用于车辆的冷启动方法，还包括：

当发动机的每分钟转数小于所述预定的每分钟转数时，对启动尝试的次数进行计数，并且当启动尝试的次数等于或大于预定次数数量时停止喷射和预热，而当启动尝试的次数小于所述预定次数数量时持续执行喷射和预热。

19.根据权利要求12所述的用于车辆的冷启动方法，其中：

所述燃料是生物乙醇燃料。