CN106930875A - 甲醇发动机燃料供给系统及启动控制方法 - Google Patents

甲醇发动机燃料供给系统及启动控制方法 Download PDF

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Abstract

一种甲醇发动机燃料供给系统，包括主燃料供给系统、辅助燃料供给系统、发动机控制单元、冷却液温度传感器和启动计时器，主燃料供给系统、辅助燃料供给系统、冷却液温度传感器和启动计时器均与发动机控制单元相连，主燃料供给系统包括甲醇喷油器，辅助燃料供给系统包括汽油喷油器，汽油喷油器用于在发动机启动时向进气道内喷射汽油并且在发动机成功启动后停止向进气道内喷射汽油，甲醇喷油器用于在发动机成功启动后开始向发动机缸内喷射甲醇，启动计时器在发动机成功启动后开始计时并将持续时间传递给发动机控制单元，冷却液温度传感器用于探测冷却液的温度并将冷却液的温度传递给发动机控制单元。

Description

甲醇发动机燃料供给系统及启动控制方法
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，且特别是涉及一种甲醇发动机燃料供给系统及启动控制方法。
背景技术
目前，全球面临着严峻的能源短缺和环境问题，甲醇作为工业副产品，可以说取之不尽、用之不竭，经济实用，因此用甲醇作为发动机燃料的汽车也将逐步走向市场。但甲醇发动机的低温启动比较难，是业界认为的难题之一。汽油的汽化潜热约为310kJ/kg，而甲醇燃料汽化潜热约为1167kJ/kg，是汽油的3.7倍左右，因此发动机启动时燃用甲醇消耗的热量较燃用汽油消耗的热量多。在甲醇发动机研究、示范、推广过程中发现，甲醇发动机在冷启动阶段启动较困难，环境温度低于-10℃时无法启动。
在解决甲醇发动机低温启动问题方面，目前常常采用如下两种方式：(1)采用预热塞加热进气的方式，这种方式需要在使用中频繁使用大功率加热，使蓄电池耗电量大大增加，常常导致启动时出现亏电，同时也会缩短蓄电池和预热塞的寿命，而且出现故障时也无法预先觉察，并且预热塞的安装、更换也比较困难。(2)采用喷射冷启动液的方式，目前的冷启动液主要是罐装乙醚成份，在安装、使用的过程中容易出现泄漏，且喷射进入进气歧管内的冷启动液喷射量也不易精确控制，容易出现回火、放炮，以及启动液燃烧而未引燃甲醇燃料的问题。冷启动时如果启动液喷射量太浓还容易因爆燃而导致炸坏空滤、连接胶管、车辆前机盖等。另外，冷启动液泄漏还易导致火灾，给车辆、人员安全带来不必要的损失。
上述两种方式虽然可以在一定程度上解决以甲醇为主要燃料的发动机的冷启动问题，但都存在一定的缺点，例如采用预热塞加热进气的方式，将导致蓄电池寿命大大减小；采用喷射冷启动液的方式，喷射量不易控制且容易出现回火、放炮等，而且易于发生火灾。
发明内容
本发明的目的在于提供一种甲醇发动机燃料供给系统及启动控制方法，以解决现有技术中以甲醇为主燃料的发动机的低温冷启动的问题。
本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。
本发明提供一种甲醇发动机燃料供给系统，包括主燃料供给系统、辅助燃料供给系统、发动机控制单元、冷却液温度传感器和启动计时器，主燃料供给系统、辅助燃料供给系统、冷却液温度传感器和启动计时器均与发动机控制单元相连，主燃料供给系统包括甲醇喷油器，辅助燃料供给系统包括汽油喷油器，汽油喷油器用于在发动机启动时向进气道内喷射汽油并且在发动机成功启动后停止向进气道内喷射汽油，甲醇喷油器用于在发动机成功启动后开始向发动机缸内喷射甲醇，启动计时器在发动机成功启动后开始计时并将持续时间传递给发动机控制单元，冷却液温度传感器用于探测冷却液的温度并将冷却液的温度传递给发动机控制单元。
进一步地，主燃料供给系统还包括甲醇油箱、甲醇油泵、甲醇油轨和缸体，甲醇喷油器通过甲醇油轨连接至甲醇油泵，甲醇喷油器安装在缸体的缸盖上并穿过缸盖与缸内连通。
进一步地，辅助燃料供给系统还包括汽油油箱、汽油油泵、汽油油轨和进气歧管，汽油喷油器通过汽油油轨连接至汽油油泵，汽油喷油器安装在进气歧管上并穿过进气歧管与进气道连通。
进一步地，甲醇油轨安装至缸体上，汽油油轨安装至进气歧管上。
进一步地，甲醇油轨与汽油油轨分别设置于进气歧管的两侧。
进一步地，甲醇油轨和汽油油轨均安装至进气歧管上。
进一步地，甲醇油泵与甲醇油轨之间还设置有甲醇高压油泵，甲醇油泵置于甲醇油箱内，甲醇高压油泵置于甲醇油箱外。
本发明还提供一种应用如上所述的甲醇发动机燃料供给系统的甲醇发动机启动控制方法，包括步骤：
甲醇发动机启动时，发动机控制单元控制辅助燃料供给系统启动，控制主燃料供给系统关闭，汽油喷油器向进气道内喷射汽油，使甲醇发动机启动成功；
启动计时器开始计时，冷却液温度传感器探测冷却液的温度，并将持续时间和冷却液的温度传递给发动机控制单元，其中发动机控制单元内预先设置有温度阈值和时间阈值；
发动机控制单元判断在预设的时间阈值内，冷却液的温度是否高于预设的温度阈值；
若在时间阈值内冷却液的温度高于温度阈值，或者在时间阈值内冷却液的温度低于温度阈值，但是发动机启动成功后超过时间阈值，则发动机控制单元控制主燃料供给系统启动，以及控制辅助燃料供给系统关闭，甲醇喷油器开始向发动机缸内喷射甲醇，同时汽油喷油器停止向进气道内喷射汽油。
进一步地，温度阈值为55～65摄氏度。
进一步地，时间阈值为25～35秒。
本发明提供的甲醇发动机燃料供给系统，在以甲醇为主燃料的甲醇发动机中多设置一个以汽油为辅助燃料的辅助燃料供给系统，并将甲醇喷油器设置在缸盖上，汽油喷油器设置在进气歧管上，当车辆启动时，采用辅助燃料供给系统，由汽油喷油器在进气道喷射汽油，待车辆成功启动后，切换至甲醇喷油器进行缸内喷射以使燃烧更充分，不仅解决了以甲醇为主燃料的发动机冷启动困难的问题，也实现了更好的动力性和经济性。
附图说明
图1为本发明实施例中甲醇发动机燃料供给系统的局部结构示意图。
图2为图1其中一角度的结构示意图。
图3为图1另一角度的结构示意图。
图4为本发明实施例中甲醇发动机燃料供给系统的模块结构框图。
图5为本发明实施例中甲醇发动机启动控制方法的流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术方式及功效，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
图1为本发明实施例中甲醇发动机燃料供给系统的局部结构示意图，图2为图1其中一角度的结构示意图，图3为图1另一角度的结构示意图，图4为本发明实施例中甲醇发动机燃料供给系统的模块结构框图。请参图1至图4，本实施例提供的甲醇发动机燃料供给系统包括主燃料供给系统、辅助燃料供给系统和发动机控制单元30，主燃料供给系统和辅助燃料供给系统均与发动机控制单元30相连。主燃料供给系统包括甲醇油箱10、甲醇油泵11、甲醇油轨12、甲醇喷油器13和缸体14，辅助燃料供给系统包括汽油油箱20、汽油油泵21、汽油油轨22、汽油喷油器23和进气歧管24，甲醇喷油器13通过甲醇油轨12连接至甲醇油泵11，汽油喷油器23通过汽油油轨22连接至汽油油泵21；汽油喷油器23安装在进气歧管24上并穿过进气歧管24与进气道(图未示)连通，汽油喷油器23用于在发动机冷启动时向进气道喷射汽油并且在发动机成功启动后停止向进气道喷射汽油；甲醇喷油器13安装在缸体31的缸盖上并穿过缸盖与缸内连通，甲醇喷油器13用于在发动机成功启动后开始向缸内喷射甲醇。
本实施例中，甲醇油泵11与甲醇油轨12之间还连接设置有甲醇高压油泵(图中未示)，甲醇油泵11置于甲醇油箱10内，甲醇高压油泵置于甲醇油箱10外，甲醇高压油泵用于增大从甲醇油泵11中泵出的甲醇的压力，并将高压甲醇经甲醇油轨12和甲醇喷油器13喷射到缸体14内。
进一步地，请结合图1和图2，甲醇油轨12安装至缸体14的缸盖上，汽油油轨22固定安装在进气歧管24上，即甲醇油轨12与汽油油轨22分别置于进气歧管24的两侧，甲醇油轨12通过紧固件安装至缸体14，具体地，例如甲醇油轨12通过安装螺栓15安装至缸体14的缸盖上。在其他实施例中，甲醇油轨12和汽油油轨22可以均固定安装在进气歧管24上，以避让相关部件。
本实施例中，甲醇发动机燃油供给系统由双油轨喷油器组成，汽油喷油器23作为辅助喷油器，用于在车辆启动时向进气道内喷射汽油；甲醇喷油器13作为主喷油器，在发动机启动成功后进行缸内喷射，以驱动车辆行驶。
具体的，本实施例中的甲醇发动机燃油供给系统主要是在车辆启动时采用汽油模式工作，由辅助燃料供给系统为车辆提供燃烧动力，汽油喷油器23(辅助喷油器)开始工作，即由布置在进气歧管24上的汽油喷油器23进行进气道喷射，以完成车辆的启动，尤其是车辆在低温下的冷启动；待车辆成功启动后，由主燃料供给系统为车辆提供燃烧动力，甲醇喷油器13(主喷油器)开始工作，即由甲醇直接向缸体14内进行喷射，实现甲醇直接喷入缸体14内参与燃烧，使甲醇燃烧更加充分。
如图4，该甲醇发动机燃油供给系统还包括冷却液温度传感器60和启动计时器70。冷却液温度传感器60和启动计时器70均与发动机控制单元30相连。启动计时器70在发动机成功启动后开始进行计时，并将持续时间t传递给发动机控制单元30。冷却液温度传感器60用于探测冷却液的温度，并将冷却液的温度T传递给发动机控制单元30。发动机控制单元30依据发动机成功启动后的持续时间t和冷却液的温度T这两个参数，控制甲醇发动机进行辅助燃料供给系统与主燃料供给系统之间的工作切换，具体如图5。
因此，本发明实施例还提供一种应用上述的甲醇发动机燃料供给系统的甲醇发动机启动控制方法，图5为本发明实施例中甲醇发动机启动控制方法的流程图，请结合图5，该甲醇发动机启动控制方法包括步骤：
甲醇发动机启动时，发动机控制单元30控制辅助燃料供给系统启动，控制主燃料供给系统关闭，汽油喷油器23向进气道内喷射汽油，使甲醇发动机启动成功；
启动计时器70开始计时，冷却液温度传感器60探测冷却液的温度，并将持续时间t和冷却液的温度T传递给发动机控制单元30，其中发动机控制单元30内预先设置有温度阈值T1和时间阈值t1；
发动机控制单元30判断在预设的时间阈值t1内，冷却液的温度T是否高于预设的温度阈值T1；
若在预设的时间阈值t1内，冷却液的温度T高于预设的温度阈值T1，或者在预设的时间阈值t1内冷却液的温度T低于预设的温度阈值T1，但是发动机启动成功后超过预设的时间阈值t1，则发动机控制单元30控制主燃料供给系统启动，以及控制辅助燃料供给系统关闭，甲醇喷油器13开始向缸体14内喷射甲醇，同时汽油喷油器23停止向进气道内喷射汽油。
在甲醇发动机启动时，点火钥匙(图未示)插入钥匙孔中，拧动点火钥匙以触发点火开关40，发动机控制单元30控制甲醇发动机进行启动。
本实施例中，启动计时器70在发动机成功启动后开始进行计时，并将持续时间t传递至发动机控制单元30。冷却液温度传感器60用于探测冷却液的温度，并将冷却液的温度T传递给发动机控制单元30。
也就是说，在甲醇发动机启动控制方法中，发动机成功启动后持续的时间t在阈值t1内，冷却液的温度T高于阈值T1时，发动机控制单元30控制甲醇发动机的主燃料供给系统启动，使甲醇喷油器13开始向缸体14内喷射甲醇，同时控制汽油喷油器23停止向进气道喷射汽油；若发动机成功启动后持续的时间t在时间阈值t1内，冷却液的温度T低于阈值T1时，发动机控制单元30控制甲醇发动机的主燃料供给系统不启动，发动机的燃料仍由辅助燃料供给系统提供；但是在发动机成功启动后持续的时间t超出时间阈值t1时，无论冷却液的温度T是否高于阈值T1，发动机控制单元30控制甲醇发动机的主燃料供给系统启动，使甲醇喷油器13开始向缸体14内喷射甲醇燃料，同时控制汽油喷油器23停止向进气道喷射汽油。
本实施例中提供的甲醇发动机启动控制方法，温度阈值T1优选为55～65摄氏度，时间阈值t1优选为25～35秒，例如温度阈值T1可以为60摄氏度，时间阈值t1可以为30秒。温度阈值T1在55～65摄氏度的范围内时，发动机主燃料供给系统启动，在此温度阈值范围下，发动机的热效率及排放性最佳。
与现有技术相比，本发明提供的甲醇发动机燃料供给系统及启动控制方法，在以甲醇为主燃料的发动机中多设置一个以汽油为辅助燃料的辅助燃料供给系统，并将甲醇喷油器13设置在缸体14的缸盖上，汽油喷油器23设置在进气歧管24上，当车辆在启动时，采用辅助燃料供给系统，由汽油喷油器23向进气歧管24内喷射汽油，待车辆成功启动后，再切换至甲醇喷油器13进行缸内喷射甲醇，使燃烧充分，不仅解决了甲醇发动机冷启动困难的问题，也实现了更好的动力性和经济性。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种甲醇发动机燃料供给系统，其特征在于，包括主燃料供给系统、辅助燃料供给系统、发动机控制单元(30)、冷却液温度传感器(60)和启动计时器(70)，所述主燃料供给系统、所述辅助燃料供给系统、所述冷却液温度传感器(60)和所述启动计时器(70)均与所述发动机控制单元(30)相连，所述主燃料供给系统包括甲醇喷油器(13)，所述辅助燃料供给系统包括汽油喷油器(23)，所述汽油喷油器(23)用于在发动机启动时向进气道内喷射汽油并且在发动机成功启动后停止向所述进气道内喷射汽油，所述甲醇喷油器(13)用于在发动机成功启动后开始向发动机缸内喷射甲醇，所述启动计时器(70)在发动机成功启动后开始计时并将持续时间(t)传递给所述发动机控制单元(30)，所述冷却液温度传感器(60)用于探测冷却液的温度并将冷却液的温度(T)传递给所述发动机控制单元(30)。
2.如权利要求1所述的甲醇发动机燃料供给系统，其特征在于，所述主燃料供给系统还包括甲醇油箱(10)、甲醇油泵(11)、甲醇油轨(12)和缸体(14)，所述甲醇喷油器(13)通过所述甲醇油轨(12)连接至所述甲醇油泵(11)，所述甲醇喷油器(13)安装在所述缸体(14)的缸盖上并穿过所述缸盖与缸内连通。
3.如权利要求2所述的甲醇发动机燃料供给系统，其特征在于，所述辅助燃料供给系统还包括汽油油箱(20)、汽油油泵(21)、汽油油轨(22)和进气歧管(24)，所述汽油喷油器(23)通过所述汽油油轨(22)连接至所述汽油油泵(21)，所述汽油喷油器(23)安装在所述进气歧管(24)上并穿过所述进气歧管(24)与进气道连通。
4.如权利要求3所述的甲醇发动机燃料供给系统，其特征在于，所述甲醇油轨(12)安装至所述缸体(14)上，所述汽油油轨(22)安装至所述进气歧管(24)上。
5.如权利要求4所述的甲醇发动机燃料供给系统，其特征在于，所述甲醇油轨(12)与所述汽油油轨(22)分别设置于所述进气歧管(24)的两侧。
6.如权利要求3所述的甲醇发动机燃料供给系统，其特征在于，所述甲醇油轨(12)和所述汽油油轨(22)均安装至所述进气歧管(24)上。
7.如权利要求3所述的甲醇发动机燃料供给系统，其特征在于，所述甲醇油泵(11)与所述甲醇油轨(12)之间还设置有甲醇高压油泵，所述甲醇油泵(11)置于所述甲醇油箱(10)内，所述甲醇高压油泵置于所述甲醇油箱(10)外。
8.一种应用如权利要求1-7任一项所述的甲醇发动机燃料供给系统的甲醇发动机启动控制方法，其特征在于，包括步骤：
甲醇发动机启动时，发动机控制单元(30)控制辅助燃料供给系统启动，控制主燃料供给系统关闭，汽油喷油器(23)向进气道内喷射汽油，使甲醇发动机启动成功；
启动计时器(70)开始计时，冷却液温度传感器(60)探测冷却液的温度，并将持续时间(t)和冷却液的温度(T)传递给发动机控制单元(30)，其中发动机控制单元(30)内预先设置有温度阈值(T1)和时间阈值(t1)；
发动机控制单元(30)判断在预设的时间阈值(t1)内，冷却液的温度(T)是否高于预设的温度阈值(T1)；
若在时间阈值(t1)内冷却液的温度(T)高于温度阈值(T1)，或者在时间阈值(t1)内冷却液的温度(T)低于温度阈值(T1)，但是发动机启动成功后超过时间阈值(t1)，则发动机控制单元(30)控制主燃料供给系统启动，以及控制辅助燃料供给系统关闭，甲醇喷油器(13)开始向发动机缸内喷射甲醇，同时汽油喷油器(23)停止向进气道内喷射汽油。
9.如权利要求8所述的甲醇发动机启动控制方法，其特征在于，所述温度阈值(T1)为55～65摄氏度。
10.如权利要求8所述的甲醇发动机启动控制方法，所述时间阈值(t1)为25～35秒。
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