CN108005829B - 一种柴油机高原高寒地区冷起动的运行装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油机高原高寒地区冷起动的运行装置及控制方法，通过起动机带动活塞压缩低温空气，然后利用升温后的空气作为新鲜进气引入气缸内，使压缩上止点的缸内温度升高，从而达到着火温度，以实现柴油机在高寒地区顺利冷起动。本装置不需要太复杂的预热装置，结构相对简单，性能可靠，可以实现在不同低温环境下有效冷起动。

Description

一种柴油机高原高寒地区冷起动的运行装置及控制方法

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，特别是涉及低温环境下使柴油机顺利冷起动的一种柴油机高原高寒地区冷起动的运行装置及控制方法。

背景技术

一方面由于高原地区的大气压较低，导致柴油机在起动转速下压缩上止点的压力远低于平原地区。由于压缩上止点的压力下降，会使得该压力下对应的最低着火温度升高，使得着火困难。另一方面由于高寒地区的低温环境下进气温度较低，使柴油机压缩上止点温度降低，进一步增加着火的困难性。此外在低温条件下，由于蓄电池内阻增大和起动电流的迅速增加，使蓄电池的端电压下降，起动输出功率下降。起动转速降低，导致压缩上止点的压力与温度降低，进一步加大了柴油机冷起动的困难性。使用预热装置较好解决严寒地区柴油机冷起动困难问题，进气预热通常有电阻丝加热、PTC加热装置及火焰式预热器等。虽然进气预热可靠性高，使用简单，起动效果良好，但其结构复杂，操作不当会损害预热塞。因此寻求一种有效应对在高原高寒地区柴油机冷起动困难的方法尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种柴油机高原高寒地区冷起动的运行装置及控制方法，结构相对简单，性能可靠，实现在不同低温环境下有效冷起动。

本发明的一种柴油机高原高寒地区冷起动的运行装置，包括隔热箱，开在所述的隔热箱的一个侧壁上的出口通过导出管与气缸的进气管连通，开在所述的隔热箱另一个侧壁上的进口通过引入管与气缸的排气管相连，在所述的隔热箱的出口处安装有导出控制阀，在所述的隔热箱的进口处安装有引入控制阀；一个进气节流阀安装在进气管中且在导出管出口端的上方，一个排气节流阀安装在排气管中且在引入管进口端的上方，第一温度传感器安装在隔热箱内，测取隔热箱内的温度，第二温度传感器安装在发动机外部，测取外部环境的温度；ECU分别通过控制线与进气门、排气门、进气节流阀、排气节流阀、引入控制阀、导出控制阀、气缸的喷油器、第一温度传感器和第二温度传感器相连，ECU通过第一温度传感器、第二温度传感器测取温度信息；在所述导出管、引入管和隔热箱上均设置有隔热结构。

一种柴油机高原高寒地区冷起动的控制方法，包括以下步骤：

(1)当发动机起动时，进气节流阀开启、排气节流阀关闭、导出控制阀关闭，引入控制阀开启，起动机带动气缸的活塞下行，进气门打开，排气门关闭，活塞下行时将环境中低温的进气吸入气缸内，当活塞下行至下止点后20℃A时，进气门关闭，活塞继续上行，通过活塞压缩进气使进气升温，活塞到达上止点后又开始下行，当活塞下行至下止点时，排气门开启，活塞上行将升温进气强制从气缸内排出，由于排气节流阀关闭，升温后进气只能经过排气管、引入管最终流入隔热箱内，当活塞上行至上止点时，引入控制阀关闭，将活塞压缩后的高温进气储存在具有保温功能的隔热箱内，与此同时，ECU通过第二温度传感器测取当时的环境温度，通过内部计算得到发动机在该环境温度顺利冷起动对应的最低进气温度；

(2)重复上述步骤(1)，经过几个压缩进气的工作循环后，当隔热箱内的第一温度传感器测取的温度高于发动机顺利冷起动对应的最低进气温度时，进气节流阀关闭，排气节流阀开启，导出控制阀开启，引入控制阀关闭，起动机带动活塞下行，进气门打开，活塞下行时将隔热箱内的高温气体吸入气缸内。当活塞下行至下止点后20℃A，进气门关闭，导出控制阀关闭，活塞继续上行，压缩高温进气进一步升温，当活塞上行至上止点时喷油器开始喷油，由于此时上止点的缸内温度达到着火温度，使发动机能顺利起动。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

第一，与传统进气预热方式相比，不需要太复杂的预热装置，结构相对简单，性能可靠。

第二，实现在不同低温环境下有效冷起动。

附图说明

图1是本发明的柴油机高原高寒地区冷起动运行装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明的一种柴油机高原高寒地区冷起动的运行装置，包括隔热箱9，开在所述的隔热箱9的一个侧壁上的出口通过导出管6与气缸2的进气管4连通，开在所述的隔热箱9另一个侧壁上的进口通过引入管11与气缸2的排气管13相连，在所述的隔热箱9的出口处安装有导出控制阀7，在所述的隔热箱9的进口处安装有引入控制阀10；

一个进气节流阀5安装在进气管4中且在导出管6出口端的上方(上游)，一个排气节流阀12安装在排气管13中且在引入管11进口端的上方(下游)，第一温度传感器8安装在隔热箱9内，测取隔热箱9内的温度，第二温度传感器15安装在发动机外部，测取外部环境的温度。

ECU14分别通过控制线与进气门3、排气门16、进气节流阀5、排气节流阀12、引入控制阀10、导出控制阀7、气缸的喷油器17、第一温度传感器8和第二温度传感器15相连，ECU14通过第一温度传感器8、第二温度传感器15测取温度信息。

所述导出管6、引入管11和隔热箱9均采用隔热处理，设置有隔热结构。隔热结构可以参见申请号为201611223343.X和201611031437.7中公开的结构。

一种柴油机高原高寒地区冷起动的控制方法，包括以下步骤：

(1)当发动机起动时，进气节流阀5开启，排气节流阀12关闭，导出控制阀7关闭，引入控制阀10开启，起动机带动气缸2的活塞1下行，进气门3打开，排气门16关闭，活塞1下行时将环境中低温的进气吸入气缸2内，当活塞1下行至下止点后20℃A时，进气门3关闭，活塞1继续上行，通过活塞1压缩进气使进气升温，活塞1到达上止点后又开始下行，当活塞1下行至下止点时，排气门16开启，活塞1上行将升温进气强制从气缸2内排出，由于排气节流阀12关闭，升温后进气只能经过排气管13、引入管11最终流入隔热箱9内，当活塞1上行至上止点时，引入控制阀10关闭，将活塞1压缩后的高温进气储存在具有保温功能的隔热箱9内。与此同时，ECU14通过第二温度传感器15测取当时的环境温度，通过内部计算得到发动机在该环境温度顺利冷起动对应的最低进气温度。

(2)重复上述步骤(1)，经过几个压缩进气的工作循环后，当隔热箱内的第一温度传感器8测取的温度高于发动机顺利冷起动对应的最低进气温度时，进气节流阀5关闭，排气节流阀12开启，导出控制阀7开启，引入控制阀10关闭，起动机带动活塞1下行，进气门3打开，活塞1下行时将隔热箱9内的高温气体吸入气缸2内。当活塞1下行至下止点后20℃A，进气门3关闭，导出控制阀7关闭，活塞1继续上行，压缩高温进气进一步升温，当活塞1上行至上止点时喷油器17开始喷油，由于此时上止点的缸内温度达到着火温度，使发动机能顺利起动。当发动机顺利点火后，控制方法恢复为发动机常规控制方法。

Claims (2)

1.一种柴油机高原高寒地区冷起动的运行装置，其特征在于：包括隔热箱，开在所述的隔热箱的一个侧壁上的出口通过导出管与气缸的进气管连通，开在所述的隔热箱另一个侧壁上的进口通过引入管与气缸的排气管相连，在所述的隔热箱的出口处安装有导出控制阀，在所述的隔热箱的进口处安装有引入控制阀；一个进气节流阀安装在进气管中且在导出管出口端的上方，一个排气节流阀安装在排气管中且在引入管进口端的上方，第一温度传感器安装在隔热箱内，测取隔热箱内的温度，第二温度传感器安装在发动机外部，测取外部环境的温度；ECU分别通过控制线与进气门、排气门、进气节流阀、排气节流阀、引入控制阀、导出控制阀、气缸的喷油器、第一温度传感器和第二温度传感器相连，ECU通过第一温度传感器、第二温度传感器测取温度信息；在所述导出管、引入管和隔热箱上均设置有隔热结构。

2.一种采用权利要求1的柴油机高原高寒地区冷起动的运行装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)当发动机起动时，进气节流阀开启、排气节流阀关闭、导出控制阀关闭，引入控制阀开启，起动机带动气缸的活塞下行，进气门打开，排气门关闭，活塞下行时将环境中低温的进气吸入气缸内，当活塞下行至下止点后20℃A时，进气门关闭，活塞继续上行，通过活塞压缩进气使进气升温，活塞到达上止点后又开始下行，当活塞下行至下止点时，排气门开启，活塞上行将升温进气强制从气缸内排出，由于排气节流阀关闭，升温后进气只能经过排气管、引入管最终流入隔热箱内，当活塞上行至上止点时，引入控制阀关闭，将活塞压缩后的高温进气储存在具有保温功能的隔热箱内，与此同时，ECU通过第二温度传感器测取当时的环境温度，通过内部计算得到发动机在该环境温度顺利冷起动对应的最低进气温度；

(2)重复上述步骤(1)，经过几个压缩进气的工作循环后，当隔热箱内的第一温度传感器测取的温度高于发动机顺利冷起动对应的最低进气温度时，进气节流阀关闭，排气节流阀开启，导出控制阀开启，引入控制阀关闭，起动机带动活塞下行，进气门打开，活塞下行时将隔热箱内的高温气体吸入气缸内； 当活塞下行至下止点后20℃A，进气门关闭，导出控制阀关闭，活塞继续上行，压缩高温进气进一步升温，当活塞上行至上止点时喷油器开始喷油，由于此时上止点的缸内温度达到着火温度，使发动机能顺利起动。