CN114135407A - 发动机低温启动控制方法、配气机构和柴油发动机 - Google Patents

Abstract

本发明属于柴油发动机技术领域，本发明公开了一种发动机低温启动控制方法、本发明还公开一种配气机构和一种柴油发动机，该控制方法包括步骤：接收发动机工况参数信号；根据所述发动机工况参数信号满足预设冷启动条件，控制起动机启动；根据所述起动机启动后，控制气门调整装置减小排气门的开启角度和升程；接收缸内工况参数信号；根据所述缸内工况参数信号满足预设正常工作条件，控制所述气门调整装置使所述排气门复位。该控制方法通过气门调整装置减小排气门开启角度和升程值，使得排气门暂停工作，利用活塞的往复运动，使缸内气体迅速升温，缓解发动机在低温环境下的启动困难的问题。

Description

发动机低温启动控制方法、配气机构和柴油发动机

技术领域

本发明属于柴油发动机技术领域，具体涉及一种发动机低温启动控制方法，本发明还涉及一种配气机构和一种柴油发动机。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

柴油机低温起动时，因气缸内压缩温度较低，无法达到柴油燃点，此时，喷入气缸的柴油将无法着火燃烧，如继续大量向气缸内喷油，会导致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，最终导致柴油机无法起动。

现有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。

电加热进气可提高进气温度，间接提高压缩后气缸内温度，达到便于柴油机起动的目的。该方法相对较安全，但与上述第一种方法相同的缺点是无法清除气缸内多余的未燃烧柴油，造成缸内启动环境恶化，且加热效率低，不适合极寒地区使用。

发明内容

本发明的目的是至少解决现有技术中柴油发动机的低温启动困难的问题，该目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的第一方面提出了一种发动机低温启动控制方法，包括以下步骤：

接收发动机工况参数信号；

根据所述发动机工况参数信号满足预设冷启动条件，控制起动机启动；

根据所述起动机启动后，控制气门调整装置减小排气门的开启角度和升程；

接收缸内工况参数信号；

根据所述缸内工况参数信号满足预设正常工作条件，控制所述气门调整装置使所述排气门复位。

本发明提出的发动机低温启动控制方法在起动机启动后，根据当前环境及发动机工作状态，减小排气门开启角度和升程值，使得排气门暂停工作，并处于常闭或减小开启角度的状态，利用发动机活塞的上下往复运动，反复压缩气缸内的气体，使气体在反复的压缩中迅速升温，提高气缸内温度，当气缸内温度上升至一定数值后，使排气门恢复到正常工作状态，同时ECU控制喷油器开始喷油，使发动机快速启动。对于多缸柴油机，可以仅针对部分气缸采用此方案，从而减少启动阻力。

另外，根据本发明的发动机低温启动控制方法，还可具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述接收缸内工况参数信号之后还包括步骤：

接收发动机启动时间信号；

根据所述发动机启动时间信号大于预设启动时间阈值，控制所述起动机停止工作；

根据所述起动机停止工作后，执行步骤所述接收发动机工况参数信号及后续步骤。

在本发明的一些实施例中，所述接收发动机启动时间信号之后还包括步骤：

根据所述发动机启动时间信号不大于预设启动时间阈值，执行步骤所述接收缸内工况参数信号及后续步骤。

在本发明的一些实施例中，所述根据所述发动机工况参数信号满足预设冷启动条件，控制起动机启动还包括步骤：

控制喷油器停止喷油。

在本发明的一些实施例中，所述根据所述缸内工况参数信号满足预设正常工作条件，控制所述气门调整装置使所述排气门复位还包括步骤：

控制喷油器的喷油量为正常启动喷油量。

在本发明的一些实施例中，所述发动机工况参数信号包括：环境温度、发动机油温和发动机水温。

在本发明的一些实施例中，所述缸内工况参数信号包括缸内温度和发动机水温。

本发明的第二方面提出了一种配气机构，用于执行根据本发明第一方面提出的发动机低温启动控制方法，包括：

摇臂，所述摇臂的两端分别用于连接排气门和凸轮，所述摇臂上设有连接孔；

浮动轴，所述浮动轴的一端以可转动的方式设于所述连接孔内；

固定轴，所述固定轴的一端穿设于所述浮动轴的内部并且与所述浮动轴偏心连接，所述固定轴的另一端用于与摇臂座连接；

控制柄，所述控制柄的一端与所述浮动轴的侧壁连接并且沿所述浮动轴的径向设置；

驱动装置，所述驱动装置与所述控制柄的另一端连接，所述驱动装置用于驱动所述控制柄沿竖直方向运动以调节所述排气门的开启角度和升程值。

本发明第二方面提出的配气机构通过在发动机排气门的摇臂增加液压装置，通过液压装置驱动浮动轴控制柄，当控制柄上移时，排气门中心轴上移，此时气门开启角度将变小，通过调整浮动轴和固定轴偏心值大小，可调节气门开启角度和升程值。正常情况下摇臂处于较低位置，排气门能够正常工作，当摇臂处于较高位置时，排气门开启角度和行程将明显变小甚至不受凸轮轴控制，处于关闭状态，配合起动机带动发动机活塞挤压缸内气体，使得缸内温度快速升高，解决发动机低温启动的难题。

在本发明的一些实施例中，所述驱动装置为电磁阀，所述电磁阀的阀杆驱动所述控制柄沿竖直方向运动。

本发明的第三方面提出了一种柴油发动机，包括：

ECU；

监测单元，所述监测单元用于监测发动机工况，所述监测单元与所述ECU电连接；

配气机构，所述配气机构为本发明第二方面提出的配气机构，所述配气机构与所述ECU电连接。

本发明第三方面提出的柴油发动机具有和本发明第二方面提出的配气机构相同的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明实施方式的发动机低温启动控制方法的控制逻辑示意图；

图2示意性地示出了根据本发明实施方式的配气机构的第一部分结构示意图；

图3示意性地示出了根据本发明实施方式的配气机构的第二部分结构示意图。

附图中各标记表示如下：

10：摇臂、11：固定轴、12：浮动轴、13：控制柄。

具体实施方式

下面将参照附图更详细描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1和图2所示，本发明的第一方面提出了一种发动机低温启动控制方法，包括以下步骤：

接收发动机工况参数信号；

根据发动机工况参数信号满足预设冷启动条件，控制起动机启动；

根据起动机启动后，控制气门调整装置减小排气门的开启角度和升程；

接收缸内工况参数信号；

根据缸内工况参数信号满足预设正常工作条件，控制气门调整装置使排气门复位。

需要说明的是，发动机工况参数信号包括发动机运行时的环境温度、机油温度、冷却液温度等，其可通过发动机内部的各传感器进行采集。预设冷启动条件为预置在ECU内部的参数条件，其可包括环境温度在预设低温阈值以下、发动机油温及水温达到启动标准，具体数值可根据实际情况设定，在此不再进一步限定。排气门通过打开或关闭排气道实现排气，排气门的启闭动作一般由凸轮带动摇臂控制，驱动装置控制排气门的原理是将摇臂上移，使得摇臂与凸轮的距离扩大，进而排气门开启角度和行程将明显变小甚至不受凸轮轴控制。驱动装置可使用电磁阀或液压阀实现，也可以使用电机带动摇臂上移。缸内工况参数可通过各温度传感器进行采集，传输给ECU。预设正常工作条件即为发动机正常启动的工况条件。

本发明提出的发动机低温启动控制方法在起动机启动后，根据当前环境及发动机工作状态，减小排气门开启角度和升程值，使得排气门暂停工作，并处于常闭或减小开启角度的状态，利用发动机活塞的上下往复运动，反复压缩气缸内的气体，使气体在反复的压缩中迅速升温，提高气缸内温度，当气缸内温度上升至一定数值后，使排气门恢复到正常工作状态，同时ECU控制喷油器开始喷油，使发动机快速启动。对于多缸柴油机，可以仅针对部分气缸采用此方案，从而减少启动阻力。

在本发明的一些实施例中，接收缸内工况参数信号之后还包括步骤：

接收发动机启动时间信号；

根据发动机启动时间信号大于预设启动时间阈值，控制起动机停止工作；

根据起动机停止工作后，执行步骤接收发动机工况参数信号及后续步骤。

发动机启动时间自起动机启动时开始计时，发动机成功启动截止。当发动机启动时间信号大于预设启动时间阈值时，反映启动条件未达到，需要进一步加热缸内空气以使温度到达预设条件，此时先控制控制起动机停止工作，再重新执行接收发动机工况参数信号及后续步骤

在本发明的一些实施例中，接收发动机启动时间信号之后还包括步骤：

根据发动机启动时间信号不大于预设启动时间阈值，执行步骤接收缸内工况参数信号及后续步骤。

发动机启动时间信号不大于预设启动时间阈值可判断发动机启动成功，后续需要使摇臂复位至正常。

在本发明的一些实施例中，根据发动机工况参数信号满足预设冷启动条件，控制起动机启动还包括步骤：

控制喷油器停止喷油。

在冷启动过程中，柴油机达到起动条件再喷油，防止刚开始不能燃烧的燃油随排气排出，有利于降低油耗。当转速和其他控制参数达到一定值时，才开始喷油，避免了大量燃油喷入气缸，导致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，最终导致柴油机无法起动的恶性循环，有利于柴油机的快速起动。

在本发明的一些实施例中，根据缸内工况参数信号满足预设正常工作条件，控制气门调整装置使排气门复位还包括步骤：

控制喷油器的喷油量为正常启动喷油量。

在本发明的一些实施例中，发动机工况参数信号包括：环境温度、发动机油温和发动机水温，环境温度可由车载环境温度传感器获得，发动机油温可根据发动机油温传感器获得，发动机水温可由发动机水温传感器获得。

在本发明的一些实施例中，缸内工况参数信号包括缸内温度和发动机水温。

本发明的第二方面提出了一种配气机构，用于执行根据本发明第一方面提出的发动机低温启动控制方法，包括：

摇臂10，摇臂10的两端分别用于连接排气门和凸轮，摇臂10上设有连接孔；

浮动轴12，浮动轴12的一端以可转动的方式设于连接孔内；

固定轴11，固定轴11的一端穿设于浮动轴12的内部并且与浮动轴12偏心连接，固定轴11的另一端用于与摇臂10座连接；

控制柄13，控制柄13的一端与浮动轴12的侧壁连接并且沿浮动轴12的径向设置；

驱动装置，驱动装置与控制柄13的另一端连接，驱动装置用于驱动控制柄13沿竖直方向运动以调节排气门的开启角度和升程值。

该配气机构在传统的摇臂10增设调节机构，通过驱动装置带动控制柄13上移(图3中箭头所示方向)，从而带动浮动轴12转动，在转动过程中由于固定轴11与浮动轴12的偏心关系，摇臂10上移，进而使得排气门的开启角度和升程值减小。

本发明第二方面提出的配气机构通过在发动机排气门的摇臂10增加液压装置，通过液压装置驱动浮动轴12控制柄13，当控制柄13上移时，排气门中心轴上移，此时气门开启角度将变小，通过调整浮动轴12和固定轴11偏心值大小，可调节气门开启角度和升程值。正常情况下摇臂10处于较低位置，排气门能够正常工作，当摇臂10处于较高位置时，排气门开启角度和行程将明显变小甚至不受凸轮轴控制，处于关闭状态，配合起动机带动发动机活塞挤压缸内气体，使得缸内温度快速升高，解决发动机低温启动的难题。

在本发明的一些实施例中，驱动装置为电磁阀，电磁阀的阀杆驱动控制柄13沿竖直方向运动。

本发明的第三方面提出了一种柴油发动机，包括：

ECU；

监测单元，监测单元用于监测发动机工况，监测单元包括发动机各传感器，监测单元与ECU电连接；

配气机构，配气机构为本发明第二方面提出的配气机构，配气机构与ECU电连接。

该柴油发动机在冷启动时的工作方式如下：

1)监测单元检测环境温度、油温、水温等参数，判定发动机是否达到冷启动条件；

2)如达到冷启动条件，则ECU控制喷油器停止喷油，同时控制起动机启动，未达到冷启动条件则发动机直接正常启动；

3)起动机启动一秒以后，通过驱动装置驱动摇臂上移，使得排气门位置提高，从而减小排气门开启角度和升程；

4)监测单元检测缸内温度或水温、油温等参数；

5)检测发动机启动时间是否超时，如超时则停止起动机，延时30秒后，再次执行第1步；

6)如启动时间未超时，则判断第4步的检测数据是否达到启动条件；

7)如未达到启动条件，则继续执行第4步；

8)如达到启动条件，则控制驱动装置使排气门摇臂复位；

9)恢复喷油量为启动油量，进入正常启动。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种发动机低温启动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收发动机工况参数信号；

根据所述发动机工况参数信号满足预设冷启动条件，控制起动机启动；

根据所述起动机启动后，控制气门调整装置减小排气门的开启角度和升程；

接收缸内工况参数信号；

根据所述缸内工况参数信号满足预设正常工作条件，控制所述气门调整装置使所述排气门复位。

2.根据权利要求1所述的发动机低温启动控制方法，其特征在于，所述接收缸内工况参数信号之后还包括步骤：

接收发动机启动时间信号；

根据所述发动机启动时间信号大于预设启动时间阈值，控制所述起动机停止工作；

根据所述起动机停止工作后，执行步骤所述接收发动机工况参数信号及后续步骤。

3.根据权利要求2所述的发动机低温启动控制方法，其特征在于，所述接收发动机启动时间信号之后还包括步骤：

根据所述发动机启动时间信号不大于预设启动时间阈值，执行步骤所述接收缸内工况参数信号及后续步骤。

4.根据权利要求1所述的发动机低温启动控制方法，其特征在于，所述根据所述发动机工况参数信号满足预设冷启动条件，控制起动机启动还包括步骤：

控制喷油器停止喷油。

5.根据权利要求4所述的发动机低温启动控制方法，其特征在于，所述根据所述缸内工况参数信号满足预设正常工作条件，控制所述气门调整装置使所述排气门复位还包括步骤：

控制喷油器的喷油量为正常启动喷油量。

6.根据权利要求1所述的发动机低温启动控制方法，其特征在于，所述发动机工况参数信号包括：环境温度、发动机油温和发动机水温。

7.根据权利要求1至6任一项所述的发动机低温启动控制方法，其特征在于，所述缸内工况参数信号包括缸内温度和发动机水温。

8.一种配气机构，用于执行根据权利要求1至7任一项所述的发动机低温启动控制方法，其特征在于，包括：

摇臂，所述摇臂的两端分别用于连接排气门和凸轮，所述摇臂上设有连接孔；

浮动轴，所述浮动轴的一端以可转动的方式设于所述连接孔内；

固定轴，所述固定轴的一端穿设于所述浮动轴的内部并且与所述浮动轴偏心连接，所述固定轴的另一端用于与摇臂座连接；

控制柄，所述控制柄的一端与所述浮动轴的侧壁连接并且沿所述浮动轴的径向设置；

驱动装置，所述驱动装置与所述控制柄的另一端连接，所述驱动装置用于驱动所述控制柄沿竖直方向运动以调节所述排气门的开启角度和升程值。

9.根据权利要求8所述的配气机构，其特征在于，所述驱动装置为电磁阀，所述电磁阀的阀杆驱动所述控制柄沿竖直方向运动。

10.一种柴油发动机，其特征在于，包括：

ECU；

监测单元，所述监测单元用于监测发动机工况，所述监测单元与所述ECU电连接；

配气机构，所述配气机构为根据权利要求8或9所述的配气机构，所述配气机构与所述ECU电连接。

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