CN114876688A - 一种油轨组件以及油轨本体的预热方法 - Google Patents

Abstract

一种油轨组件以及油轨本体的预热方法，该油轨组件包括：管状的油轨本体以及设置在所述油轨本体一侧的激光器；其中，所述激光器能朝向所述油轨本体发射激光以对所述油轨本体加热，所述油轨本体包括用于向所述油轨本体内输入液体燃料的进油口以及用于将油轨本体内的液体燃料向外输出的出油口。在低温环境下启动汽车时，激光器将激光照射到油轨本体上，能迅速加热油轨本体内的液体燃料使液体燃料能在短时间内显著升温，减少了加热液体燃料的时间，相应地减少了热车时的等待时间，提升了燃烧效率。

Description

一种油轨组件以及油轨本体的预热方法

技术领域

本文涉及汽车技术领域，尤指一种油轨组件以及油轨本体的预热方法。

背景技术

燃料在低温情况下，挥发性会大幅降低，在汽车低温启动时容易出现燃料燃烧变差，排放变差。一部分燃料，例如甲醇，在低温0℃以下就已经无法启动。

为解决此类问题，现有的技术方案通常为采用电热元件加热燃料以提升燃料的温度，然而，采用电热元件加热的方式通常无法在短时间内将燃料加热到较高的温度。

发明内容

本申请提供了一种油轨组件，其包括：管状的油轨本体以及设置在所述油轨本体一侧的激光器；

其中，所述激光器能朝向所述油轨本体发射激光以对所述油轨本体加热，所述油轨本体包括用于向所述油轨本体内输入液体燃料的进油口以及用于将油轨本体内的液体燃料向外输出的出油口。

在一个示意性的实施例中，所述油轨本体上设置有凸出靶，所述凸出靶凸出于油轨本体的外表面；

激光器能朝向凸出靶的顶端发射激光。

在一个示意性的实施例中，所述凸出靶设置有多个，多个所述凸出靶沿所述油轨本体的延伸方向依次间隔排列；

所述激光器设置有多个，多个所述激光器能分别照射多个所述凸出靶。

在一个示意性的实施例中，所述凸出靶设置在所述出油口的附近。

在一个示意性的实施例中，所述油轨组件还包括：

第一温度传感器，用于检测所述油轨本体内的液体燃料的温度。

在一个示意性的实施例中，所述进油口设置在所述油轨本体的一端，所述油轨本体背离所述进油口的一端封闭，所述出油口设置在所述油轨本体的管壁上；

所述第一温度传感器设置在所述油轨本体背离所述进油口的一端。

在一个示意性的实施例中，所述油轨组件还包括控制组件，所述控制组件电连接于所述激光器和所述第一温度传感器；

所述控制单元配置为：

在接收到启动指令后，通过所述第一温度传感器检测所述油轨本体内液体燃料的当前温度；

根据所述当前温度、液体燃料的预设目标温度、所述油轨本体内液体燃料的质量以及所述液体燃料的比热容获得将油轨本体中的液体燃料加热至预设目标温度所需的总热量；

根据设定加热时长、激光器的数量以及所述总热量获得每个激光器的输出功率；

驱动每个所述激光器以所述输出功率发射激光。

在一个示意性的实施例中，所述控制单元还配置为：

当所述油轨内的温度大于或等于所述预设目标温度时停止驱动激光器发射激光。

在一个示意性的实施例中，所述油轨组件还包括第二温度传感器，用于检测所述油轨本体周围的环境温度；

所述控制单元还配置为：

在驱动每个所述激光器以所述输出功率发射激光之前，根据所述第二温度传感器所测得的环境温度修正所述输出功率，所述环境温度越低则所述输出功率的增幅越大。

在一个示意性的实施例中，所述控制单元包括驱动模块，所述驱动模块通过向所述激光器发送脉冲驱动信号来驱动所述激光器发射激光；

其中，所述驱动模块通过调节所述脉冲驱动信号的占空比来调节所述激光器的功率，所述占空比越大则所述激光器的功率越大。

本实施例还提出了一种油轨本体的预热方法，其包括：

在接收到启动指令后，测量油轨本体内液体燃料的当前温度；

根据液体燃料的当前温度、液体燃料的预设目标温度、油轨本体内液体燃料的质量以及液体燃料的比热容计算出将油轨本体中的液体燃料加热至预设目标温度所需的总热量；

根据设定加热时长、照射所述油轨本体的激光器的数量以及所需的总热量，计算出每个激光器的输出功率；

驱动每个激光器以该输出功率发射激光来照射油轨本体。

在低温环境下启动汽车时，激光器将激光照射到油轨本体上，能迅速加热油轨本体内的液体燃料使液体燃料能在短时间内显著升温，减少了加热液体燃料的时间，相应地减少了热车时的等待时间，升温后的液体燃料能在发动机内充分燃烧，提升了液体燃料的燃烧效率，尾气污染物更少。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本申请实施例中的一种油轨组件的主视图；

图2为本申请实施例中的一种油轨组件的剖视图；

图3为本申请实施例中的一种油轨组件的左视图。

具体实施方式

如图1～3所述，图1～3显示了本实施例中的一种油轨组件。该油轨组件包括激光器2、进油管3、油轨本体1和杯座4。

油轨本体1构造为管状结构。油轨本体1的横截面可以构造为矩形截面。油轨本体1上设置有进油口11和出油口12。进油口11设置在油轨本体1的一端，油轨本体1背离进油口11的一端封闭，进油口11用于向油轨本体1内输送液体燃料。进油管3的一端连接于进油口11，进油管3的一端可以是从进油口11伸入到油轨本体1内。进油管3的另一端用于外接燃油高压泵。燃油高压泵将液体燃料通过进油管3泵送至油轨本体1内。液体燃料可以是燃油。出油口12设置在油轨本体1的管壁上，出油口12用于将油轨本体1内的液体燃料向外输出。杯座4构造为筒状结构。杯座4的一端连接在油轨本体1上，且与出油口12相接通。杯座4用于外接喷油嘴，油轨本体1内的液体燃料通过出油口12输送到喷油嘴中。

油轨本体1能存贮液体燃料，并抑制由于高压泵供油和喷油器喷油产生的压力波动。液体燃料能流经油轨而输送到喷油嘴。

激光器2可以是脉冲激光器，脉冲激光器具有较大的输出功率。激光器2设置在油轨本体1的一侧，激光器2对油轨本体1的外表面进行激光照射能加热油轨本体1内的液体燃料。

在低温环境下启动汽车时，激光器2将激光照射到油轨本体1上，能迅速加热油轨本体1内的液体燃料使液体燃料能在短时间内显著升温，减少了加热液体燃料的时间，相应地减少了热车时的等待时间，升温后的液体燃料能在发动机内充分燃烧，提升了液体燃料的燃烧效率。

在一个示意性的实施例中，如图3所示，油轨本体1的外壁上设置有凸出靶13。凸出靶13凸出于油轨本体1的外表面。激光器2能朝向凸出靶13的顶端发射激光。

激光器2向凸出靶13的顶端的端部进行照射来加热油轨本体1，凸出靶13增厚了油轨本体1的侧壁，使得激光难以损伤油轨本体1。

在一个示意性的实施例中，凸出靶13靠近出油口12设置。

在油轨本体1上，凸出靶13最先被激光加热，且凸出靶13的温度最高。由此，凸出靶13附近的液体燃料的温度高于其他位置的液体燃料的温度，而出油口12设置在凸出靶13的附近，出油口12输出的液体燃料温度相应的较高。

在一个示意性的实施例中，油轨本体1上设置有多个出油口12。多个出油口12设置在油轨本体1的同一侧的管壁上。多个出油口12沿油轨本体1的延伸方向依次间隔排列。相邻两个出油口12之间的间距相同。

杯座4设置有多个。杯座4的数量与出油口12的数量相同。杯座4一一对应连通于出油口12。

凸出靶13设置有多个，凸出靶13的数量与出油口12的数量相同，凸出靶13与出油口12一一对应设置。多个凸出靶13沿油轨本体1的延伸方向依次排列，凸出靶13设置在与其相对应的出油口12附近。

激光器2设置有多个，激光器2的数量与凸出靶13的数量相同。激光器2与凸出靶13一一对应设置，激光器2朝向与其相对应的凸出靶13照射。

多个凸出靶13沿油轨本体1的延伸方向依次排布，多个激光器2分别对多个凸出靶13进行照射，这样能更加均匀地提升油轨本体1的内的液体燃料的温度，同时多个激光器2同时进行加热，加热速度更快。

在一个示意性的实施例中，油轨组件还包括第一温度传感器5。第一温度传感器5安装在油轨本体1上。第一温度传感器5的探头伸入到油轨本体1内，用于测量油轨本体1内的液体燃料的温度。第一温度传感器5优选为设置在油轨本体1背离进油口11的一端，第一温度传感器5所测得的温度为油轨本体1内液体燃料温度最低处的温度。

在一个示意性的实施例中，油轨组件还包括第二温度传感器6。第二温度传感器6设置在油轨本体1之外。第二温度传感器6用于测量油轨本体1周围的环境温度。

在本实施例中，油轨组件还包括第一安装支架7和第二安装支架9。第一安装支架7和第二安装支架9均连接于油轨本体1。第一安装支架7和第二安装支架9可以外接于油轨本体1的安装基座。第二温度传感器6可以是设置在第一安装支架7上。

在一个示意性的实施例中，油轨组件包括控制组件。控制组件电连接于激光器2、第一温度传感器5和第二温度传感器6。

控制组件包括电子控制单元(Electronic Control Unit)和驱动模块。电子控制单元电连接于驱动模块、第一温度传感器5和第二温度传感器6。驱动模块电连接于每个激光器2。驱动模块用于向激光器2发射脉冲驱动信号来驱动激光器2发射激光。

本实施例还提出了一种油轨本体1的预热方法，该预热方法基于油轨组件实施，该预热方法包括以下步骤：

步骤S1：电子控制单元在接收到启动指令后，通过第一温度传感器5检测油轨本体1内液体燃料的当前温度，进入步骤S2；

在驾驶员通过启动按键等装置来启动汽车时，电子控制单元能接收到启动指令。电子控制单元在接收到启动指令后，通过第一温度传感器5来检测油轨本体1内所储存的液体燃料的当前温度。

步骤S2：电子控制单元根据液体燃料的当前温度、液体燃料的预设目标温度、油轨本体1内液体燃料的质量以及液体燃料的比热容计算出将油轨本体1中的液体燃料加热至预设目标温度所需的总热量，进入步骤S3；

预设目标温度为油轨本体1内的液体燃料被激光器2加热后需要达到的温度，该预设目标温度为预设值，可以根据液体燃料的种类来确定。该预设目标温度例如可以为100℃。

油轨本体1内液体燃料的质量可以根据油轨本体1的容积与液体燃料的密度相乘而得到。油轨本体1的容积可以预先测量出来。液体燃料的密度可以预先测量出来，也可以根据液体燃料的种类预先查询该液体燃料的密度。液体燃料的比热容可以预先测量出来，也可以根据液体燃料的种类预先查询该液体燃料的比热容。

可以采用以下算式计算出将油轨本体1中的液体燃料加热至预设目标温度所需的总热量：

Q＝C×M×(T₁-T₂)

其中，Q为总热量，单位为J；C为油轨本体1内的液体燃料的比热容，单位为J/(kg〃℃)；M为油轨本体1内的液体燃料的质量，单位为kg；T₁为液体燃料的预设目标温度，单位为℃；T₂为液体燃料的当前温度，单位为℃。

步骤S3：电子控制单元根据设定加热时长、激光器2的数量以及所需的总热量，计算出每个激光器2的输出功率，进入步骤S4；

设定加热时长为将油轨本体1中的液体燃料加热至预设目标温度预期花费的时间，为预设值。设定加热时长可以是1min。

可以采用以下算式计算出每个激光器2的输出功率：

其中，P为单个激光器2的输出功率，单位为W；Q为总热量，单位为J；T₀为设定加热时长，单位为s；N为激光器2的数量。

步骤S4：电子控制单元通过驱动模块驱动激光器2以该输出功率发射激光。

电子控制单元在计算出每个激光器2的输出功率后，将每个激光器2的输出功率信息发送到驱动模块，驱动模块驱动每个激光器2以该输出功率发射激光。

驱动模块通过发射脉冲驱动信号来驱动激光器2发射激光，通过调节脉冲驱动信号的占空比来调节激光器2的功率。脉冲驱动信号的占空比越大则激光器2的功率越大。激光器2接收到一个脉冲驱动信号的脉冲则输出一次激光，脉冲越宽则输出激光的时间越长。

在本实施例中，驱动模块为PWM驱动模块，驱动模块发射的脉冲驱动信号为PWM驱动信号，即脉冲宽度调制信号。

这样，根据液体燃料的当前温度与液体温度之差值来调节每个激光器2的输出功率，当前温度与液体温度之间的差值越大则激光器2的输出功率越大，以便于激光器2在对油轨本体1加热的时间接近设定加热时长时将油轨本体1内的液体燃料加热至预设目标温度。

在一个示意性的实施例中，预热方法还包括在步骤S4之后的步骤S5和步骤S6。

步骤S5：电子控制单元通过第一温度传感器5检测油轨本体1内液体燃料的温度，判断该温度是否大于或等于预设目标温度，若是则进入步骤S6，否则进入步骤S4。

步骤S6：驱动模块停止驱动激光器2发射激光。

在油轨本体1内的液体燃料的温度达到预设目标温度后完成对液体燃料的加热，激光器2停止加热油轨本体1。

在一个示意性的实施例中，在步骤S3中，电子控制单元还通过第二温度传感器6检测油轨本体1周围的环境温度，在计算出每个激光器2的输出功率之后，根据环境温度来修正每个激光器2的输出功率，其中，环境温度越低则激光器2的输出功率的增幅越大。

由于油轨本体1周围的环境温度越低，油轨本体1在被加热的过程中散发热量的速度越快，而根据环境温度来修正激光器2的输出功率，在环境温度越低的情况下将激光器2的输出功率调节得越高，这样能补偿油轨本体1散发到环境中的热量，使得激光器2加热油轨本体1的时间更加接近于设定加热时长。

修正激光器2的输出功率可以将该输出功率与修正系数相乘得到修正后的输出功率。该修正系数与环境温度呈负相关，即环境温度越低则该修正系数越大。修正系数可以在不同的环境温度下预先标定出来。

本申请描述了多个实施例，但是该描述是示例性的，而不是限制性的，并且对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在本申请所描述的实施例包含的范围内可以有更多的实施例和实现方案。尽管在附图中示出了许多可能的特征组合，并在具体实施方式中进行了讨论，但是所公开的特征的许多其它组合方式也是可能的。除非特意加以限制的情况以外，任何实施例的任何特征或元件可以与任何其它实施例中的任何其他特征或元件结合使用，或可以替代任何其它实施例中的任何其他特征或元件。

本申请包括并设想了与本领域普通技术人员已知的特征和元件的组合。本申请已经公开的实施例、特征和元件也可以与任何常规特征或元件组合，以形成由权利要求限定的独特的发明方案。任何实施例的任何特征或元件也可以与来自其它发明方案的特征或元件组合，以形成另一个由权利要求限定的独特的发明方案。因此，应当理解，在本申请中示出和/或讨论的任何特征可以单独地或以任何适当的组合来实现。因此，除了根据所附权利要求及其等同替换所做的限制以外，实施例不受其它限制。此外，可以在所附权利要求的保护范围内进行各种修改和改变。

此外，在描述具有代表性的实施例时，说明书可能已经将方法和/或过程呈现为特定的步骤序列。然而，在该方法或过程不依赖于本文所述步骤的特定顺序的程度上，该方法或过程不应限于所述的特定顺序的步骤。如本领域普通技术人员将理解的，其它的步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。此外，针对该方法和/或过程的权利要求不应限于按照所写顺序执行它们的步骤，本领域技术人员可以容易地理解，这些顺序可以变化，并且仍然保持在本申请实施例的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种油轨组件，其特征在于，包括：管状的油轨本体以及设置在所述油轨本体一侧的激光器；

其中，所述激光器能朝向所述油轨本体发射激光以对所述油轨本体加热，所述油轨本体包括用于向所述油轨本体内输入液体燃料的进油口以及用于将油轨本体内的液体燃料向外输出的出油口。

2.根据权利要求1所述的油轨组件，其特征在于，所述油轨本体上设置有凸出靶，所述凸出靶凸出于油轨本体的外表面；

激光器能朝向凸出靶的顶端发射激光。

3.根据权利要求2所述的油轨组件，其特征在于，所述凸出靶设置有多个，多个所述凸出靶沿所述油轨本体的延伸方向依次间隔排列；

所述激光器设置有多个，多个所述激光器能分别照射多个所述凸出靶。

4.根据权利要求2所述的油轨组件，其特征在于，所述凸出靶设置在所述出油口的附近。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的油轨组件，其特征在于，所述油轨组件还包括：

第一温度传感器，用于检测所述油轨本体内的液体燃料的温度；以及

控制组件，所述控制组件电连接于所述激光器和所述第一温度传感器；

其中，所述控制单元配置为：

在接收到启动指令后，通过所述第一温度传感器检测所述油轨本体内液体燃料的当前温度；

根据所述当前温度、液体燃料的预设目标温度、所述油轨本体内液体燃料的质量以及所述液体燃料的比热容获得将油轨本体中的液体燃料加热至预设目标温度所需的总热量；

根据设定加热时长、激光器的数量以及所述总热量获得每个激光器的输出功率；

驱动每个所述激光器以所述输出功率发射激光。

6.根据权利要求5所述的油轨组件，其特征在于，所述控制单元还配置为：

当所述油轨内的温度大于或等于所述预设目标温度时停止驱动激光器发射激光。

7.根据权利要求5所述的油轨组件，其特征在于，所述油轨组件还包括第二温度传感器，用于检测所述油轨本体周围的环境温度；

所述控制单元还配置为：

在驱动每个所述激光器以所述输出功率发射激光之前，根据所述第二温度传感器所测得的环境温度修正所述输出功率，所述环境温度越低则所述输出功率的增幅越大。

8.根据权利要求5所述的油轨组件，其特征在于，所述控制单元包括驱动模块，所述驱动模块通过向所述激光器发送脉冲驱动信号来驱动所述激光器发射激光；

其中，所述驱动模块通过调节所述脉冲驱动信号的占空比来调节所述激光器的功率，所述占空比越大则所述激光器的功率越大。

9.根据权利要求5所述的油轨组件，其特征在于，所述进油口设置在所述油轨本体的一端，所述油轨本体背离所述进油口的一端封闭，所述出油口设置在所述油轨本体的管壁上；

所述第一温度传感器设置在所述油轨本体背离所述进油口的一端。

10.一种油轨本体的预热方法，其特征在于，包括：

在接收到启动指令后，测量油轨本体内液体燃料的当前温度；

根据液体燃料的当前温度、液体燃料的预设目标温度、油轨本体内液体燃料的质量以及液体燃料的比热容计算出将油轨本体中的液体燃料加热至预设目标温度所需的总热量；

根据设定加热时长、照射所述油轨本体的激光器的数量以及所需的总热量，计算出每个激光器的输出功率；

驱动每个激光器以该输出功率发射激光来照射油轨本体。

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