CN116292017A

CN116292017A - 甲醇增程器发动机的加热方法、装置、设备和系统

Info

Publication number: CN116292017A
Application number: CN202310568931.0A
Authority: CN
Inventors: 陈月春; 李志杰; 马宗桥; 吴心波; 曾笑笑; 李素婷
Original assignee: Weichai Power Co Ltd
Current assignee: Weichai Power Co Ltd
Priority date: 2023-05-19
Filing date: 2023-05-19
Publication date: 2023-06-23
Anticipated expiration: 2043-05-19
Also published as: CN116292017B

Abstract

本申请公开一种甲醇增程器发动机的加热方法、装置、设备和系统，方法包括，甲醇增程器发动机启动时，根据环境温度确定目标需求温度，目标需求温度和环境温度负相关；按照目标需求温度加热冷却液。本方案在加热冷却液时，环境温度越高，则加热后冷却液的目标需求温度越低，环境温度越低，则加热后冷却液的目标需求温度越高，由此，既能够保证低温环境下甲醇增程器发动机的冷启动性能，又能够在温度较高的环境中通过降低目标需求温度的方式降低加热冷却液的能耗，达到即改善甲醇增程器发动机冷启动性能，又降低整车能耗的效果。

Description

甲醇增程器发动机的加热方法、装置、设备和系统

技术领域

本申请属于发动机控制技术领域，尤其涉及一种甲醇增程器发动机的加热方法、装置、设备和系统。

背景技术

冷启动是指发动机在水温低的情况下启动，一般在很长时间没发动系统之后启动发动机，就会出现冷启动的情况。受甲醇汽化潜热高、蒸发困难的限制，以甲醇为燃料的甲醇增程器发动机往往存在冷启动困难的问题。

针对该问题的一种解决方式是，在甲醇增程器发动机冷启动时，通过加热冷却液的方式加热甲醇增程器发动机，达到促进气缸内甲醇燃料蒸发，改善冷启动性能的效果。

这种解决方式的问题在于，加热冷却液需要消耗电池组的电能，导致整车能耗升高，续航里程缩短。

发明内容

因此，本申请提供一种甲醇增程器发动机的加热方法、装置、设备和系统，以便在改善甲醇增程器发动机冷启动性能的同时降低整车能耗。

本申请第一方面提供一种甲醇增程器发动机的加热方法，包括：

甲醇增程器发动机启动时，检测环境温度是否大于预设的温度阈值；

若所述环境温度不大于所述温度阈值，根据所述环境温度确定目标需求温度；其中，所述环境温度和所述目标需求温度负相关；

基于所述目标需求温度控制加热器加热甲醇增程器发动机的冷却液，使所述冷却液的温度达到所述目标需求温度。

可选的，所述根据所述环境温度确定目标需求温度，包括：

在预设的环境温度-需求温度对应关系表中查找所述环境温度；

若查找到所述环境温度，将所述环境温度对应的需求温度确定为目标需求温度；

若未查找到所述环境温度，根据所述环境温度和所述环境温度-需求温度对应关系表进行插值计算，得到所述目标需求温度。

可选的，所述基于所述目标需求温度控制加热器加热甲醇增程器发动机的冷却液，使所述冷却液的温度达到所述目标需求温度，包括：

根据所述目标需求温度确定目标加热功率；

控制加热器按所述目标加热功率运行；

当所述冷却液的温度大于或等于所述目标需求温度时，控制所述加热器停止加热；

当所述冷却液的温度小于所述目标需求温度，且两者的差值小于或等于预设的温差阈值时，返回执行所述控制加热器按所述目标加热功率运行步骤。

可选的，所述基于所述目标需求温度控制加热器加热甲醇增程器发动机的冷却液，使所述冷却液的温度达到所述目标需求温度之后，还包括：

检测启动时长是否大于预设的时长阈值；其中，所述启动时长指代所述甲醇增程器发动机启动时刻至今所经过的时长；

当所述启动时长大于或等于所述时长阈值时，关闭所述加热器。

本申请第二方面提供一种甲醇增程器发动机的加热装置，包括：

检测单元，用于检测环境温度是否大于预设的温度阈值；

确定单元，用于若所述环境温度不大于所述温度阈值，根据所述环境温度确定目标需求温度；其中，所述环境温度和所述目标需求温度负相关；

控制单元，用于基于所述目标需求温度控制加热器加热甲醇增程器发动机的冷却液，使所述冷却液的温度达到所述目标需求温度。

可选的，所述确定单元根据所述环境温度确定目标需求温度时，具体用于：

可选的，所述控制单元基于所述目标需求温度控制加热器加热甲醇增程器发动机的冷却液，使所述冷却液的温度达到所述目标需求温度时，具体用于：

根据所述目标需求温度确定目标加热功率；

控制加热器按所述目标加热功率运行；

可选的，所述控制单元还用于：

本申请第三方面提供一种甲醇增程器发动机的加热系统，包括加热器，加热器控制单元和发动机控制单元；

所述发动机控制单元用于：

检测环境温度是否大于预设的温度阈值；

所述加热器控制单元，用于：

本申请第四方面提供一种电子设备，包括存储器和处理器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于执行所述计算机程序，具体用于实现本申请第一方面任意一项所述的甲醇增程器发动机的加热方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种甲醇增程式汽车的工作原理示意图；

图2是本申请实施例提供的一种甲醇增程器发动机的加热系统的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种甲醇增程器发动机的加热方法的流程图；

图4是本申请实施例提供的一种甲醇增程器发动机的加热装置的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了便于理解本申请实施例提供的方案，首先对本申请可能涉及的部分术语进行说明。

增程式电动汽车：一种在纯电动模式下可以达到所有动力性能，而当车载可充电储能系统无法满足续航里程要求时，打开车载辅助供电装置为动力系统提供电能，以延长续航里程的电动汽车，且该车载辅助供电装置与驱动系统没有传动轴（带）等传动连接。

加热器：安装在发动机冷却液循环回路中，在发动机启动前开启加热器将冷却液加热到适宜的工作温度，实现发动机在极限低温下的起动性能。

甲醇增程式汽车，是指以甲醇作为燃料的增程式电动汽车。甲醇增程式汽车的驱动系统的结构可以参见图1。

增程式汽车结构类似于串联式混合动力汽车，带有可延长续驶里程的增程器（又称辅助发电单元，Auxiliary Power Unit，APU），而增程器是某种动力源（动力源可以是燃油内燃机或其他装置）与发电机组合的装置。

从图1可以看到，在甲醇增程式汽车中，增程器由甲醇发动机和发电机组成，甲醇发动机以甲醇为燃料驱动发电机发电，发电机输出的电能经过功率转换器后，一部分电能用于驱动电驱动系统的电机，使得电机通过机械传动装置驱动车轮，一部分电能则存储在电池组中，用于在甲醇发动机停机时驱动电机，以及为整车的其他部件供电。

如背景技术部分所述，受甲醇汽化潜热高特性的限制，甲醇增程器发动机同样存在冷启动困难的问题，为了解决这一问题，本申请实施例提供一种甲醇增程器发动机的加热系统，请参见图2，为该系统的结构示意图。

可以看到，本实施例的甲醇增程器发动机的加热系统，包括加热器201，加热器控制单元202和发动机控制单元203。

发动机控制单元用于：

检测环境温度是否大于预设的温度阈值；

若环境温度不大于温度阈值，根据环境温度确定目标需求温度；其中，环境温度和目标需求温度负相关；

加热器控制单元，用于：

基于目标需求温度控制加热器加热甲醇增程器发动机的冷却液，使冷却液的温度达到目标需求温度。

本实施例提供的系统中，发动机控制单元和加热器控制单元之间可以通过控制器局域网（Controller Area Network，CAN）总线建立通讯。

加热器的入口或出口处可以安装冷却液泵，该冷却液泵受加热器控制单元控制，当需要加热冷却液时，加热器控制单元就可以启动该冷却液泵，将甲醇增程器发动机的冷却液泵入加热器进行加热。

在一些可选的实施例中，发动机控制单元还可以实时检测甲醇增程器发动机的温度，具体可以检测气缸内的温度，当温度满足甲醇燃料充分蒸发的需求后，再控制甲醇燃料喷射，以及控制火花塞点火，实现发动机起动。

本实施例中，发动机控制单元可以在环境温度低于温度阈值时，向加热器控制单元提供根据环境温度确定的目标需求温度，然后加热器控制单元按照目标需求温度控制加热器加热冷却液，使从甲醇增程器发动机流出的冷却液的温度被加热至目标需求温度，加热后的冷却液再流回甲醇增程器发动机，实现冷启动时对甲醇增程器发动机的加热，达到改善甲醇增程器发动机的冷启动性能的效果。

并且，该系统加热时的目标需求温度和环境温度负相关，由此，当环境温度较高时，该系统可以按照较低的目标需求温度来加热冷却液，在一定能程度上降低加热冷却液的能耗，达到降低整车能耗的效果。

根据图2所示的甲醇增程器发动机的加热系统，本申请实施例还提供一种甲醇增程器发动机的加热方法，请参见图3，为该方法的流程图，该方法可以包括如下步骤：

本实施例提供的甲醇增程器发动机的加热方法中各步骤，可以由图2所示系统中的发动机控制单元和加热器控制单元来执行，具体的，其中步骤S301和S302可以由发动机控制单元执行，S303可以由加热器控制单元执行。

S301，甲醇增程器发动机启动时，检测环境温度是否大于预设的温度阈值。

若环境温度不大于温度阈值，执行步骤S302，若环境温度大于温度阈值，说明不需要通过加热冷却液的方式加热甲醇增程器发动机，因此本方法结束。

这里的温度阈值可以根据甲醇燃料的理化特性决定，本实施例不做限定。

示例性的，一般当气温大于25℃时，甲醇燃料可以充分蒸发，因此可以将上述温度阈值设定为25℃时。

在一些可选的实施例中，该加热器具体可以是水锅炉。

S302，根据环境温度确定目标需求温度；其中，环境温度和目标需求温度负相关。

可选的，根据环境温度确定目标需求温度，包括：

在预设的环境温度-需求温度对应关系表中查找环境温度；

若查找到环境温度，将环境温度对应的需求温度确定为目标需求温度；

若未查找到环境温度，根据环境温度和环境温度-需求温度对应关系表进行插值计算，得到目标需求温度。

环境温度-需求温度对应关系表，可以根据实际情况设定，本实施例不做限定。示例性的，环境温度-需求温度对应关系表可以如表1所示。

表1

表1中，需求温度为0，表示不需要加热冷却液。

结合表1的示例，在执行S302时，若检测到的环境温度为-25，则可以确定对应的目标需求温度为70，若检测到的环境温度为-15，则可以确定对应的目标需求温度为60。

如果检测到的环境温度为记录在表1中，则可以根据表1进行插值计算，得到目标需求温度。具体计算方式如下：

表1中，在环境温度小于或等于15时，环境温度每升高10，则需求温度降低10，因此，如果检测到的环境温度大于表1中最低的环境温度-35，则可以用检测到的环境温度减去-35，然后用表1中对应最低环境温度的最大需求温度80减去该差值，得到对应的目标需求温度。

示例性的，假设检测到的环境温度为-20，则用-20减去-35，得到差值15，然后用最大需求温度80减去15，得到目标需求温度65。

如果检测到的环境温度小于表1中最低的环境温度，则可以不进行计算，直接确定表1中最高的需求温度为目标需求温度，也就是确定目标需求温度为80。

S303，基于目标需求温度控制加热器加热甲醇增程器发动机的冷却液，使冷却液的温度达到目标需求温度。

加热器启动后，可以利用图1所示的电池组中存储的电能来加热冷却液，也可以燃烧汽油来加热冷却液，本实施例对加热所用的能量源不做限定。

在步骤S303中，加热器控制单元可以采用多种方式来加热流经加热器的冷却液。

一种可选的加热方式是：

获得目标需求温度后，加热器控制单元首先确定和目标需求温度向匹配的目标加热功率。其中，为了尽快将冷却液加热到目标需求温度，目标加热功率和目标需求温度之间可以具有正相关的关系，即目标需求温度越高，则匹配的目标加热功率越大。

确定目标加热功率后，加热器控制单元控制加热器按该目标加热功率工作，持续对流经加热器的冷却液加热。

同时，加热器控制单元实时检测加热器出口处冷却液的温度，当检测到出口处冷却液的温度大于或等于目标需求温度时，加热器控制单元就可以先关停加热器，停止加热。

此后，冷却液的温度将逐渐降低，当加热器控制单元检测到加热器入口处冷却液的温度小于目标需求温度，且两者的差值小于或等于预设的温差阈值时，加热器控制单元重启加热器，继续加热冷却液至温度大于或等于目标需求温度。

示例性的，上述温差阈值可以设定为5℃，目标需求温度可以是80℃，由此，当加热器出口处冷却液温度大于或等于80℃时，加热器停止加热，然后当加热器入口处冷却液的温度低于80℃且幅度超过5℃，换言之，就是低于75℃时，加热器恢复加热，如此循环，直至甲醇增程器发动机退出启动工况为止。

上述加热方式，相当于：

根据目标需求温度确定目标加热功率；

控制加热器按目标加热功率运行；

当冷却液的温度大于或等于目标需求温度时，控制加热器停止加热；

当冷却液的温度小于目标需求温度，且两者的差值小于或等于预设的温差阈值时，返回执行控制加热器按目标加热功率运行步骤。

在一些可选的实施例中，当加热器出口处的冷却液温度大于或等于目标需求温度时，也可以不关停加热器，而是在加热器当前的加热功率的基础上，根据加热器出口处的冷却液温度，对加热器的加热功率进行闭环调节，具体来说，就是，当出口处冷却液的温度大于或等于目标需求温度时，逐渐降低加热器的加热功率，当出口处冷却液的温度小于目标需求温度时，逐渐挺高加热器的加热功率，通过这种方式，可以将加热器出口处冷却液的温度长时间维持在目标需求温度附近，例如维持在以目标需求温度为中心，上下浮动5℃的区间内，这样既能够减少加热器的能耗，又可以保持冷却液的温度相对稳定，从而持续地加热甲醇增程器发动机。

可选的，为了进一步降低能耗，可以在启动加热器开始加热后，实时检测甲醇增程器发动机是否从启动工况退出，在检测到甲醇增程器发动机从启动工况退出后就可以停止用加热器加热冷却液，此时，加热器控制单元可以关闭加热器，同时关闭加热器入口或出口处设置的冷却液泵。

检测甲醇增程器发动机是否从启动工况退出的方式可以是，检测甲醇增程器发动机的启动时长是否大于预设的时长阈值，如果启动时长大于时长阈值，说明甲醇增程器发动机已经启动了很长一段时间，可以认为已经退出启动工况，进入正常运行的工况，如果启动时长不大于时长阈值，说明甲醇增程器发动机刚启动不久，仍然处于启动工况。

启动时长指代甲醇增程器发动机启动时刻至今所经过的时长。

换言之，本实施例提供的甲醇增程器发动机的加热方法在S303之后，还可以包括如下步骤：

检测启动时长是否大于预设的时长阈值；

当启动时长大于或等于时长阈值时，关闭加热器。

本申请公开一种甲醇增程器发动机的加热方法，方法包括，甲醇增程器发动机启动时，根据环境温度确定目标需求温度，目标需求温度和环境温度负相关；按照目标需求温度加热冷却液。本方案在加热冷却液时，环境温度越高，则加热后冷却液的目标需求温度越低，环境温度越低，则加热后冷却液的目标需求温度越高，由此，既能够保证低温环境下甲醇增程器发动机的冷启动性能，又能够在温度较高的环境中通过降低目标需求温度的方式降低加热冷却液的能耗，达到即改善甲醇增程器发动机冷启动性能，又降低整车能耗的效果。

根据本申请实施例提供的甲醇增程器发动机的加热方法，本申请实施例还提供一种甲醇增程器发动机的加热装置，请参见图4，为该装置的结构示意图，该装置可以包括如下单元：

检测单元401，用于检测环境温度是否大于预设的温度阈值；

确定单元402，用于若环境温度不大于温度阈值，根据环境温度确定目标需求温度；其中，环境温度和目标需求温度负相关；

控制单元403，用于基于目标需求温度控制加热器加热甲醇增程器发动机的冷却液，使冷却液的温度达到目标需求温度。

可选的，确定单元402根据环境温度确定目标需求温度时，具体用于：

在预设的环境温度-需求温度对应关系表中查找环境温度；

可选的，控制单元403基于目标需求温度控制加热器加热甲醇增程器发动机的冷却液，使冷却液的温度达到目标需求温度时，具体用于：

根据目标需求温度确定目标加热功率；

控制加热器按目标加热功率运行；

可选的，控制单元403还用于：

检测启动时长是否大于预设的时长阈值；其中，启动时长指代甲醇增程器发动机启动时刻至今所经过的时长；

当启动时长大于或等于时长阈值时，关闭加热器。

本实施例提供的甲醇增程器发动机的加热装置，其具体工作原理可以参见本申请实施例提供的甲醇增程器发动机的加热方法中相关步骤，其有益效果和本申请实施例提供的甲醇增程器发动机的加热方法的有益效果一致，不再赘述。

本申请实施例还提供一种电子设备，请参见图5，为该电子设备的结构示意图，该电子设备可以包括存储器501和处理器502；

存储器501用于存储计算机程序；

处理器502用于执行计算机程序，具体用于实现本申请实施例提供的甲醇增程器发动机的加热方法。

该电子设备中，处理器502可以包括图2所示的甲醇增程器发动机的加热系统中的发动机控制单元和加热器控制单元，存储器501可以理解和前述控制单元连接的存储介质。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

为了描述的方便，描述以上系统或装置时以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在系统中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一、第二、第三和第四等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims

1.一种甲醇增程器发动机的加热方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述环境温度确定目标需求温度，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标需求温度控制加热器加热甲醇增程器发动机的冷却液，使所述冷却液的温度达到所述目标需求温度，包括：

根据所述目标需求温度确定目标加热功率；

控制加热器按所述目标加热功率运行；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标需求温度控制加热器加热甲醇增程器发动机的冷却液，使所述冷却液的温度达到所述目标需求温度之后，还包括：

5.一种甲醇增程器发动机的加热装置，其特征在于，包括：

检测单元，用于检测环境温度是否大于预设的温度阈值；

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述确定单元根据所述环境温度确定目标需求温度时，具体用于：

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制单元基于所述目标需求温度控制加热器加热甲醇增程器发动机的冷却液，使所述冷却液的温度达到所述目标需求温度时，具体用于：

根据所述目标需求温度确定目标加热功率；

控制加热器按所述目标加热功率运行；

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制单元还用于：

9.一种甲醇增程器发动机的加热系统，其特征在于，包括加热器，加热器控制单元和发动机控制单元；

所述发动机控制单元用于：

检测环境温度是否大于预设的温度阈值；

所述加热器控制单元，用于：

10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于执行所述计算机程序，具体用于实现如权利要求1至4任意一项所述的甲醇增程器发动机的加热方法。