CN117418978A - 甲醇发动机的冷起动方法、装置、甲醇发动机及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种甲醇发动机的冷起动方法、甲醇发动机及车辆。甲醇发动机包括柴暖加热器，柴暖加热器与甲醇发动机的冷却液管路连接，冷起动方法包括：监测甲醇发动机是否收到起动指令；若是，检测甲醇发动机的冷却液温度是否低于第一预设阈值；若是，启动柴暖加热器对冷却液进行加热，直至冷却液温度大于或等于第一预设阈值时，关闭柴暖加热器，起动甲醇发动机。本发明实施例的技术方案，通过对甲醇发动机进行结构优化，并新增相关控制策略，通过柴暖加热器加热发动机冷却液，减小了环境温度对甲醇燃烧的影响，提升发动机的冷起动性能。
Description
技术领域
本发明涉及车辆发动机技术领域，尤其涉及一种甲醇发动机的冷起动方法、甲醇发动机及车辆。
背景技术
由于燃料特性，环境温度较低时，甲醇在缸内燃烧速度慢，燃烧效果差，导致甲醇发动机冷起动困难，且起动后短时间内易出现失火。
现有的技术路线为，通过汽油预喷的方式，先通过汽油燃烧提高缸内温度，再进行甲醇喷射，使甲醇更易于燃烧。然而采用汽油预喷的技术路线需要两套喷射控制逻辑，控制方式较为复杂。此外，当环境温度过低(-20℃以下)时，汽油本身燃烧难度较大，预喷效果较差。
发明内容
本发明实施例提供了一种甲醇发动机的冷起动方法、甲醇发动机及车辆，通过对甲醇发动机进行结构优化，并新增相关控制策略，通过柴暖加热器加热发动机冷却液，减小了环境温度对甲醇燃烧的影响，提升发动机的冷起动性能。
根据本发明的一方面，提供了一种甲醇发动机的冷起动方法，所述甲醇发动机包括柴暖加热器，所述柴暖加热器与所述甲醇发动机的冷却液管路连接，所述冷起动方法包括：
监测所述甲醇发动机是否收到起动指令；
若是，检测所述甲醇发动机的冷却液温度是否低于第一预设阈值；
若是，启动所述柴暖加热器对冷却液进行加热，直至所述冷却液温度大于或等于第一预设阈值时，关闭所述柴暖加热器，起动所述甲醇发动机。
可选的，所述甲醇发动机还包括甲醇热交换器和断水电磁阀，所述甲醇热交换器与所述甲醇发动机的冷却液管路连接，所述断水电磁阀设置在所述甲醇热交换器与所述甲醇发动机之间的冷却液管路上；在关闭所述柴暖加热器，起动所述甲醇发动机之后，还包括：
判断是否满足甲醇加热功能使能条件；
若是，控制所述断水电磁阀和所述甲醇热交换器开启，利用所述甲醇发动机的燃烧余热进行甲醇加热。
可选的，在判断是否满足甲醇加热功能使能条件之后，还包括：
若否，控制所述断水电磁阀和所述甲醇热交换器关闭。
可选的，所述甲醇加热功能使能条件包括以下条件同时满足：
甲醇温度传感器和冷却液温度传感器均无故障；
甲醇温度低于第二预设阈值；
冷却液温度低于第三预设阈值；
进气温度低于第四预设阈值；
甲醇轨压高于第五预设阈值。
可选的，在控制所述断水电磁阀和所述甲醇热交换器开启，利用所述甲醇发动机的燃烧余热进行甲醇加热之后，还包括：
监测甲醇温度是否大于或等于所述第二预设阈值；
若是，控制所述断水电磁阀和所述甲醇热交换器关闭。
可选的，控制所述断水电磁阀和所述甲醇热交换器开启，利用所述甲醇发动机的燃烧余热进行甲醇加热，包括：
根据冷却液温度与甲醇温度查询水阀前馈开度脉谱，确定所述断水电磁阀的开度前馈值R1；
根据冷却液温度与进气温度查询甲醇设定温度脉谱，确定甲醇设定温度；
根据甲醇实际温度和所述甲醇设定温度，确定甲醇温度偏差；
根据所述甲醇温度偏差与发动机需求燃料质量流量查询比例积分微分脉谱，确定所述断水电磁阀的开度修正值R2；
根据R1+R2，确定所述断水电磁阀的开度。
可选的，在检测所述甲醇发动机的冷却液温度是否低于第一预设阈值之后，还包括：
若否，直接起动所述甲醇发动机。
根据本发明的另一方面，提供了一种甲醇发动机的冷起动装置，包括：
监测模块，用于监测所述甲醇发动机是否收到起动指令；
温度检测模块，用于在所述监测模块监测到起动指令时，检测所述甲醇发动机的冷却液温度是否低于第一预设阈值；
控制模块，用于在所述温度检测模块检测到冷却液温度是否低于第一预设阈值时，启动柴暖加热器对冷却液进行加热，直至所述冷却液温度大于或等于第一预设阈值时，关闭所述柴暖加热器，起动所述甲醇发动机。
根据本发明的又一方面，提供了一种甲醇发动机，包括上述的冷起动装置，所述冷起动装置用于在所述甲醇发动机冷起动时执行上述的冷起动方法。
根据本发明的又一方面，提供了一种车辆，包括上述的甲醇发动机。
本发明实施例提供的甲醇发动机的冷起动方法，甲醇发动机包括柴暖加热器，柴暖加热器与甲醇发动机的冷却液管路连接，冷起动方法包括：监测甲醇发动机是否收到起动指令；若检测到甲醇发动机收到起动指令，检测甲醇发动机的冷却液温度是否低于第一预设阈值；若冷却液温度低于第一预设阈值，则启动柴暖加热器对冷却液进行加热，直至冷却液温度大于或等于第一预设阈值时，关闭柴暖加热器，起动甲醇发动机。通过对甲醇发动机进行结构优化，并新增相关控制策略，通过柴暖加热器加热发动机冷却液，减小了环境温度对甲醇燃烧的影响，提升发动机的冷起动性能。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种甲醇发动机的冷起动方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的甲醇发动机冷起动时冷却液以及燃料的路径示意图；
图3为本发明实施例提供的一种甲醇发动机的冷起动方法的逻辑示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种甲醇发动机的冷起动方法的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的一种甲醇加热的流程示意图；
图6为本发明实施例提供的断水电磁阀控制逻辑示意图；
图7为本发明实施例提供的一种甲醇发动机的冷起动装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1为本发明实施例提供的一种甲醇发动机的冷起动方法的流程示意图，图2为本发明实施例提供的甲醇发动机冷起动时冷却液以及燃料的路径示意图，其中冷却液可以为冷却水，甲醇发动机包括柴暖加热器，柴暖加热器与甲醇发动机的冷却液管路连接，甲醇和柴油罐中的柴油通过柴油管路提供给柴暖加热器，甲醇通过甲醇管路提供给甲醇发动机，其中甲醇经过甲醇粗滤过滤、甲醇泵加压、调压阀调整压力、甲醇精滤过滤后经过甲醇喷射轨提供给甲醇发动机。参考图1，本实施例提供的冷起动方法包括：
S110、监测甲醇发动机是否收到起动指令。
具体的，可以通过甲醇发动机内的电子控制单元(ECU)监测是否收到起动指令。
S120、若是，检测甲醇发动机的冷却液温度是否低于第一预设阈值。
其中，第一预设阈值可以根据实际情况设定，例如在某一实施例中，第一预设阈值可以为25℃。
S130、若是，启动柴暖加热器对冷却液进行加热，直至冷却液温度大于或等于第一预设阈值时，关闭柴暖加热器，起动甲醇发动机。
其中，柴暖加热器的原理是：油泵将吸入的燃油经输油管路送到雾化器，雾化器通过离心力的作用将燃油雾化后与助燃风扇吸入的空气在主燃烧室内混合，被炽热的电热塞点燃，在后燃烧室内充分燃烧后折返，经水套内壁及上面的散热片，将热量传递给水套夹层中的介质——冷却液。柴暖加热器利用柴油启动加热器对发动机内部的冷却水进行加热，这种机器可以让发动机在寒冷的冬天高达60℃-70℃，通过设置柴暖加热器，可以对冷却液进行加热，以使甲醇发动机顺利冷起动。
可选的，在检测甲醇发动机的冷却液温度是否低于第一预设阈值之后，还包括：
若否，直接起动甲醇发动机。
可以理解的是，若冷却液温度大于或等于第一预设阈值，此时不会出现由于温度较低导致甲醇在缸内燃烧差的问题，因此可以直接起动发动机，有利于节省能源。
示例性的，图3为本发明实施例提供的一种甲醇发动机的冷起动方法的逻辑示意图，参考图3，符号“&”表示与门，符号“！”表示非门，当收到发动机起动指令时，若发动机冷却液温度大于或等于第一预设阈值，则直接起动发动机，若发动机冷却液温度小于第一预设阈值(对应“！”)，则启动柴暖加热器。
本发明实施例的技术方案，通过对甲醇发动机进行结构优化，并新增相关控制策略，通过柴暖加热器加热发动机冷却液，减小了环境温度对甲醇燃烧的影响，提升发动机的冷起动性能。
继续参考图2，可选的，甲醇发动机还包括甲醇热交换器和断水电磁阀，甲醇热交换器与甲醇发动机的冷却液管路连接，断水电磁阀设置在甲醇热交换器与甲醇发动机之间的冷却液管路上。图4为本发明实施例提供的另一种甲醇发动机的冷起动方法的流程示意图，参考图4，该冷起动方法包括：
S210、监测甲醇发动机是否收到起动指令。
S220、若是，检测甲醇发动机的冷却液温度是否低于第一预设阈值。
S230、若是，启动柴暖加热器对冷却液进行加热，直至冷却液温度大于或等于第一预设阈值时，关闭柴暖加热器，起动甲醇发动机。
S240、判断是否满足甲醇加热功能使能条件。
其中，可选的，甲醇加热功能使能条件包括以下条件同时满足：
甲醇温度传感器和冷却液温度传感器均无故障；
甲醇温度低于第二预设阈值；
冷却液温度低于第三预设阈值；
进气温度低于第四预设阈值；
甲醇轨压高于第五预设阈值。
其中，第二预设阈值、第三预设阈值、第四预设阈值和第五预设阈值可以根据实际情况设定，例如在某一实施例中，可以设置第二预设阈值为40℃、第三预设阈值为80℃，第四预设阈值为40℃，第五预设阈值为200kPa。
S250、若是，控制断水电磁阀和甲醇热交换器开启，利用甲醇发动机的燃烧余热进行甲醇加热。
当满足上述全部使能条件时，控制甲醇热交换器从冷却液中获取热量，给甲醇加热。
可选的，在判断是否满足甲醇加热功能使能条件之后，还包括：
若否，控制断水电磁阀和甲醇热交换器关闭。
可以理解的是，若上述使能条件有一项不满足，则不满足甲醇加热条件，此时控制断水电磁阀和甲醇热交换器关闭，例如甲醇温度传感器或冷却液温度传感器故障时，无法确定甲醇或者冷却液温度，此时认为甲醇发动机故障，需要检修；当甲醇温度大于或等于第二阈值时，甲醇不存在温度较低不利于燃烧的情况，无需加热等。
可选的，在控制断水电磁阀和甲醇热交换器开启，利用甲醇发动机的燃烧余热进行甲醇加热之后，还包括：
监测甲醇温度是否大于或等于第二预设阈值；
若是，控制断水电磁阀和甲醇热交换器关闭。
当监测到甲醇温度大于或等于第二预设阈值时，甲醇温度较高，不会因为温度较低而不利于燃烧，此时控制断水电磁阀和甲醇热交换器关闭，停止对甲醇加热。
图5为本发明实施例提供的一种甲醇加热的流程示意图，参考图5，可选的，控制断水电磁阀和甲醇热交换器开启，利用甲醇发动机的燃烧余热进行甲醇加热，包括：
S251、根据冷却液温度与甲醇温度查询水阀前馈开度脉谱，确定断水电磁阀的开度前馈值R1。
其中，对于不同的冷却液温度和甲醇温度，需要对应设置不同的断水电磁阀水阀初始开度(开度前馈值)，冷却液温度、甲醇温度和初始开度的对应关系即为水阀前馈开度脉谱(Map)，获取冷却液温度和甲醇温度之后，通过查询水阀前馈开度脉谱，就可以确定断水电磁阀的开度前馈值。
S252、根据冷却液温度与进气温度查询甲醇设定温度脉谱，确定甲醇设定温度。
同理，冷却液温度、进气温度和甲醇设定温度的对应关系为甲醇设定温度脉谱，获取冷却液温度和进气温度之后，通过查询甲醇设定温度脉谱，可以确定甲醇设定温度。
S253、根据甲醇实际温度和甲醇设定温度，确定甲醇温度偏差。
利用甲醇实际温度减去甲醇设定温度，得到甲醇温度偏差。
S254、根据甲醇温度偏差与发动机需求燃料质量流量查询比例积分微分脉谱，确定断水电磁阀的开度修正值R2。
具体的，根据甲醇温度偏差与发动机需求燃料质量流量，分别查询比例(P)、积分(I)、微分(D)三张脉谱得到三项修正值相加得到断水电磁阀的PID修正值R2。
S255、根据R1+R2，确定断水电磁阀的开度。
甲醇加热功能使能状态下，断水电磁阀输出设定开度R＝R1+R2，从甲醇发动机水路中取水至甲醇热交换器，进行甲醇加热；甲醇加热功能不使能状态下，断水电磁阀输出开度为0，停止取水。
示例性的，图6为本发明实施例提供的断水电磁阀控制逻辑示意图，参考图6，其中“OR”表示或门，选择开关中T表示“True”，F表示“False”，当上半部分输出结果为1时，输出水阀开度由T决定，即开度为0，当上半部分输出结果为1时，输出水阀开度由F决定，即开度根据下半部分条件计算决定。具体的，上半部分的五个使能条件，分别为甲醇温度的传感器和冷却液温传感器无故障、甲醇温度低于第二预设阈值、冷却液温度低于第三预设阈值、进气温度低于第四预设阈值和甲醇轨压高于第五预设阈值。
满足以上所有条件后，该模块输出1，经过“！”置反变为0，输入给后面的选择开关后，选择开关打到F，水阀设定开度由下方逻辑计算得到。下面计算设定开度的模块就是一个前馈开度加PID闭环控制。主要是根据甲醇当前温度与设定温度的偏差，以及甲醇流量进行自适应调节，具体可以参考图5。
以上条件有任意一个不满足时，该模块输出0，经过置反变为1，后面开关打到T，水阀开度直接取值0。
本发明实施例的方案，通过柴暖加热器在甲醇发动机起动前对机体进行预加热，同时利用发动机燃烧余热进行甲醇加热，提升甲醇发动机冷起动性能。此外，通过PID控制断水电磁阀开度，做到精准控制甲醇温度，避免甲醇温度剧烈变化导致燃烧不稳定或存在安全隐患。
图7为本发明实施例提供的一种甲醇发动机的冷起动装置的结构示意图，参考图7，该冷起动装置包括：
监测模块10，用于监测甲醇发动机是否收到起动指令；
温度检测模块20，用于在监测模块监测到起动指令时，检测甲醇发动机的冷却液温度是否低于第一预设阈值；
控制模块30，用于在温度检测模块检测到冷却液温度是否低于第一预设阈值时，启动柴暖加热器对冷却液进行加热，直至冷却液温度大于或等于第一预设阈值时，关闭柴暖加热器，起动甲醇发动机。
其中控制模块30还用于在温度检测模块检测到冷却液温度大于或等于第一预设阈值时，直接起动甲醇发动机。
本发明实施例提供的甲醇发动机的冷起动装置，可以执行上述实施例提供的任意一种冷起动方法，具备相应的功能模块及技术效果，此处不再详述。
本发明实施例还提供一种甲醇发动机，上述的冷起动装置，冷起动装置用于在甲醇发动机冷起动时执行上述的冷起动方法。该甲醇发动机具备与上述冷起动装置相同或相应的技术效果。
本发明实施例还提供一种车辆，包括上述实施例提供的甲醇发动机。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种甲醇发动机的冷起动方法，其特征在于，所述甲醇发动机包括柴暖加热器，所述柴暖加热器与所述甲醇发动机的冷却液管路连接，所述冷起动方法包括：
监测所述甲醇发动机是否收到起动指令；
若是，检测所述甲醇发动机的冷却液温度是否低于第一预设阈值；
若是，启动所述柴暖加热器对冷却液进行加热，直至所述冷却液温度大于或等于第一预设阈值时，关闭所述柴暖加热器，起动所述甲醇发动机。
2.根据权利要求1所述的甲醇发动机的冷起动方法，其特征在于，所述甲醇发动机还包括甲醇热交换器和断水电磁阀，所述甲醇热交换器与所述甲醇发动机的冷却液管路连接，所述断水电磁阀设置在所述甲醇热交换器与所述甲醇发动机之间的冷却液管路上；在关闭所述柴暖加热器，起动所述甲醇发动机之后，还包括：
判断是否满足甲醇加热功能使能条件；
若是，控制所述断水电磁阀和所述甲醇热交换器开启，利用所述甲醇发动机的燃烧余热进行甲醇加热。
3.根据权利要求2所述的甲醇发动机的冷起动方法，其特征在于，在判断是否满足甲醇加热功能使能条件之后，还包括：
若否，控制所述断水电磁阀和所述甲醇热交换器关闭。
4.根据权利要求2所述的甲醇发动机的冷起动方法，其特征在于，所述甲醇加热功能使能条件包括以下条件同时满足：
甲醇温度传感器和冷却液温度传感器均无故障；
甲醇温度低于第二预设阈值；
冷却液温度低于第三预设阈值；
进气温度低于第四预设阈值；
甲醇轨压高于第五预设阈值。
5.根据权利要求4所述的甲醇发动机的冷起动方法，其特征在于，在控制所述断水电磁阀和所述甲醇热交换器开启，利用所述甲醇发动机的燃烧余热进行甲醇加热之后，还包括：
监测甲醇温度是否大于或等于所述第二预设阈值；
若是，控制所述断水电磁阀和所述甲醇热交换器关闭。
6.根据权利要求2所述的甲醇发动机的冷起动方法，其特征在于，控制所述断水电磁阀和所述甲醇热交换器开启，利用所述甲醇发动机的燃烧余热进行甲醇加热，包括：
根据冷却液温度与甲醇温度查询水阀前馈开度脉谱，确定所述断水电磁阀的开度前馈值R1；
根据冷却液温度与进气温度查询甲醇设定温度脉谱，确定甲醇设定温度；
根据甲醇实际温度和所述甲醇设定温度，确定甲醇温度偏差；
根据所述甲醇温度偏差与发动机需求燃料质量流量查询比例积分微分脉谱，确定所述断水电磁阀的开度修正值R2；
根据R1+R2，确定所述断水电磁阀的开度。
7.根据权利要求1所述的甲醇发动机的冷起动方法，其特征在于，在检测所述甲醇发动机的冷却液温度是否低于第一预设阈值之后，还包括：
若否，直接起动所述甲醇发动机。
8.一种甲醇发动机的冷起动装置，其特征在于，包括：
监测模块，用于监测所述甲醇发动机是否收到起动指令；
温度检测模块，用于在所述监测模块监测到起动指令时，检测所述甲醇发动机的冷却液温度是否低于第一预设阈值；
控制模块，用于在所述温度检测模块检测到冷却液温度是否低于第一预设阈值时，启动柴暖加热器对冷却液进行加热，直至所述冷却液温度大于或等于第一预设阈值时，关闭所述柴暖加热器，起动所述甲醇发动机。
9.一种甲醇发动机，其特征在于，包括权利要求8所述的冷起动装置，所述冷起动装置用于在所述甲醇发动机冷起动时执行权利要求1～7任一所述的冷起动方法。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求9所述的甲醇发动机。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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