柴油机的冷起动控制系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种柴油机的冷起动控制系统及其方法，该系统包括高压储气筒，与进气管连接，能够充气至进气管；检测装置，检测柴油机水温、环境温度和大气压力；存储器，预存柴油机水温设定值、环境温度设定值和大气压力设定值；控制器，接收冷起动开启信号；判断测得的柴油机水温、环境温度和大气压力低于对应的设定值，输出开启高压储气筒的信号、关闭中冷器出口的信号，以及使排气节流阀处于预定开度的信号；判断冷起动完成，输出关闭高压储气筒的信号、开启中冷器出口的信号，以及使排气节流阀处于全开状态的信号。在寒冷和高原地区冷起动时，通过高压储气筒供气，提高柴油机冷起动的进气量，从而提高柴油机在寒冷和高原地区的冷起动成功率。
【专利说明】柴油机的冷起动控制系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及柴油机【技术领域】，特别是涉及一种柴油机的冷起动控制系统及方法。【背景技术】
[0002]柴油机在进气行程中吸入的是纯空气，在压缩行程接近终了时，通过喷油器将柴油喷入气缸内，与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。由于柴油机压缩比高，所以压缩行程终了时，气缸内空气压力可达3.5?4.5MPa，同时温度高达750?1000K，大大超过柴油的自燃温度，可燃混合气自行燃烧，推动活塞下行做功。
[0003]但是，在高寒地区，随着海拔的升高，气温下降，空气密度下降，导致起动转速下柴油机压缩终点的压力和温度过低，使柴油机冷起动非常困难，从而造成大量能源浪费和车辆的损坏。
[0004]有鉴于此，如何提高柴油机在高寒地区的冷起动性能，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种柴油机的冷起动控制系统及方法，能够提高柴油机在高寒地区的冷起动性能。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种柴油机的冷起动控制系统，所述柴油机包括中冷器、与所述中冷器连接的进气管以及排气管，所述排气管上设置有排气节流阀；所述控制系统包括:
[0007]高压储气筒，与进气管连接，能够充气至所述进气管；
[0008]检测装置，用于检测柴油机水温、环境温度和大气压力；
[0009]存储器，预存柴油机水温设定值、环境温度设定值和大气压力设定值；
[0010]控制器，接收冷起动开启信号；判断所述检测装置测得的柴油机水温、环境温度和大气压力低于对应的设定值，输出开启所述高压储气筒的信号、关闭所述中冷器出口的信号，以及使所述排气节流阀处于预定开度的信号；判断冷起动完成，输出关闭所述高压储气筒的信号、开启所述中冷器出口的信号，以及使所述排气节流阀处于全开状态的信号。
[0011]优选地，所述检测装置还用于检测所述高压储气筒内的压力值；所述存储器还预存所述高压储气筒的压力设定值；
[0012]所述控制器判断柴油机水温、环境温度和大气压力低于对应的设定值后，还判断所述压力值低于所述压力设定值，输出给所述高压储气筒充气的信号。
[0013]优选地，所述控制器判断冷起动无法完成，输出关闭所述高压储气筒的信号，重新进入冷起动程序；所述控制器判断冷起动无法完成，以下述条件择一成立:
[0014]柴油机转速不大于第一转速设定值，且柴油机运转时间不小于第一运转时间设定值；
[0015]所述高压储气筒和所述进气管内的压力差值不大于预设差值。[0016]优选地，所述控制器判断冷起动完成，以下述条件成立:
[0017]柴油机转速超过第二转速设定值，且柴油机运转时间超过第二运转时间设定值。
[0018]优选地，所述高压储气筒的出口设置有空气滤清器。
[0019]本发明还提供一种柴油机的冷起动控制方法，包括如下步骤:
[0020]10)检测柴油机水温、环境温度和大气压力；
[0021]20)判断柴油机水温、环境温度和大气压力是否低于对应的设定值，是，开启高压储气筒，关闭中冷器出口，并使排气节流阀处于预定开度；
[0022]30)判断冷起动完成，关闭高压储气筒，打开中冷器出口，并使排气节流阀处于全开状态。
[0023]优选地，步骤20)中，判断柴油机水温、环境温度和大气压力低于对应的设定值后，还判断高压储气筒内的压力值是否低于压力设定值，是，给高压储气筒充气。
[0024]优选地，步骤20)中，判断下述条件是否择一成立:
[0025]柴油机转速不大于第一转速设定值，且柴油机运转时间不小于第一运转时间设定值；
[0026]高压储气筒内压力和进气管内压力的差值不大于预设差值；
[0027]是，关闭高压储气筒，重新冷起动。
[0028]优选地，步骤30)中，判断冷起动完成，以下述条件成立:
[0029]柴油机转速超过第二转速设定值，且柴油机运转时间超过第二运转时间设定值。
[0030]本发明提供的柴油机的冷起动控制系统和方法，设置有与进气管连接的高压储气筒，当柴油机在高寒地区冷起动时，通过高压储气筒供气，能够提高柴油机进气管的进气压力，从而提高柴油机冷起动时的进气量，进而提高压缩终点柴油机气缸内的压力和温度，使燃油能够充分燃烧，最终提高柴油机在高寒地区的冷起动成功率。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为配置有本发明所提供冷起动控制系统的柴油机的结构简图；
[0032]图2为本发明所提供冷起动控制系统一种【具体实施方式】的结构框图；
[0033]图3为本发明所提供冷起动控制方法一种【具体实施方式】的流程图。
[0034]图1-2 中:
[0035]中冷器11、第一开关阀111、进气管12、进气加热格栅121、气缸13、排气管14、排气节流阀141、高压储气筒15、第二开关阀151、空气滤清器152、电机16 ;控制器20、检测装置30、存储器40。
【具体实施方式】
[0036]本发明的核心是提供一种柴油机的冷起动控制系统及方法，能够提高柴油机在高寒地区的冷起动性能。
[0037]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。为便于理解和描述简洁，下文结合柴油机的冷起动控制系统及方法进行说明，有益效果不再重复论述。
[0038]请参考图1，图1为配置有本发明所提供冷起动控制系统的柴油机的结构简图。[0039]如图1所示，柴油机包括气缸13、与气缸13连接的进气管12及排气管14，进气管12与中冷器11连接，排气管14上设置有排气节流阀141。
[0040]本方案中，柴油机的冷起动控制系统包括高压储气筒15，该高压储气筒15与进气管12连接，能够充气至进气管12。
[0041]请一并参考图2，图2为本发明所提供冷起动控制系统一种【具体实施方式】的结构框图。
[0042]该控制系统还包括检测装置30，用于检测柴油机水温、环境温度和大气压力；具体地，可以通过水温传感器、环境温度传感器和大气压力传感器来分别检测上述各参数，其中，可将水温传感器设置于柴油机的出水管，环境温度传感器设置于车辆的车架，大气压力传感器可集成于车辆的ECU。
[0043]存储器40，预存柴油机水温设定值、环境温度设定值和大气压力设定值；实际参数值低于上述对应的设定值表明柴油机按照正常冷起动程序无法或难于冷起动，上述各设定值可通过试验标定或模拟计算得出。
[0044]控制器20，能够接收冷起动开启信号；并接收检测装置30测得的柴油机水温、环境温度和大气压力，调取存储器40内的各参数设定值，与之进行比较，判断检测装置30测得的上述各参数低于对应的设定值，输出开启高压储气筒15的信号、关闭中冷器11出口的信号以及使排气节流阀141处于预定开度的信号；判断冷起动完成，输出关闭高压储气筒15的信号、开启中冷器11出口的信号以及使排气节流阀141处于全开状态的信号。
[0045]需要指出的是，可以在中冷器11出口设置第一开关阀111，通过该第一开关阀111开启或关闭中冷器11的出口，从而连通或截断中冷器11与进气管12之间的气路；同样地，可以在高压储气筒15出口设置第二开关阀151，通过该第二开关阀151开启或关闭高压储气筒15的出口，从而连通或截断高压储气筒15与进气管12之间的气路。
[0046]还需要指出的是，冷起动过程中，排气管14上设置的排气节流阀141处于预定开度，因为在起动过程中，需要确保气流流通，且柴油机工作时残留的废气需要排出。但，排气节流阀141的开度需要适当，若排气节流阀141的开度过大，则气缸13内的气压无法短时间提升，影响冷起动。上述冷起动过程中，排气节流阀141的预定开度可以通过试验标定获得。
[0047]请一并结合图3，图3为本发明所提供冷起动控制方法一种【具体实施方式】的流程图。
[0048]应用上述冷起动控制系统的冷起动控制方法的步骤如下:
[0049]S11、检测柴油机水温、环境温度和大气压力；
[0050]S12、判断柴油机水温、环境温度和大气压力是否低于对应的设定值，是，开启高压储气筒15，关闭中冷器11出口，并使排气节流阀141处于预定开度；
[0051]该步骤中，控制器20判断柴油机水温、环境温度和大气压力均低于对应的设定值，表明此时柴油机按照正常冷起动程序难于冷起动或无法冷起动，则通过高压储气筒15供气，由于高压储气筒15内的气体压力较高，能够提高进气管11的进气压力，使气缸13内充满足够的空气，从而使燃油充分燃烧，进而提高柴油机的冷起动性能。
[0052]这里，关闭中冷器11出口，其目的是为了避免高压储气筒15内的气体流入中冷器11等管路，影响柴油机的进气量。[0053]具体地，通过打开第二开关阀151实现高压储气筒15的开启，关闭第一开关阀111实现中冷器11出口的关闭。
[0054]S13、判断冷起动完成，关闭高压储气筒15，打开中冷器11出口，并使排气节流阀141处于全开状态。
[0055]柴油机冷起动完成后，即进入正常运转，可关闭高压储气筒15，打开中冷器11出口，按照正常程序运行。
[0056]具体地，通过关闭第二开关阀151实现高压储气筒15的关闭，打开第一开关阀111实现中冷器11出口的开启。
[0057]本发明提供的柴油机的冷起动控制系统和方法，设置与进气管11连接的高压储气筒15，当柴油机在高寒地区冷起动时，通过高压储气筒15供气，提高柴油机进气管11的进气压力，从而提高柴油机冷起动的进气量，进而提高压缩终点柴油机气缸13内的压力和温度，使燃油能够充分燃烧，最终提高柴油机在高寒地区的冷起动成功率。
[0058]进一步地，检测装置30还用于检测高压储气筒15内的压力值，存储器40还预存高压储气筒15内的压力设定值。
[0059]控制器20能够接收检测装置30测得的高压储气筒15内的压力值，并调取存储器40内的高压储气筒15内的压力设定值，将两者进行比较，判断所述压力值低于所述压力设定值，则输出给高压储气筒15充气的信号。
[0060]具体地，可通过电机16给高压储气筒15充气，至达到压力设定值。
[0061]S卩，在上述步骤S12中，判断柴油机水温、环境温度和大气压力低于对应的设定值后,还包括步骤:
[0062]Sl2U判断高压储气筒I5内的压力值是否低于压力设定值，是，给高压储气筒I5充气。
[0063]如此，可避免高压储气筒15内的压力值过低，无法有效提高进气管11的进气压力。在冷起动程序中，当控制器20判断需要通过高压储气筒15供气来实施冷起动时，进一步检测高压储气筒15内的压力值，以保证冷起动过程中能够有效地提高进气量，从而提高冷起动成功率。
[0064]高压储气筒15的压力设定值也可以通过试验标定，并储存于存储器40。
[0065]进一步地,冷起动过程中，控制器20还判断冷起动是否能够完成,若判断冷起动无法完成，则输出关闭高压储气筒15的信号，重新进入冷起动程序。
[0066]即，步骤S12中，还包括步骤:
[0067]S122、判断下述条件是否择一成立:
[0068]柴油机转速不大于第一转速设定值，且柴油机运转时间不小于第一运转时间设定值；
[0069]高压储气筒15和进气管12内的压力差值不大于预设差值。
[0070]是，关闭高压储气筒15，重新进入冷起动程序。
[0071]柴油机在冷起动过程中可能存在起动机齿轮与飞轮齿轮未完全啮合的状态，此时则无法将柴油机拖动起来，若高压储气筒15持续向进气管12供气，只会造成浪费和对车辆的磨损，因此，当柴油机冷起动过程中，满足上述第一条件，则关闭高压储气筒15，停止进气，重新进入冷起动程序，直至冷起动完成。[0072]S卩，上述第一条件表明柴油机发生盲啮合，其中第一转速设定值和第一运转时间设定值均可以通过试验标定，并储存于存储器40。在一种具体实施例中，该第一转速设定值为50r/min,第一运转时间为12s。
[0073]柴油机冷起动过程中，若高压储气筒15内的压力下降，与进气管12内的压力差值在预设差值以下，即满足上述第二条件，柴油机仍未完成冷起动，则可认为继续进气也无法完成冷起动，此时，若高压储气筒15持续向进气管12供气，也只会造成浪费和对车辆的磨损。在一种具体实施例中，所述预设差值为0.2MPa。
[0074]在上述各实施例中，控制器20判断冷起动完成，以下述条件成立:
[0075]柴油机转速超过第二转速设定值，且柴油机运转时间超过第二运转时间设定值。
[0076]这里，第二转速设定值即为柴油机的切断转速，冷起动过程中，柴油机转速达到该值，即表明柴油机已完成起动，可进入正常运转。为避免冷起动过程中，柴油机只是瞬时超过该切断转速，实际上并未完成冷起动，还进一步限定了柴油机超过该切断转速的运转时间。
[0077]具体地，所述第二转速设定值和所述第二运转时间设定值可以根据不同机型标定，并储存于存储器40。
[0078]这里需要指出的是，上述柴油机转速、柴油机运转时间、进气管12内压力值均可以从柴油机系统的检测器中直接读取，当然，也可以设置专门的检测装置单独获取。
[0079]进一步地，可以在高压储气筒15的出口设置空气滤清器152，用于清除气体中的微粒杂质，避免柴油机零部件的磨损。
[0080]还可以在进气管12上设置进气加热格栅121，对进气进行加热，以进一步提高压缩终了气缸13内的温度和压力，提高柴油机的冷起动性能。
[0081]以上对本发明所提供的一种柴油机的冷起动控制系统及方法均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种柴油机的冷起动控制系统，所述柴油机包括中冷器(11)、与所述中冷器(11)连接的进气管(12)以及排气管(14)，所述排气管(14)上设置有排气节流阀(141);其特征在于，所述控制系统包括: 高压储气筒(15)，与进气管(12)连接，能够充气至所述进气管(12); 检测装置(30)，用于检测柴油机水温、环境温度和大气压力； 存储器(40)，预存柴油机水温设定值、环境温度设定值和大气压力设定值； 控制器(20)，接收冷起动开启信号；判断所述检测装置(30)测得的柴油机水温、环境温度和大气压力低于对应的设定值，输出开启所述高压储气筒(15)的信号、关闭所述中冷器(11)出口的信号，以及使所述排气节流阀(141)处于预定开度的信号；判断冷起动完成，输出关闭所述高压储气筒(15)的信号、开启所述中冷器(11)出口的信号，以及使所述排气节流阀(141)处于全开状态的信号。
2.如权利要求1所述的冷起动控制系统，其特征在于，所述检测装置(30)还用于检测所述高压储气筒(15)内的压力值；所述存储器(40)还预存所述高压储气筒(15)的压力设定值； 所述控制器(20)判断柴油机水温、环境温度和大气压力低于对应的设定值后，还判断所述压力值低于所述压力设定值，输出给所述高压储气筒(15)充气的信号。
3.如权利要求1所述的冷起动控制系统，其特征在于:所述控制器(20)判断冷起动无法完成，输出关闭所述高压储气筒(15)的信号，重新进入冷起动程序；所述控制器(20)判断冷起动无法完成，以下述条件择一成立: 柴油机转速不大于第一转速设定值，且柴油机运转时间不小于第一运转时间设定值； 所述高压储气筒(15)和所述进气管(12)内的压力差值不大于预设差值。
4.如权利要求1所述的冷起动控制系统，其特征在于，所述控制器(20)判断冷起动完成，以下述条件成立: 柴油机转速超过第二转速设定值，且柴油机运转时间超过第二运转时间设定值。
5.如权利要求1至4任一项所述的冷起动控制系统，其特征在于，所述高压储气筒(15)的出口设置有空气滤清器(152)。
6.一种柴油机的冷起动控制方法，其特征在于，包括如下步骤: 10)检测柴油机水温、环境温度和大气压力； 20)判断柴油机水温、环境温度和大气压力是否低于对应的设定值，是，开启高压储气筒(15)，关闭中冷器(11)出口，并使排气节流阀(141)处于预定开度； 30 )判断冷起动完成，关闭高压储气筒(15 )，打开中冷器(11)出口，并使排气节流阀(141)处于全开状态。
7.如权利要求6所述的冷起动控制方法，其特征在于，步骤20)中，判断柴油机水温、环境温度和大气压力低于对应的设定值后，还判断高压储气筒(15)内的压力值是否低于压力设定值，是，给高压储气筒(15)充气。
8.如权利要求6所述的冷起动控制方法，其特征在于，步骤20)中，判断下述条件是否择一成立: 柴油机转速不大于第一转速设定值，且柴油机运转时间不小于第一运转时间设定值； 高压储气筒(15)内压力和进气管(11)内压力的差值不大于预设差值；是，关闭高压储气筒(15)，重新冷起动。
9.如权利要求6所述的冷起动控制方法，其特征在于，步骤30)中，判断冷起动完成，以下述条件成立: 柴油机转速超 过第二转速设定值，且柴油机运转时间超过第二运转时间设定值。
【文档编号】F02N11/00GK103758673SQ201410025216
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月20日 优先权日:2014年1月20日
【发明者】杨艳庆, 范明德, 许帅 申请人:潍柴动力股份有限公司