一种压燃式甲醇发动机冷启动控制方法和控制系统与流程

本发明涉及压燃式甲醇发动机，尤其涉及一种压燃式甲醇发动机冷启动控制方法和控制系统。

背景技术：

1、甲醇燃料的燃点高，汽化潜热高，蒸汽压低，因此，甲醇在压燃发动机上很难实现压燃，而且在环境温度较低的情况下，甲醇发动机冷启动也很困难,环境温度低于16℃时，甚至出现不能着火启动的状况，造成甲醇发动机hc排放超高。为了实现甲醇发动机稳定压燃，解决甲醇发动机冷启动困难或无法启动问题，目前市场上的甲醇发动机会采用在甲醇发动机的进气总管中安装加热器加热空气的方法，当环境温度低于16℃时，加热进气总管中的空气。而这种方法因发动机的进气总管中安装了加热器，阻挡了进入发动机的空气，导致进入发动机的空气量减少，发动机功率降低。

2、公开号为cn114109689a的中国专利公开一种甲醇发动机冷起动控制方法、控制系统，其中甲醇发动机冷起动控制方法包括：获取冷却系统的当前冷却液温度和发动机本体的当前机油温度；根据冷却系统的当前冷却液温度从多种加热模式中选择出与当前冷却液温度匹配的加热模式，并利用选择出的加热模式对甲醇发动机进行加热；根据发动机本体的当前机油温度从多种起动模式中选择出与当前机油温度匹配的起动模式，并利用选择出的起动模式起动甲醇发动机。该专利通过多个加热辅助系统实现对甲醇发动机的预热，增加了设计成本。该专利在发动机的进气总管中安装了加热器，阻挡了进入发动机的空气，导致进入发动机的空气量减少，发动机功率降低。

3、公开号为cn115467772a的中国专利公开了用于甲醇发动机的冷启动系统、控制方法、控制系统及车辆，其中该系统包括设置在驱动电机、电子节温器、甲醇发动机之间的第一循环流路，及驱动电机、电子节温器、散热器、甲醇发动机之间的第二循环流路。该方法包括：1、启动驱动电机，若t1＜t0，进入步骤s2；若t1≥t0，进入步骤s3；2、通过第一循环流路使甲醇发动机的温度达到t2，且t2≥t0；3、进行甲醇发动机冷启动程序，若成功则结束；若未成功继续在纯电模式下运行t1时间间隔，再次进行冷启动，直至甲醇发动机启动成功。该专利缺少加热的辅助系统，是利用驱动电机工作过程中产生的余热加热冷却液，无法快速精准控制甲醇的温度，使甲醇发动机较难快速冷启动。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的是提供一种甲醇发动机冷启动控制方法，解决了现有技术中甲醇发动机冷启动困难的问题。

2、本发明的第二个目的是解决现有技术中的甲醇发动机冷启动需要在进气总管中安装加热器，阻挡了进入发动机的空气，导致进入发动机的空气量减少，发动机功率降低，以及利用驱动电机工作过程中产生的余热加热冷却液，无法快速精准控制甲醇的温度，使甲醇发动机较难快速冷启动。

3、本发明的第三个目的是提供一种甲醇发动机冷启动控制系统。

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种压燃式甲醇发动机冷启动控制方法，所述甲醇发动机包括发动机本体、进气总管、进气总管电子节气门、冷却系统、智能燃烧室，所述智能燃烧室包括旁通气管、旁通气管电预热器、旁通气管火焰喷射预热器(或喷油器)、旁通气管电子节气门(或其他阀体)，所述发动机本体的缸盖上设置有甲醇喷油器、电热塞，甲醇喷油器和电热塞都伸入发动机气缸内，所述控制方法包括：

5、获取所述冷却系统的当前冷却液温度、所述旁通气管中的当前空气温度、所述发动机本体上的电热塞的当前温度、所述甲醇发动机的当前排气温度、所述甲醇发动机的转速，所述进气总管电子节气门关闭进气总管，旁通气管电子节气门(或其他阀体)开启所述旁通气管；

6、根据所述冷却系统的当前冷却液温度从多个加热目标温度中选择出与所述当前冷却液温度匹配的加热目标温度，并开启旁通气管电预热器和旁通气管火焰喷射预热器(或喷油器)，利用选择出的加热目标温度对所述旁通气管中的空气进行加热。其中，所述多个加热目标温度包括第一加热目标温度55℃～60℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)、第二加热目标温度50℃～55℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)、第三加热目标温度45℃～50℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)、第四加热目标温度35℃～45℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)、第五加热目标温度16℃～35℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)；

7、根据所述甲醇发动机的转速从多个电热塞加热目标温度中选择出与所述甲醇发动机的转速匹配的电热塞加热目标温度，并加热所述发动机本体上的电热塞到目标温度。其中，所述多个加热目标温度包括第一电热塞加热目标温度700℃～800℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)、第二电热塞加热目标温度800℃～950℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)、第三电热塞加热目标温度950℃～1100℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)、第四电热塞加热目标温度1100℃～1200℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)、第五电热塞加热目标温度1200℃以上(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)；

8、当所述旁通气管中的空气的温度达到所述加热目标温度、所述发动机本体上的电热塞的温度达到所述电热塞加热目标温度后，根据所述冷却系统的当前冷却液温度从多种启动模式中选择出与所述当前冷却液温度匹配的启动模式，并利用选择出的所述启动模式启动所述甲醇发动机。

9、所述甲醇发动机启动并正常运行后，当所述冷却系统的当前冷却液温度大于60℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)时，所述进气总管电子节气门逐渐开启进气总管，旁通气管电子节气门(或其他阀体)逐渐关闭所述旁通气管，并停止所述旁通气管电预热器和旁通气管火焰喷射预热器(或喷油器)工作。

10、优选的，根据所述冷却系统的当前冷却液温度从多个加热目标温度中选择出与所述当前冷却液温度匹配的加热目标温度，对所述旁通气管中的空气进行加热，包括如下步骤：

11、从多个预设温度a范围中确定所述冷却系统的当前冷却液温度所属的预设温度a范围；

12、根据确定出的所述预设温度a范围从所述多个加热目标温度中选择出与所述预设温度a范围对应的加热目标温度，对所述旁通气管中的空气进行加热。

13、优选的，所述多个预设温度a范围包括第一预设温度a范围-30℃～-20℃、第二预设温度a范围-20℃～-10℃、第三预设温度a范围-10℃～10℃、第四预设温度a范围10℃～20℃、第五预设温度a范围20℃～30℃；

14、优选的，所述根据确定出的所述预设温度a范围从所述多个加热目标温度中选择出与该所述预设温度a范围对应的加热目标温度，包括：

15、在所述多个预设温度a范围中确定出所述第一预设温度a范围时，对所述旁通气管中的空气加热到第一加热目标温度55℃～60℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)；

16、在所述多个预设温度a范围中确定出所述第二预设温度a范围时，对所述旁通气管中的空气加热到第二加热目标温度50℃～55℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)；

17、在所述多个预设温度a范围中确定出所述第三预设温度a范围时，对所述旁通气管中的空气加热到第三加热目标温度45℃～50℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)；

18、在所述多个预设温度a范围中确定出所述第四预设温度a范围时，对所述旁通气管中的空气加热到第四加热目标温度35℃～45℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)；

19、在所述多个预设温度a范围中确定出所述第五预设温度a范围时，对所述旁通气管中的空气加热到第五加热目标温度16℃～35℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)；

20、优选地，根据所述甲醇发动机的转速从多个电热塞加热目标温度中选择出与所述甲醇发动机的转速匹配的电热塞加热目标温度，并加热所述发动机本体上的电热塞到目标温度，包括如下步骤：

21、从多个预设转速范围中确定所述甲醇发动机的转速所属的预设转速范围；

22、根据确定出的该预设转速范围，从所述多个电热塞加热目标温度中选择出与该预设转速范围对应的电热塞加热目标温度，利用选择出的目标温度对所述发动机本体上的电热塞进行加热。

23、优选地，所述多个预设转速范围包括第一预设转速范围0～700转/分钟、第二预设转速范围700～1000转/分钟、第三预设转速范围1000～1500转/分钟、第四预设转速范围1500～2000转/分钟、第五预设转速范围2000转/分钟以上(以上预设转速范围，不同的发动机需根据实际情况调整到合适预设转速范围)；

24、所述根据确定出的该预设转速范围从所述多个电热塞加热目标温度中选择出与该预设转速范围对应的电热塞加热目标温度，利用选择出的目标温度对所述发动机本体上的电热塞进行加热，包括：

25、在确定出的该预设转速范围为所述第一预设转速范围时，对所述发动机本体上的电热塞加热到第一电热塞加热目标温度700℃～800℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)；

26、在确定出的该预设转速范围为所述第二预设转速范围时，对所述发动机本体上的电热塞加热到第二电热塞加热目标温度800℃～950℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)；

27、在确定出的该预设转速范围为所述第三预设转速范围时，对所述发动机本体上的电热塞加热到第三电热塞加热目标温度950℃～1100℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)；

28、在确定出的该预设转速范围为所述第四预设转速范围时，对所述发动机本体上的电热塞加热到第四电热塞加热目标温度1100℃～1200℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)；

29、在确定出的该预设转速范围为所述第五预设转速范围时，对所述发动机本体上的电热塞加热到第五电热塞加热目标温度1200℃以上(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)；

30、优选的，当所述旁通气管中的空气的温度达到所述加热目标温度、所述发动机本体上的电热塞的当前温度达到所述电热塞加热目标温度后，从多种启动模式中选择出与所述当前冷却液温度匹配的启动模式的步骤包括：

31、从多个预设温度b范围中确定所述冷却系统的当前冷却液温度所属的预设温度b范围；

32、根据确定出的所述预设温度b范围从所述多个启动模式中选择出与该所述预设温度b范围对应的启动模式。

33、优选的，所述多个预设温度b范围包括第一预设温度b范围-30℃～-20℃、第二预设温度b范围-20℃～-10℃、第三预设温度b范围-10℃～10℃、第四预设温度b范围10℃～20℃、第五预设温度b范围20℃～35℃、第六预设温度b范围35℃以上。

34、优选的，所述根据确定出的所述预设温度b范围从所述多个启动模式中选择出与所述预设温度b范围对应的启动模式，包括：

35、在所述当前冷却液温度在第六预设温度b范围时，选择第一启动模式启动所述甲醇发动机；其中，所述第一启动模式为停止所述旁通气管电预热器和旁通气管火焰喷射预热器(或喷油器)工作，关闭所述旁通气管电子节气门(或其他阀体)，所述进气总管电子节气门打开到合适开度，空气由进气总管进入发动机，直接点火启动所述甲醇发动机；

36、在所述当前冷却液温度在第五预设温度b范围时，选择第二启动模式启动所述甲醇发动机；其中，所述第二启动模式为关闭所述进气总管电子节气门，所述旁通气管电子节气门(或其他阀体)打开到合适开度，空气由旁通气管进入发动机，当旁通气管中的空气加热到第五加热目标温度16℃～35℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)时，启动所述甲醇发动机空转，不喷油，等待所述甲醇发动机空转一段时间，所述甲醇发动机的当前排气温度达到合适温度后，停止所述旁通气管火焰喷射预热器(或喷油器)工作，开始正常喷油，启动发动机运转；

37、在所述当前冷却液温度在第四预设温度b范围时，选择第三启动模式启动所述甲醇发动机；其中，所述第三启动模式为关闭所述进气总管电子节气门，所述旁通气管电子节气门(或其他阀体)打开到合适开度，空气由旁通气管进入发动机，当旁通气管中的空气加热到第四加热目标温度35℃～45℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)时，启动所述甲醇发动机空转，不喷油，等待所述甲醇发动机空转一段时间，所述甲醇发动机的当前排气温度达到合适温度后，停止所述旁通气管火焰喷射预热器(或喷油器)工作，开始正常喷油，启动发动机运转；

38、在所述当前冷却液温度在第三预设温度b范围时，选择第四启动模式启动所述甲醇发动机；其中，所述第四启动模式为关闭所述进气总管电子节气门，所述旁通气管电子节气门(或其他阀体)打开到合适开度，空气由旁通气管进入发动机，当旁通气管中的空气加热到第三加热目标温度45℃～50℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)时，启动所述甲醇发动机空转，不喷油，等待所述甲醇发动机空转一段时间，所述甲醇发动机的当前排气温度达到合适温度后，停止所述旁通气管火焰喷射预热器(或喷油器)工作，开始正常喷油，启动发动机运转；

39、在所述当前冷却液温度在第二预设温度b范围时，选择第五启动模式启动所述甲醇发动机；其中，所述第五启动模式为关闭所述进气总管电子节气门，所述旁通气管电子节气门(或其他阀体)打开到合适开度，空气由旁通气管进入发动机，当旁通气管中的空气加热到第二加热目标温度50℃～55℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)时，启动所述甲醇发动机空转，不喷油，等待所述甲醇发动机空转一段时间，所述甲醇发动机的当前排气温度达到合适温度后，停止所述旁通气管火焰喷射预热器(或喷油器)工作，开始正常喷油，启动发动机运转；

40、在所述当前冷却液温度在第一预设温度b范围时，选择第六启动模式启动所述甲醇发动机；其中，所述第六启动模式为关闭所述进气总管电子节气门，打开所述旁通气管电子节气门(或其他阀体)打开到合适开度，空气由旁通气管进入发动机，当旁通气管中的空气加热到第一加热目标温度55℃～60℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)时，启动所述甲醇发动机空转，不喷油，等待所述甲醇发动机空转一段时间，所述甲醇发动机的当前排气温度达到合适温度后，停止所述旁通气管火焰喷射预热器(或喷油器)工作，开始正常喷油，启动发动机运转；

41、优选的，所述当所述冷却系统的当前冷却液温度大于60℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)时，空气由旁通气道进入所述甲醇发动机逐渐切换到由进气总管进入所述甲醇发动机，步骤包括：

42、当所述冷却系统的当前冷却液温度大于60℃(不同的发动机需根据实际情况调整到合适温度)时，逐渐关闭所述旁通气管电子节气门(或其他阀体)，同时逐渐打开所述进气总管电子节气门，直到所述旁通气管电子节气门(或其他阀体)完全关闭，再停止所述旁通气管电预热器和旁通气管火焰喷射预热器(或喷油器)工作。

43、优选的，本发明还提供一种压燃甲醇发动机冷起动控制系统，包括甲醇发动机控制器、智能燃烧室，所述智能燃烧室包括旁通气管、旁通气管电预热器、旁通气管火焰喷射预热器(或喷油器)、旁通气管电子节气门(或其他阀体)，所述甲醇发动机控制器内有控制程序，所述控制程序用于实现权利1-9所述压燃式甲醇发动机冷启动控制方法。

44、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

45、1.本发明通过旁通气管电预热器、旁通气管火焰喷射预热器(或喷油器)直接加热旁通气管的空气，可以快速精准的加热旁通气管的空气。

46、2.本发明可根据冷却系统的当前冷却液温度控制旁通气管电子节气门(或其他阀体)和进气总管电子节气门的开合顺序、速度和大小，再配合旁通气管电预热器、旁通气管火焰喷射预热器(或喷油器)的启停，达到节能的目的。

47、3.本发明的进气总管不设置加热器，可保持进入发动机的空气量充足和稳定，提高发动机的功率和效率，减低设计成本。