发动机冷启动预热方法及预热系统

摘要

本发明公开了一种发动机冷启动预热方法及预热系统。所述预热系统包括：实时监测汽车发动机外部工作环境温度，并将外部工作环境温度与较低预设温度值和较高预热温度值进行比较；若外部工作环境温度大于所述较高预设温度值，直接启动发动机；若所述外部工作环境温度小于等于较高预热温度值且大于较低预设温度值，对发动机进气和发动机燃油加热第二预定时间之后再启动发动机；若外部工作环境温度小于等于所述较低预设温度值，对发动机机油和发动机冷却液加热第一预定时间，并判断加热后的机油温度是否大于等于机油预期值，是则启动发动机，否则对发动机进气和发动机燃油加热第二预定时间之后再启动发动机。本发明的预热系统结构简单，加热效率高。

说明书

技术领域

本发明涉及发动机领域，特别是涉及发动机冷启动预热方法及预 热系统。

背景技术

发动机不恰当地冷启动对发动机油耗、性能、寿命及环境都有很 大的危害，主要体现在以下几点：1）发动机机体、各部件温度低，油 气混合气中部分燃油粘在歧管、进气道上，需要多喷油进行补偿，增 加了发动机油耗。2）低温启动机油温度低，粘度大，增加起动阻力矩， 对起动机、电池要求更苛刻；同时各运动副之间得不到及时有效的润 滑，加剧磨损，降低寿命。3）加速气缸壁磨损，降低寿命；磨掉的金 属屑会掉入油底壳中，缩短机油更换周期；且燃烧室容易发生漏气。4） 进气、燃油温度低，雾化效果差，燃烧不充分甚至熄火，导致碳氢化 合物（HC）排放高。现有的汽车发动机一般是通过设置预热装置来加 热汽车发动机的冷却液或机油，实现冷启动；然而现有的发动机预热 零部件数目多，设计繁琐复杂，温度也不易控制且冷启动耗时长，这 样既增加了机械损失也增加了成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种新的发 动机冷启动预热方法及预热系统。本发明的预热系统结构简单，加热 效率高。在预热过程中考虑了机油的升温速率的快慢，设计更加合理。

按照本发明的一个方面，本发明提供了一种发动机冷启动预热方 法，包括：

实时监测汽车发动机外部工作环境温度，并将所述外部工作环境 温度与较低预设温度值和较高预热温度值进行比较；

若所述外部工作环境温度大于所述较高预设温度值，直接启动发 动机；

若所述外部工作环境温度小于等于较高预热温度值且大于较低预 设温度值，对发动机进气和发动机燃油加热第二预定时间之后再启动 发动机；

若所述外部工作环境温度小于等于所述较低预设温度值，对发动 机机油和发动机冷却液加热第一预定时间，并判断加热后的机油温度 是否大于等于机油预期值，是则启动发动机，否则对发动机进气和发 动机燃油加热第二预定时间之后再启动发动机。

由于机油和冷却液升温速率慢，考虑到加热效率，优选所述第一 预定时间大于所述第二预定时间。

在一种实施方式中，可以采用电磁感应装置对发动机机油、发动 机冷却液、发动机进气以及发动机燃油加热。可以选取汽车电瓶作为 电磁感应装置的电源。

在一种实施方式中，上述预热方法还可以包括：

实时监测汽车电瓶剩余电量，当所述电瓶剩余电量等于启动发动 机的最低电量时，停止对所述电磁感应装置供电。

按照本发明的另一个方面，本发明提供了一种发动机冷启动预热 系统，包括

环境温度监测单元，用于实时监测汽车发动机外部工作环境温度 信息；

第一加热单元，用于对发动机机油和发动机冷却液加热；

第二加热单元，用于对发动机进气和发动机燃油加热；以及

判定及执行单元，用于根据所述环境温度信息判定启动发动机、 第一加热单元或第二加热单元。

在一种实施方式中，所述判定及执行单元可以包括：

判定模块，用于将所述外部工作环境温度与较低预设温度值和较 高预热温度值进行比较；

第一执行模块，用于当所述外部工作环境温度大于所述较高预设 温度值时，直接启动发动机；

第二执行模块，用于当所述外部工作环境温度小于等于较高预热 温度值且大于较低预设温度值时，先启动第二加热单元对发动机进气 和发动机燃油加热第二预定时间之后再启动发动机；

第三执行模块，用于当所述外部工作环境温度小于等于所述较低 预设温度值时，启动第一加热单元对发动机机油和发动机冷却液加热 第一预定时间，并判断加热后的机油温度是否大于等于机油预期值， 是则启动发动机，否则启动第二加热单元对发动机进气和发动机燃油 加热第二预定时间之后再启动发动机。

优选地，上述预热系统还可以包括检测机油温度的温度传感器。

在一种实施方式中，所述加热单元可以采用电磁感应方式加热， 并由汽车电瓶提供电源。

优选地，上述预热系统也还可以包括电量监测模块，用于实时监 测汽车电瓶剩余电量，当所述电瓶剩余电量等于启动发动机的最低电 量时，停止对所述加热单元供电。

本发明实施例至少存在以下技术效果：相对现有技术中的预热方 案，本发明有以下优点：

1）本发明在发动机启动前，通过电磁感应在金属内部产生涡流热 来加热发动机内的机油、冷却液。整套加热系统采取闭环控制。具有 加热速度快，加热效率高且安全的特点。通过精确控温，可以避免资 源浪费或是加热不足。

2）可以根据实况信息选择需要加热部位及加热程度。还可以在发 动机启动前，对进油和进气进行初步预热以实现更好的雾化效果。

3）驾驶员可以根据个人意愿选择常规冷启动或是预加热冷启动以 及预加热的时间。

附图说明

图1为根据本发明实施例的发动机冷启动预热系统的结构示意图。

图2为根据本发明实施例的发动机冷启动预热方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结 合附图对具体实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供的发动机冷启动预热系统包括环 境温度监测单元1，第一加热单元301，第二加热单元302和判定及执 行单元2。环境温度监测单元1用于实时监测汽车发动机外部工作环境 温度信息。第一加热单元301用于对发动机机油和发动机冷却液加热。 第二加热单元302用于对发动机进气和发动机燃油加热。判定及执行 单元2用于根据环境温度信息判定启动发动机4，第一加热单元301 或第二加热单元302。

判定及执行单元2可以包括判定模块201，第一执行模块202、第 二执行模块203以及第三执行模块204。判定模块用于将外部工作环境 温度与较低预设温度值和较高预热温度值进行比较。第一执行模块202 用于当外部工作环境温度大于较高预设温度值时，直接启动发动机4。 第二执行模块203用于当外部工作环境温度小于等于较高预热温度值 且大于较低预设温度值时，先启动第二加热单元302对发动机进气和 发动机燃油加热第二预定时间之后再启动发动机4。第三执行模块用于 当外部工作环境温度小于等于较低预设温度值时，启动第一加热单元 301对发动机机油和发动机冷却液加热第一预定时间，并判断加热后的 机油温度是否大于等于机油预期值，是则启动发动机4，否则启动第二 加热单元302对发动机进气和发动机燃油加热第二预定时间之后再启 动发动机4。

在未示出的实施例中，本发明还可以包括检测机油温度的温度传 感器。本发明中，加热单元可以采用电磁感应方式加热，可以由汽车 电瓶提供电源。通过电磁感应在金属内部产生涡流热作为加热的热源。 电磁感应加热不会产生明火或是漏电，更加安全，并且导体经高频电 磁发热，热量聚焦在导体内部，无需附加高温保护。用于加热发动机 机油的热源可以布置在发动机油泵中，也可以设置在发动机的油底壳 内的吸油盘上。用于加热冷却液的热源可以设置在水泵或储液罐中。 用于加热燃油和进气的热源可以布置在发动机燃油供给油路上和发动 机进气气道上。通过这样布置加热单元，能够实现直接对机油等进行 加热，可以使被加热物体如机油、冷却液等达到更好的加热效果。且 线路简单，只需用导线将加热单元与汽车电瓶连接即可，易于布置。 在未示出的实施例中，本发明还可以包括电量监测模块，用于实时监 测汽车电瓶剩余电量，当电瓶剩余电量等于启动发动机的最低电量时， 停止对加热单元供电，自动转换至常规冷启动模式。

在其他的未示出的实施例中，判定及执行单元2中的判定模块 201、第一执行模块202、第二执行模块203、第三执行模块204以及 电量监测模块都集成到ECU中。较低预设温度、较高预设温度、机油 预期值、第一预定时间以及第二预定时间都可以预先设置在ECU中， 由ECU统一进行控制。各加热单元工作时间以及工作功率完全受控， 只需根据实况信息提取相应的发动机MAP图即可。对于上述的预先设 定的较低预定温度和较高预定温度的温度值，可以根据实际情况如地 区环境、具体车况、用户需要等对该温度值进行灵活设置。

一般情况下，当外界环境温度在零下40℃时，把机油加热到10℃， 甚至是加热到0℃的时间都会很长，用户很可能主观方面不愿意或是客 观方面不允许等待太长时间。像现有技术中的要等待加热到预设温度 才启动发动机的预热方式，就显得不是很有实用价值。这是由于一旦 开启预加热系统，在没有达到预设温度之前，用户个人很难清楚判断 还需加热多久才能达到预设温度。再加上现有技术中采取的加热方式 加热效率低，如果在加热较长时间后还是没有达到预设温度，用户焦 急地等待了很长时间但并没有达到预定的预热效果，由于白白浪费了 很长时间，用户很可能以后就不会选择在冷启动之前进行预加热。或 者用户自己按个人意愿选择开启预加热系统，在不能继续等待的情况 下手动停止加热，再手动启动发动机。这样的设计不是很合理，对于 用户而言还是很不方便的。本发明的预热系统在预热过程中考虑了机 油的升温速率，如果在加热第一预定时间后机油升温很慢，就可以停 止加热机油。用户可以根据自己能够等待的时间来设定机油的预加热 时间（即第一预定时间），在该时间内，如果还不能加热到预设温度， 由于机油的升温速率很慢，且已经没有充足的时间再继续等待，可以 停止对机油加热。再在较短的时间内（第二预定时间）对燃油和进气 加热，使发动机燃烧充分，尽量减少冷启动带来的一些不利影响。由 此可见，本发明的设计更加合理以及富有人性化。

图2为根据本发明实施例的发动机冷启动预热方法流程图。如图2 所示的实施例中，整车通电后，环境温度监控模块1执行步骤501，实 时监测外部工作环境温度，并将监测的温度信息传递给判定及执行单 元2。判定及执行单元2执行步骤502，判断外部工作环境温度是否大 于较低预设温度值。若步骤502判断外部环境温度大较低预设温度， 执行步骤503。在步骤503中，判定及执行单元2继续判断外部工作环 境温度是否大于较高预热温度，若是执行步骤507，启动发动机；若否， 执行步骤504，启动第二加热单元302对发动机进气和燃油进行加热， 并在加热第二预定时间后执行步骤507，启动发动机。

若在步骤503中，判断外部环境温度小于等于较低预设温度，则 执行步骤505，启动第一加热单元301对发动机机油和发动机冷却液进 行加热，并在加热第一预定时间后执行步骤506。在步骤506中，根据 机油温度判断是否在第一预定时间内将机油加热至机油预期值。若是， 执行步骤507，启动发动机；若否，执行步骤504，启动第二加热单元 302对发动机进气和燃油进行加热，并在加热第二预定时间后执行步骤 507，启动发动机。

在未示出的实施例中，也可以先执行步骤503，即先判断外部工作 温度是否大于较高预设温度，若是，执行步骤507启动发动机，若否， 再执行步骤502，判断外部工作温度是否大于较低预设温度。其余步骤 相同或相似，在此不再赘述。

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