一种适用高原高寒环境柴油机辅助冷启动装置及控制方法

摘要

本发明公开了一种适用高原高寒环境柴油机辅助冷启动装置及控制方法，该装置采用加热器和红外涂层滤网来加热进气，第一进气支管和第二进气支管形成气流回路来反复加热进气，加热效率高；设有储气罐，能存储一定量的加热进气，以提供足够量的高温进气来辅助冷启动，完成从冷启动到发动机正常工作状态的过渡。此外，在冷启动前，采用电热丝加热冷却水，有利于在启动发动机前提高发动机机体的温度，能有效在高原高寒环境下辅助柴油机冷启动，迅速完成从冷启动低温冷却水到冷却水达到正常工作温度的过渡。

说明书

技术领域

本发明涉及辅助冷启动装置及控制方法，特别涉及一种适用高原高寒环境柴油机辅助冷启动装置及控制方法。

背景技术

柴油发动机由于其功率大，寿命长，动力性能好，热效率较高，燃油经济性较好等特点，被广泛应用于重型汽车、大型客车、工程机械、船舶、发电机组等。

在世界的地理环境中，我国的陆地的面积广阔，地理环境十分复杂，而且高原面积占国土总面积的37％。高原地区由于海拔高，年平均气温较低，所以高原地区常伴随着高寒。高原地区的气候特征：大气压力低，空气密度小，空气氧含量低，天气寒冷，昼夜温差大。

高原地区的特殊地理环境和气候特点对柴油机的各项性能产生了显著的影响，尤其是易导致柴油机经常不能启动或启动非常困难，且在冷机状态下强行启动会导致发动机缸套、活塞等关键部件磨损加剧，影响发动机的寿命。据有关资料显示，在海拔4000m、-25℃条件下柴油机起动难度相当于平原地区-40℃低温时的起动工况。近年来，国内外对柴油机低温启动采用的措施很多，但是比较行之有效的辅助起动措施较少。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种能有效在高原高寒环境下辅助柴油机冷启动，有利于冷却水快速达到正常工作温度的适用高原高寒环境柴油机辅助冷启动装置及控制方法。

本发明的一种适用高原高寒环境柴油机辅助冷启动装置，沿进气方向在进气管上依次装有空气滤清器和单向阀，所述的进气管的进口与环境空气连通，所述的进气管的出口与第一进气支管的进口以及第二进气支管的进口连通，所述的第一进气支管沿进气方向依次连接气泵和储气罐，靠近储气罐进口处的第一进气支管的直径为变径扩大段，在所述的变径扩大段的进口处管腔内安装有加热器，在变径扩大段的管腔内且垂直于气体流动方向安装有红外涂层滤网，所述的加热器对准红外涂层滤网设置，所述的加热器用于对红外涂层滤网加热，在所述的储气罐外包裹有保温层，用来保温加热过的进气，在第二进气支管的进口处安装有阀门，在所述的第二进气支管上安装有进气温度传感器，第一进气支管和第二进气支管的出口共同与进气总管连通，所述的进气总管分成多个进气歧管与发动机的各气缸连通，为发动机的各缸提供进气，发动机缸体内的冷却道的出口通过冷却水路依次连接冷却水箱、水泵、三向阀、散热器和冷却道的进口，冷却水温度传感器安装在进入发动机前的冷却水路端，用来检测冷却水的温度，所述的三向阀的一个阀口通过支管和散热器的出口与冷却道进口之间的冷却水路相连通，在所述的冷却水箱内安装有加热丝，用于加热冷启动时的冷却水，电子控制单元分别通过控制线与进气温度传感器、加热器、气泵、阀门、加热丝、三向阀以及冷却水温度传感器相连接。

一种适用高原高寒环境柴油机辅助冷启动的控制方法，包括以下步骤：

在冷启动之前，司机给电子控制单元发出一个准备启动信号，电子控制单元控制加热器开启、气泵开启、单向阀打开和阀门打开，红外涂层滤网吸收加热器辐射出的热量，在气泵的抽气作用下，进气依次通过空气滤清器、单向阀、气泵和红外涂层滤网，进气在通过红外涂层滤网时被加热，加热后的进气然后进入储气罐，此时发动机还未启动，进气总管和进气歧管未形成通路，储气罐中的气流流出后进入第二进气支管，再从第二进气支管流出会同气泵的抽气返回储气罐，形成回路来反复加热进气；与此同时，在冷启动之前，司机给电子控制单元发出一个准备启动信号后，电子控制单元控制加热丝开始加热，水泵开启并控制三向阀通向支管的一路阀口打开，使冷却水经过水泵后不经过散热器直接进入发动机；

当进气温度传感器检测到进气温度高于设定温度时，通过控制线给电子控制单元发出信号，电子控制单元控制加热器关闭，气泵保持开启，单向阀保持打开，阀门关闭，司机启动发动机，进气总管和进气歧管形成通路，存储在储气罐中被加热的进气，通过进气总管和进气歧管进入气缸中；当发动机稳定运行后，电子控制单元控制阀门打开、气泵关闭，进气管中的进气经第二进气支管、进气总管和进气歧管进入气缸中，完成从冷启动到发动机正常工作状态的过渡；

当冷却水温度传感器检测到冷却水温度高于设定温度时，通过控制线给电子控制单元发出信号，电子控制单元控制加热丝停止加热，同时控制三向阀动作使冷却水经过散热器进入发动机，完成从冷启动低温冷却水到冷却水达到正常工作温度的过渡。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

第一，汽车冷启动时，高原高寒环境下，进气温度较低使得冷启动困难。本发明采用回路反复加热的方式对进气进行加热，加热效率高。此外设有储气罐，能存储一定量的加热进气，以提供足够量的高温进气来辅助冷启动。

第二，汽车冷启动时，高原高寒环境下冷机的缸壁温度较低，也使得冷启动困难。在冷启动前，采用电热丝加热冷却水。一方面有利于在启动发动机前，提高发动机的温度，能有效在高原高寒环境下辅助柴油机冷启动；另一方面有利于冷却水快速达到正常工作温度。

附图说明

图1为本发明的一种适用高原高寒环境柴油机辅助冷启动装置的结构示意图；

图2为本发明的一种适用高原高寒环境柴油机辅助冷启动装置的部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如附图所示的本发明的一种适用高原高寒环境柴油机辅助冷启动装置，沿进气方向在进气管13上依次装有空气滤清器12和单向阀11，所述的进气管13的进口与环境空气连通，所述的进气管13的出口与第一进气支管5的进口以及第二进气支管15的进口连通，

所述的第一进气支管沿进气方向依次连接气泵10和储气罐7，靠近储气罐7进口处的第一进气支管的直径为变径扩大段，在所述的变径扩大段的进口处管腔内安装有加热器9，在变径扩大段的管腔内且垂直于气体流动方向安装有红外涂层滤网8，所述的加热器9对准红外涂层滤网8设置，所述的加热器9用于对红外涂层滤网8加热，所述的加热器9和红外涂层滤网8市场有售。在所述的储气罐7外包裹有保温层6，用来保温加热过的进气。在第二进气支管15的进口处安装有阀门14，在所述的第二进气支管15上安装有进气温度传感器4。第一进气支管5和第二进气支管15的出口共同与进气总管3连通，所述的进气总管3分成多个进气歧管2与发动机1的各气缸连通，为发动机1的各缸提供进气。

发动机1缸体内的冷却道的出口通过冷却水路依次连接冷却水箱18、水泵19、三向阀20、散热器21和冷却道的进口，冷却水温度传感器22安装在进入发动机前的冷却水路端，用来检测冷却水的温度。所述的三向阀的一个阀口通过支管和散热器的出口与冷却道进口之间的冷却水路相连通，在所述的冷却水箱18内安装有加热丝17，用于加热冷启动时的冷却水。

电子控制单元16分别通过控制线与进气温度传感器4、加热器9、气泵10、阀门14、加热丝17、三向阀20以及冷却水温度传感器22相连接。

一种适用高原高寒环境柴油机辅助冷启动的控制方法，包括以下步骤：

在冷启动之前，司机给电子控制单元16发出一个准备启动信号，电子控制单元16控制加热器9开启、气泵10开启、单向阀11打开和阀门14打开。红外涂层滤网8吸收加热器9辐射出的热量，进气的流向如图2所示，在气泵10的抽气作用下，进气依次通过空气滤清器12、单向阀11、气泵10和红外涂层滤网8，进气在通过红外涂层滤网8时被加热，加热后的进气然后进入储气罐7。由于此时发动机还未启动，进气总管3和进气歧管2未形成通路，储气罐7中的气流流出后进入第二进气支管15，再从第二进气支管15流出会同气泵10的抽气返回储气罐7，形成回路来反复加热进气。由于储气罐7的容积较大，所以一边从进气管13进气，一边形成回路反复加热；与此同时，在冷启动之前，司机给电子控制单元16发出一个准备启动信号后，电子控制单元16控制加热丝17开始加热，水泵19开启并控制三向阀20通向支管的一路阀口打开，使冷却水经过水泵19后不经过散热器21直接进入发动机1。加热丝17加热冷却水，通过水泵19提供流动动力，被加热的冷却水经过发动机1时，加热发动机机体。一方面有利于在启动发动机前，提高发动机的温度，能有效在高原高寒环境下辅助柴油机冷启动；另一方面有利于冷却水快速达到正常工作温度。

当进气温度传感器4检测到进气温度高于设定温度时，通过控制线给电子控制单元16发出信号，电子控制单元16控制加热器9关闭，气泵10保持开启，单向阀11保持打开，阀门14关闭。司机启动发动机，进气总管3和进气歧管2形成通路，存储在储气罐7中被加热的进气，通过进气总管3和进气歧管2进入气缸中。为保证气流通路，避免气阻，所以此过程气泵10是开启的状态。当发动机稳定运行后，电子控制单元16控制阀门14打开、气泵10关闭，进气管中的进气经第二进气支管15、进气总管3和进气歧管2进入气缸中。完成从冷启动到发动机正常工作状态的过渡。

当冷却水温度传感器22检测到冷却水温度高于设定温度时，通过控制线给电子控制单元16发出信号，电子控制单元16控制加热丝17停止加热，同时控制三向阀20动作使冷却水经过散热器19进入发动机1。完成从冷启动低温冷却水到冷却水达到正常工作温度的过渡。