CN101225774A - 甲醇发动机低温冷起动装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种以甲醇为燃料的发动机低温冷起动装置及其控制方法。冷起动装置内设有汽油真空雾化器，雾化器的一端与汽油泵连接，另一端经电磁阀、燃料输送管并联于甲醇发动机的进气管，由电控单元控制电磁阀的开度以此控制汽油模式向甲醇模式的转变。控制方法为：i.机体温度低于0℃，电控单元驱动电磁阀开启，使发动机在汽油工作模式下启动；ii.当机体温度高于或等于零上10℃，发动机稳定转速超过700r/min时，逐渐增加甲醇喷嘴的喷射量，电控单元自动减小电磁阀的升程；iii.当汽油的燃油消耗量降为零时，电磁阀关闭，发动机在甲醇模式下运行。由于起动时由甲醇转换为汽油，实现了在高寒地区的正常起动，且本发明易于在现有的甲醇发动机实现。
Description
技术领域
本发明涉及一种以辅助甲醇为燃料的发动机冷起动的汽油雾化器及其控制方法。
背景技术
目前将传统发动机做部分改进后可直接燃烧甲醇燃料，甲醇喷嘴布置位置在进气歧管，燃料来自燃料箱，在燃油泵的作用下通过甲醇喷嘴进入燃烧室燃烧。由于甲醇的汽化潜热较大，在汽化过程中大量吸热，造成进气管及喷油嘴温度过低，致使甲醇汽化不好，造成冷起动困难。一般在环境温度低于5℃时，便难以将发动机由冷态起动。在零下30℃的高寒地区，没有辅助装置，则根本无法起动冷态的发动机。解决这一问题目前所采用的方法是：除甲醇发动机的甲醇燃料系统外，还再增加一套用于冷起动的专用汽油燃料喷射系统。甲醇发动机的甲醇燃料系统，含一个甲醇箱，一个甲醇泵和进气道上设置的4个甲醇喷嘴以及相应的控制电控单元。增加用于冷起动的汽油燃料系统，尚需另外设置4个汽油喷嘴及其相应的电控单元。因此，该系统较复杂，成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种直接燃用甲醇燃料的点火式发动机冷起动装置及其控制方法。发动机可以在温度低于5℃，甚至在零下30℃的高寒地区，采用汽油作燃料使发动机实现冷起动，待发动机正常运转后，通过电控单元切换到甲醇燃料。
以下结合附图对本发明的技术方案予以说明。甲醇发动机低温冷起动装置及其控制方法，包括：发动机1、进气管2、节气门3、甲醇喷嘴4、甲醇泵5、转速传感器6、氧传感器7、排气管8、汽油泵9、汽油真空雾化器10、电磁阀11、燃料输送管12、电控单元13和温度传感器14等。所述冷起动装置内设有汽油真空雾化器10。具体连接方法是：汽油真空雾化器10的一端与汽油泵9连接，另一端经电磁阀11、燃料输送管12并联于甲醇发动机的进气管2。由电控单元13控制电磁阀11的开度以此控制汽油模式向甲醇模式的转变。
甲醇发动机低温冷起动装置的控制方法包括如下步骤：
i.在起动时由温度传感器14检测发动机机体温度，当机体温度低于0℃，电控单元13接收温度传感器14的信号驱动电磁阀11开启，接通汽油泵9，使发动机1在汽油工作模式下启动。汽油经汽油真空雾化器10、燃料输送管12以及进气管2与空气混合，形成可燃混合气，进入气缸燃烧实施起动。
ii.当机体温度高于或等于零上10℃，所述发动机1稳定转速超过700r/min时，逐渐增加甲醇的喷射量，设置在排气管8上的氧传感器7检测值λ小于1.0，电控单元13自动减小电磁阀11的升程，以逐渐减少汽油的喷入量，以维持检测值λ为1.0。
iii.当汽油的燃油消耗量降为零时，电控单元13驱动电磁阀4关闭，发动机1在甲醇模式下运行。整个启动过程和吸入气缸的汽油量由电控单元13根据发动机的工况进行控制。
检测值λ为过量空气系数，表示发动机的实际空气量与理论空气量的比值。
附图说明
附图为本发明在甲醇发动机上的安装示意图
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。本实施例在环境温度为-15℃的条件下进行。通过本发明可以顺利实施起动，并实现了从汽油模式向甲醇模式的平稳切换，达到了预想的效果。
实验发动机的具体参数如下：
发动机参数：
| 制造商 | 东风日产 | 缸径×冲程(mm×mm) | 78×83.6 |
| 型号 | HR16DE | 压缩比 | 9.8 |
| 形式 | 直列四缸 | 额定功率/转速(kW/r/min) | 80/6000 |
| 排量(L) | 1.598 | 最大扭矩/转速(N·m/r/min) | 153/4400 |
具体实验过程如下：
温度传感器14检测发动机机体温度为-15℃，电控单元13驱动电磁阀11开启，接通汽油泵9，通过汽油真空雾化器10向燃料输送管12泵入汽油，汽油燃料从节气门3后端进入进气管2与空气混合，形成可燃混合气进入气缸燃烧，实施低温冷起动。随着发动机机体温度升高至10℃，逐渐增加甲醇的喷入量。设置在排气管8上的氧传感器7显示过浓(即过量空气系数λ小于1)，电控单元13通过电磁阀11减少汽油的喷射量。通过油耗仪测量显示汽油的燃油消耗量降为零时，关闭电磁阀，完成由汽油模式向甲醇模式的平稳过度。
本发明的特点及有益效果是，
(1)由于起动时燃烧的燃料由甲醇转换为汽油，实现了在高寒地区的正常起动。(2)本发明的装置易于在现有机型的甲醇发动机实现，而且能够大幅度降低其生产成本并极大地提高其运行可靠性。(3)当机体温度达到10℃以上时，电控单元可以自动实现由汽油燃料向甲醇燃料的平稳过渡。
采用纯甲醇作燃料将会大幅度缓减石油工业的危机，降低营运费用。但由于甲醇发动机的冷起动问题，极大地限制了甲醇燃料的使用。本发明的提出将会有利于甲醇汽车的发展。
Claims (3)
1.甲醇发动机低温冷起动装置及其控制方法，包括：发动机(1)、进气管(2)、节气门(3)、甲醇喷嘴(4)、甲醇泵(5)、转速传感器(6)、氧传感器(7)、排气管(8)、汽油泵(9)、汽油真空雾化器(10)、电磁阀(11)、燃料输送管(12)、电控单元(13)和温度传感器(14)。其特征是所述冷起动装置内设有汽油真空雾化器(10)，所述汽油真空雾化器(10)的一端与汽油泵(9)连接，另一端经电磁阀(11)、燃料输送管(12)并联于甲醇发动机的进气管(2)，由电控单元(13)控制电磁阀(11)的开度以此控制汽油模式向甲醇模式的转变。
2.甲醇发动机低温冷起动装置及其控制方法，其特征是所述控制方法包括如下步骤：
i.在起动时由温度传感器(14)检测发动机机体温度，当机体温度低于0℃，电控单元(13)接收温度传感器(6)的信号驱动电磁阀(11)开启，接通汽油泵(9)，使发动机(1)在汽油工作模式下启动；
ii.当机体温度高于或等于零上10℃，所述发动机(1)稳定转速超过700r/min时，逐渐增加甲醇的喷射量，设置在排气管(8)上的氧传感器(7)检测值λ小于1.0，电控单元(13)自动减小电磁阀(11)的升程，以维持检测值λ为1.0。
iii.当汽油的燃油消耗量降为零时，电控单元(13)驱动电磁阀(4)关闭，所述发动机(1)在甲醇模式下运行。
3.按照权利要求2所述的甲醇发动机低温冷起动装置及其控制方法，其特征是所述检测值λ为过量空气系数，表示发动机的实际空气量与理论空气量的比值。
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