专利名称：工程机械发动机的启动控制系统和启动控制方法
技术领域：
本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及一种工程机械发动机的启动控制系统和启动控制方法。
背景技术：
工程机械的发动机一般使用柴油机，在低温的工作环境中，严寒条件给柴油机的运作带来了很大的困难。为了解决工程机械的发动机低温启动时，由于低温导致的压缩过程中的热损失过大，从而很难满足发动机正常起动的要求，现有技术通过提高吸入空气的初始温度来提高发动机冷起动性能，也就是用电热塞或电热丝对进入气缸的空气进行加热。以对于使用以上方法的挖掘机为例，其启动控制系统主要包括:钥匙预热开关、车辆控制器、进气预热塞等。当遇到发动机低温启动困难时，操作人员将钥匙开关打到预热档位，预热开关将预热信号传递给车辆控制器，控制器控制进气预热塞通电工作，操作数秒后再将钥匙开关打到启动位置启动发动机。然而，在实践中，发明人发现现有技术的启动控制系统仅对空气进行预热，启动效果不好，仍然有可能存在预热温度不能满足发动机正常起动的要求，而且整个启动预热过程中燃油的油温较低，会导致启动过程中燃油燃烧不充分，低温启动过程中发动机的燃烧效率低，从而出现冒黑烟的现象。针对现有技术中因低温启动过程中发动机的燃烧效率低出现冒黑烟现象的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明旨在提供一种工程机械发动机的启动控制系统和启动控制方法，以解决现有技术中因低温启动过程中发动机的燃烧效率低出现冒黑烟现象的问题。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种工程机械发动机的启动控制系统。该工程机械发动机的启动控制系统包括:电源；加热器，设置在燃油供给油路上；加热开关，设置在加热器与电源之间；第一控制器，与加热开关连接，用于获取发动机的启动控制信号，根据启动控制信号控制加热开关闭合以使加热器接通电源，以使加热器对油路中的燃油进行加热。进一步地，加热器为温控加热器，温控加热器用于感测油路中燃油的温度，并在温度小于第一预设值时开始加热，在温度大于第二预设值时停止加热，其中，第二预设值大于第一预设值。进一步地，第一控制器还用于获取发动机的启动信息，根据启动信息判断发动机是否已启动，并在发动机未启动的情况下，根据启动控制信号控制加热开关闭合以使加热器接通电源。进一步地，本发明提供的工程机械发动机的启动控制系统还包括:第二控制器，与第一控制器连接，用于采集发动机的转速并发送给第一控制器；第一控制器还用于根据发动机的转速判断发动机是否已启动。进一步地，本发明提供的工程机械发动机的启动控制系统还包括另一种第二控制器。这种第二控制器与第一控制器连接，用于采集机油压力开关状态并发送给第一控制器；第一控制器还用于根据机油压力开关状态判断发动机是否已启动。进一步地，第一控制器为车辆控制器，第二控制器为发动机控制器，第一控制器与第二控制器通过CAN总线连接。进一步地，本发明提供的工程机械发动机的启动控制系统还包括:电源电压检测装置，与第一控制器连接，用于采集电源的电压值并发送给第一控制器；第一控制器还用于根据电压值判断发动机是否已启动。进一步地，本发明提供的工程机械发动机的启动控制系统还包括:计时装置，与第一控制器连接，用于第一控制器在控制加热开关闭合时开始计时，并在计时达到预设时间时，向第一控制器发送加热停止指令，第一控制器还用于根据加热停止指令控制加热开关断开。根据本发明的另一方面，提供了一种工程机械发动机的启动控制方法。该工程机械发动机的启动控制方法包括:获取发动机的启动控制信号；根据启动控制信号控制加热开关闭合以使设置在燃油供给油路上的加热器接通电源，以加热油路中的燃油。进一步地,在根据启动信号控制加热开关闭合之前还包括:获取发动机的启动信息；根据启动信息判断发动机是否已启动；在发动机未启动的情况下，根据启动信号控制加热开关闭合以使加热器接通电源。进一步地，上述启动信息包括以下一项或多项:电源电压、发动机的转速、机油压力开关状态。进一步地，在根据启动控制信号控制加热开关闭合以使设置在燃油供给油路上的加热器接通电源之后还包括:感测油路中燃油的温度，分别比较温度与第一预设值以及第二预设值的大小，其中第二预设值大于第一预设值；温度小于第一预设值时控制加热器开始加热；温度大于第二预设值时控制加热器停止加热。进一步地，在根据启动控制信号控制加热开关闭合以使设置在燃油供给油路上的加热器接通电源之后还包括:开始计时，并在计时达到预设时间时控制加热开关断开。应用本发明的技术方案，本发明的技术方案通过在燃油供给油路上设置加热器，将进入发动机的燃油自动进行加热，从而将燃油的温度提高到适合启动的温度范围内，从而发动机在启动过程中避免了低温燃油导致的启动困难，并且提高了燃油的燃烧效率，消除了发动机冒黑烟的现象。
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:图1是根据本发明实施例的工程机械发动机的启动控制系统的示意框图；图2是根据本发明实施例的工程机械发动机的启动控制系统的结构示意图；图3是根据本发明实施例的工程机械发动机的启动控制系统的控制方法的示意图；图4是根据本发明实施例的工程机械发动机的启动控制系统的控制方法流程图。
具体实施例方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。本发明实施例提供了一种工程机械发动机的启动控制系统，图1是根据本发明实施例的工程机械发动机的启动控制系统的示意图，如图1所示，该工程机械发动机的启动控制系统包括:电源12，加热器14，设置在燃油供给油路上；加热开关13，设置在加热器14与电源12之间；第一控制器11，与加热开关13连接，用于获取发动机的启动控制信号，根据启动控制信号控制加热开关13闭合以使加热器14接通电源12，以使加热器对油路中的燃油进行加热。本发明的实施例通过在燃油供给油路上设置加热器14，将进入发动机的燃油自动进行加热，从而将燃油的温度提高到适合启动的温度范围内，从而发动机在启动过程中避免了低温燃油导致的启动困难，并且提高了燃油的燃烧效率，消除了发动机冒黑烟的现象。上述加热器14可以采用温控加热器，温控加热器用于感测油路中燃油的温度，并在温度小于第一预设值时开始加热，在温度大于第二预设值时停止加热，其中第一预设值小于第二预设值。使用温控加热器可以在接通电源12的情况下，根据燃油温度控制加热器的工作启停状态。在低温时自动启动，在温度较高时自动停止，从而避免了无谓增加能耗。上述温控加热器也同样可以使用普通加热丝和温度传感器来实现，第一控制器11通过温度传感器测量油路中燃油的温度，并比较该温度值与第一预设值和第二预设值的大小，根据比较结果控制加热丝是否进行加热。上述第一预设值和第二预设值的大小可以根据工程机械的启动条件进行设置，比如对于一般挖掘机，第一预设值可以设置为4°C，第二预设值可以设置为17°C。从而在低温工作环境下，将进入发动机的燃油温度稳定在4°C至17°C之间，保证了燃烧效率。上述第一控制器11还可以用于获取发动机的启动信息，根据启动信息判断发动机是否已启动，并在发动机未启动的情况下，根据启动控制信号控制加热开关13闭合以使加热器14接通电源12。如果发动机已经启动，那么就没有预热燃油的必要，因此本发明实施例的工程机械发动机的启动控制系统通过启动信息，判断发动机是否已经成功启动，在发动机没有启动的情况下，接通加热器电源，进入燃油预热准备状态。发动机的启动信息包括发动机的转速、机油压力开关状态、以及电源12系统电压，这三项信息之间存在着关联关系，一般而言在发动机启动达到一定转速后，机油压力开关断开，发动机带动的发电机输出电压升高。因此可以利用上述三项中的一项或多项进行发动机启动判断。为了采集发动机的启动信息，本发明实施例的工程机械发动机的启动控制系统还可以设置第二控制器。该第二控制器与第一控制器11连接，用于采集发动机的启动信息。例如，该第二控制器与发动机转速测量装置连接，采集发动机的转速并发送给第一控制器11，第一控制器11根据发动机的转速判断发动机是否已启动，也就是当发动机的转速超过预设转速值时认定发动机已经启动，该预设转速值可以根据发动机的工作参数设置，一般设置为600rpm。该第二控制器还可以与机油压力开关连接，采集机油压力开关状态并发送给第一控制器11 ;第一控制器11还用于根据机油压力开关状态判断发动机是否已启动，也就是当机油压力开关处于断开状态时认定发动机已经启动。通过分析第一控制器11和第二控制器的功能，第一控制器11可以采用车辆控制器(EQJ, Electronic Control Unit),第二控制器可以采用发动机控制器(ECM, EngineControl Module)，在这种情况下，可以采用工程机械中的通用控制器完成低温启动控制功能，以降低成本。第一控制器11与第二控制器通过CAN总线连接。由于工程机械的电源系统电压，与发动机启动的状态也直接相关，本发明实施例的工程机械发动机的启动控制系统还可以设置电源电压检测装置，与第一控制器11连接，用于采集电源12的电压值并发送给第一控制器11 ;第一控制器11还用于根据电压值判断发动机是否已启动，也就是当电源12的电压值超过预设电压值时认定发动机已经启动，该预设电压值可以根据发动机的工作参数设置，一般可以设置为27V。此外，本实施例的工程机械发动机的启动控制系统还可以设置有计时装置。该计时装置与第一控制器11连接，用于在第一控制器11在控制加热开关13闭合时开始计时，并在计时达到预设时间时，向第一控制器11发送加热停止指令，第一控制器11在接收到该加热停止指令时，控制加热开关13断开，从而停止对油路中的燃油进行加热。通过对加热时间进行计时，可以防止因温控单元出现故障而导致加热器14持续对油路中的燃油进行加热。通过计时装置可以进一步提高启动控制系统的安全可靠性。上述计时装置的功能还可以由第一控制器11的内部计时器实现，从而第一控制器11在发出控制加热开关13闭合的信号，自动进行内部计时，并在计时到达预设值时，发出控制加热开关断开的信号，已停止加热，避免了因持续加热造成的能源浪费和安全隐患。以下以本发明实施例的工程机械发动机的启动控制系统在一个挖掘机系统中的应用为例，对启动控制系统进行说明。图2是根据本发明实施例的工程机械发动机的启动控制系统应用于挖掘机的结构示意图，如图所示，该挖掘机发动机的启动控制系统包括:ECM作为第二控制器21、E⑶作为第一控制器11，继电器作为加热开关13，ECM21与E⑶11之间使用CAN总线23方式连接，ECUll通过ECM21获取发动机的转速值、机油压力开关的状态，同时接收发动机的启动控制信号，并实时监控电源电压值。ECUll通过控制输出口对继电器进行控制，该继电器作为加热开关13设置在加热器14和电源12之间，加热器12优选使用温控加热器，设置在燃油供给油路上，该温控加热器12在温度低于4°C时开始加热，并在温度高于17°C时停止加热。为了保证系统的可靠性，在继电器和电源之间还设置有保险装置22，用于在加热器电路故障时，及时切断电源。此外，为了避免因温控功能出现故障导致加热器14持续加热的情况出现，第一控制器11在发出控制加热开关13闭合进行加热的信号，开始计时，并在计时到达预设时间值时，发出控制加热开关断开的信号，从而控制加热停止，该预设时间值可以根据发动机一般启动的时间进行设置，例如30秒或者一分钟。该挖掘机发动机的启动控制系统的工作流程为:ECU检测到发动机的启动控制信号后，判断电源电压、发动机转速、机油压力开关状态三者是否满足发动机未启动的条件，即满足所有以下三种情况:电源电压小于27V，机油压力开关连通、转速小于600rpm，在这种情况下，ECU控制继电器闭合，温控加热器连通电源，此时温控加热器根据燃油的温度决定是否进行加热，另外持续加热时间一般不超过预设时间值，如30秒。从而在低温环境下自动对燃油预热，结合对空气的预热，可以有效地解决发动机启动困难的问题，并消除了发动机的黑烟现象。本发明实施例还提供了一种工程机械发动机的启动控制方法，该工程机械发动机的启动控制方法可以通过本发明上述实施例所提供的任一种工程机械发动机的启动控制系统来执行，并且，该工程机械发动机的启动控制方法可以应用于包括以上启动控制系统的工程机械，图3是根据本发明实施例的工程机械发动机的启动控制系统的示意图，该工程机械发动机的启动控制方法包括:步骤S31，获取发动机的启动控制信号；步骤S32，根据启动控制信号控制加热开关闭合以使设置在燃油供给油路上的加热器接通电源。优选地，在S32之前还可以包括:获取发动机的启动信息；根据启动信息判断发动机是否已启动；在发动机未启动的情况下，执行步骤S31。上述启动信息包括以下一项或多项:电源电压、发动机的转速、机油压力开关状态。也就以下任意一种条件满足时，即认为发动机已经启动完成无需进行燃油预热:发动机转速达到预设转速值，机油压力开关闭合、电源电压超过预设值。本实施例中的加热器还可以利用温度自动进行控制，即感测油路中燃油的温度，分别比较温度与第一预设值以及第二预设值的大小，其中第二预设值大于第一预设值；温度小于第一预设值时控制加热器开始加热；温度大于第二预设值时控制加热器停止加热。另外停止加热的条件还可以包括:持续加热时间不超过预设时间值，也就是加热时间超过预设时间值时，自动停止加热，从而避免防止因温控单元出现故障而导致加热器持续对油路中的燃油进行加热，导致安全隐患和电能浪费。这种情况下，在步骤S32之后，还可以包括:开始计时，并在计时达到预设时间时控制所述加热开关断开。图4是根据本发明实施例的工程机械发动机的启动控制方法应用于挖掘机的控制方法的具体流程图，上述第一预设值设置为4°C，第二预设值设置为17°C，预设电压值设置为27V，预设转速值设置为600rpm，预设时间为30秒，如流程图所示，在检测到发动机的启动控制信号开始后，依次判断电源电压、发动机转速、机油压力开关状态三者是否满足发动机未启动的条件，即电源电压小于27V，机油压力开关连通、转速小于600rpm。在判断发动机未启动的情况下，控制加热开关闭合，在燃油温度小于4°C时，开始加热，在燃油温度大于17°C时，结束加热。同时，加热持续时间不超过30秒。从而在低温环境下自动对燃油预热，结合预热后的空气，可以有效地解决发动机启动困难的问题，并消除了发动机的黑烟现象。本发明的实施例通过在燃油供给油路上设置加热器，将进入发动机的燃油自动进行加热，从而将燃油的温度提高到适合启动的温度范围内，从而发动机在启动过程中避免了低温燃油导致的启动困难，并且提高了燃油的燃烧效率，消除了发动机冒黑烟的现象。显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种工程机械发动机的启动控制系统，其特征在于，包括: 电源； 加热器，设置在燃油供给油路上； 加热开关，设置在所述加热器与所述电源之间； 第一控制器，与所述加热开关连接，用于获取所述发动机的启动控制信号，根据所述启动控制信号控制所述加热开关闭合以使所述加热器接通所述电源，以使所述加热器对所述油路中的燃油进行加热。
2.根据权利要求1所述的工程机械发动机的启动控制系统，其特征在于，所述加热器为温控加热器，所述温控加热器用于感测所述油路中燃油的温度，并在所述温度小于第一预设值时开始加热，在所述温度大于第二预设值时停止加热，其中，所述第二预设值大于所述第一预设值。
3.根据权利要求1所述的工程机械发动机的启动控制系统，其特征在于，所述第一控制器还用于获取发动机的启动信息，根据所述启动信息判断所述发动机是否已启动，并在所述发动机未启动的情况下，根据所述启动控制信号控制所述加热开关闭合以使所述加热器接通所述电源。
4.根据权利要求3所述的工程机械发动机的启动控制系统，其特征在于，还包括第二控制器，与所述第一控制器连接，用于采集所述发动机的转速并发送给所述第一控制器；所述第一控制器还用于根据所述发动机的转速判断所述发动机是否已启动。
5.根据权利要求3所述的工程机械发动机的启动控制系统，其特征在于，还包括第二控制器，与所 述第一控制器连接，用于采集机油压力开关状态并发送给所述第一控制器；所述第一控制器还用于根据所述机油压力开关状态判断所述发动机是否已启动。
6.根据权利要求4或5所述的工程机械发动机的启动控制系统，其特征在于，所述第一控制器为车辆控制器，所述第二控制器为发动机控制器，所述第一控制器与所述第二控制器通过CAN总线连接。
7.根据权利要求3所述的工程机械发动机的启动控制系统，其特征在于，还包括电源电压检测装置，与所述第一控制器连接，用于采集所述电源的电压值并发送给所述第一控制器；所述第一控制器还用于根据所述电压值判断所述发动机是否已启动。
8.根据权利要求1所述的工程机械发动机的启动控制系统，其特征在于，还包括计时装置，与所述第一控制器连接，用于所述第一控制器在控制所述加热开关闭合时开始计时，并在计时达到预设时间时，向第一控制器发送加热停止指令，所述第一控制器还用于根据所述加热停止指令控制所述加热开关断开。
9.一种工程机械发动机的启动控制方法，其特征在于，包括: 获取发动机的启动控制信号； 根据所述启动控制信号控制加热开关闭合以使设置在燃油供给油路上的加热器接通电源，以加热所述油路中的燃油。
10.根据权利要求9所述的工程机械发动机的启动控制方法，其特征在于，在根据所述启动信号控制加热开关闭合之前还包括: 获取所述发动机的启动信息； 根据所述启动信息判断所述发动机是否已启动；在所述发动机未启动的情况下，根据所述启动信号控制所述加热开关闭合以使所述加热器接通电源。
11.根据权利要求9所述的工程机械发动机的启动控制方法，其特征在于，所述启动信息包括以下一项或多项:电源电压、所述发动机的转速、机油压力开关状态。
12.根据权利要求9所述的工程机械发动机的启动控制方法，其特征在于，在根据所述启动控制信号控制加热开关闭合以使设置在燃油供给油路上的加热器接通电源之后还包括: 感测所述油路中燃油的温度， 分别比较所述温度与第一预设值以及第二预设值的大小，其中所述第二预设值大于第一预设值； 所述温度小于第一预设值时控制所述加热器开始加热； 所述温度大于第二预设值时控制所述加热器停止加热。
13.根据权利要求9所述的工程机械发动机的启动控制方法，其特征在于，在根据所述启动控制信号控制加热开关闭合以使设置在燃油供给油路上的加热器接通电源之后还包括: 开始计时，并在计时达到预设时间时控制所述加热开关断开。
全文摘要
本发明提供了一种工程机械发动机的启动控制系统和启动控制方法。该工程机械发动机的启动控制系统包括电源；加热器，设置在燃油供给油路上；加热开关，设置在加热器与电源之间；第一控制器，与加热开关连接，用于获取发动机的启动控制信号，根据启动控制信号控制加热开关闭合以使加热器接通电源，以使加热器对油路中的燃油进行加热。应用本发明的技术方案，通过在燃油供给油路上设置加热器，将进入发动机的燃油自动进行加热，从而将燃油的温度提高到适合启动的温度范围内，从而发动机在启动过程中避免了低温燃油导致的启动困难，并且提高了燃油的燃烧效率，消除了发动机冒黑烟的现象。
文档编号F02N19/04GK103147898SQ20131009813
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月25日 优先权日2013年3月25日
发明者刘海奇, 姚小奇, 张利凤, 王学友, 夏春丽 申请人:中联重科股份有限公司渭南分公司, 中联重科股份有限公司