一种发动机进气预热分段控制方法及工程机械与流程

1.本发明涉及工程机械技术领域，涉及一种发动机进气预热分段控制方法及工程机械。


背景技术：

2.目前，在寒冷的环境，发动机启动前一般会进气预热，常见的预热方式是采用加热电阻丝对进气歧管中的空气加热；实施方法是利用预热开关手动控制或通过预热控制器自动控制预热继电器线圈，继而蓄电池通过预热继电器主触点向加热电阻丝提供电源，完成进气预热过程。
3.现有挖掘机有的配置带预热功能的点火开关，发动机启动前如果需要进气预热操作时，驾驶员会手动打开预热开关，根据自身的经验积累，人工控制预热继电器连续工作时间，完成加热电阻丝进气预热过程。继而进行发动机启动操作。
4.还有的挖掘机配置预热控制器，驾驶员打开点火开关后，预热控制器会自动采集环境温度，根据控制器存储的加热方案，控制预热继电器的持续通路，完成加热电阻丝进气预热过程。继而进行发动机启动操作。
5.当驾驶员手动控制预热继电器时，需要具有丰富的操作经验，控制好预热时间。如果预热时间不够，可能会启动不成功，需要再次进气加热；如果单次预热时间过长，造成加热过渡。因预热时电流会达到100安培以上，长时间大电流通过，会造成电气线路过热；同时进气加热室温度增高，也会对进气胶管产生高温损伤等危害；另外在预热过程中，控制预热继电器的持续通路，蓄电池持续大电流放电，会增加对蓄电池的电量消耗，降低蓄电池端电压，影响后续发动机启动操作。
6.预热控制器自动控制操作时，一般会设定一个门槛温度，当环境温度高于此温度时，不会进行启动前的预热，可以直接启动发动机。当环境温度低于此温度时，预热控制器根据控制器存储的加热方案，自动控制预热继电器的通断，完成加热电阻丝进气预热过程。此种控制方法对不同的环境温度均采用同一个加热方案(即在不同的温度下，预热时间是相同的)，同样可能会出现加热过渡，增加对蓄电池的电量消耗，降低蓄电池端电压，影响后续发动机启动操作。


技术实现要素：

7.针对现有技术的不足，本发明提供了一种发动机进气预热分段控制方法及工程机械，能够控制有效预热时间，减少持续大电流放电对蓄电池的电量消耗，维持发动机启动时蓄电池端电压。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.第一方面，一种发动机进气预热分段控制方法，预热继电器的输出电压采用pwm控制方式来对工程机械进行进气预热控制，所述pwm控制方式为按照占空比对输出电压进行调整，进而调整电流大小，得到不同的电阻丝加热功率，再结合加热周期，完成工程机械的
进气预热过程。
10.结合第一方面，进一步地，根据所述占空比将预热过程分为加热启动区和加热稳定区；当占空比为100％时，定义为加热启动区；当占空比低于100％时，定义为加热稳定区；在所述加热启动区阶段，提供100％输出电压来加热电阻丝以达到全功率运行，以便最快提升温度；在所述加热稳定区阶段，减小工作电流，直至加热的进气温度达到预设的发动机启动温度，完成整个预热过程。
11.需要说明的是：进气温度为发动机进气歧管中空气温度，因执行完加热稳定区阶段的预热，进气温度自然也就达到了预设的发动机启动温度，故，关于上述“直至加热的进气温度达到预设的发动机启动温度”就是指按照本发明的分段控制法执行完加热稳定区阶段。
12.结合第一方面，进一步地，根据需加热的电阻功率对所述加热稳定区进行分段，每段具有不同的占空比。
13.结合第一方面，进一步地，所述加热启动区为第一加热阶段p1，将所述加热稳定区分为若干个加热阶段，分别为第二加热阶段p2、第三加热阶段p3
……
，依次类推，加热稳定区的各加热阶段对应的占空比依次分别为a％、b％
……
，依次类推，其中,100％》a％》b％》
……
》0。
14.结合第一方面，进一步地，将所述加热稳定区分为3个加热阶段，分别为第二加热阶段p2、第三加热阶段p3以及第四加热阶段p4，对应的占空比分别为a％、b％以及c％，其中,100％》a％》b％》c％》0。
15.结合第一方面，进一步地，将进气温度设置为若干个温度区间，以若干个温度区间为横轴或纵轴，以加热启动区和加热稳定区为纵轴或横轴，根据需加热的电阻功率制定加热周期控制表，根据采样的环境温度t，查询加热周期控制表确定预热继电器各个加热阶段的实施周期时间，依次经过四个加热阶段，最后完成整个预热过程。
16.结合第一方面，进一步地，加热周期控制表中的加热周期数据来源于工作人员经过多组进气加热试验得到，具体为：工作人员在工程机械生产出来后，根据工程机械中需加热的电阻功率，通过n组进气加热操作试验后，记录下的不同环境温度下，不同加热阶段下的加热时间，通过试验数据的对比和能效计算后，得到最佳加热周期。
17.结合第一方面，进一步地，预设5个环境温度阈值，分别为第一阈值t0、第二阈值t1、第三阈值t2、第四阈值t3以及第五阈值t4，得到5个温度分区，即当t≤t0时，为第一温度分区s1；当t0＜t≤t1时，为第二温度分区s2；当t1＜t≤t2时，为第三温度分区s3；当t2＜t≤t3时，为第四温度分区s4；当t3＜t≤t4时，为第五温度分区s5；其中，t0＜t1＜t2＜t3＜t4。
18.结合第一方面，进一步地，本发明的发动机进气预热分段控制方法包括以下步骤：
19.采集环境温度t；
20.将采集的环境温度t与第五阈值t4进行比较；
21.若环境温度t大于第五阈值t4，即发动机的进气温度达到预设的发动机启动温度，发动机不需要进行进气预热，直接启动发动机；
22.若环境温度t小于第五阈值t4，发动机需要进行进气预热，根据t所在的温度分区，查询加热周期控制表确定预热继电器各个加热阶段的实施周期时间，依次经过第一加热阶
段及加热稳定区中的各加热阶段，最后完成整个预热过程。
23.结合第一方面，进一步地，发动机通过温度传感器采集环境温度。
24.第二方面，本发明提出了一种工程机械，采用上述的发动机进气预热分段控制方法对发动机进行进气预热。
25.与现有技术相比，本发明提供了一种发动机进气预热分段控制方法及工程机械，具备以下有益效果：
26.(1)本发明的分段控制方法，能够控制有效预热时间，减少持续大电流放电对蓄电池的电量消耗，维持发动机启动时蓄电池端电压。
27.(2)本发明的工程机械，当柴油发动机需要进行进气预热时，通过对比加热周期控制表，可以在不同的环境温度下动态调整预热执行过程，达到较好的启动预热效果，减少持续大电流放电对蓄电池的电量消耗，维持发动机启动所需蓄电池端电压，延长蓄电池的使用寿命。
28.(3)本发明的分段控制方法尤其适用于挖掘机的发动机进气预热。
附图说明
29.图1为本发明一些实施例提供的分段控制方法流程图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以还包括不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
32.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
33.如图1所示，本发明提出了一种发动机进气预热分段控制方法，预热继电器的输出电压采用pwm控制方式来对工程机械进行进气预热控制，pmw控制方式为按照占空比对输出电压进行调整，进而调整电流大小，得到不同的电阻丝加热功率，再结合加热周期，完成工程机械的进气预热过程。
34.在本实施例的一种具体实施方式中，根据占空比将预热过程分为加热启动区和加热稳定区；当占空比为100％时，定义为加热启动区；当占空比低于100％时，定义为加热稳定区；在加热启动区阶段，提供100％输出电压来加热电阻丝以达到全功率运行，以便最快提升温度；在加热稳定区阶段，减小工作电流，执行完加热稳定区阶段的预热，整个预热过程完成。
35.在本实施例的一种具体实施方式中，根据需加热的电阻功率对加热稳定区进行分段，每段具有不同的占空比。
36.在本实施例的一种具体实施方式中，加热启动区为第一加热阶段p1，将加热稳定区分为若干个加热阶段，分别为第二加热阶段p2、第三加热阶段p3
……
，依次类推，加热稳定区的各加热阶段对应的占空比依次分别为a％、b％
……
，依次类推，其中,100％》a％》b％》
……
》0。
37.在本实施例的一种具体实施方式中，将加热稳定区分为3个加热阶段，分别为第二加热阶段p2、第三加热阶段p3以及第四加热阶段p4，对应的占空比分别为a％、b％以及c％，其中,100％》a％》b％》c％》0，如表1所示。
38.表1预热继电器pwm控制加热阶段分区表
39.占空比100％a％b％c％加热阶段p1p2p3p4
40.在本实施例的一种具体实施方式中，100％》a％》b％》c％》30％，且a、b以及c为小99且大于30的整数，依次减小。
41.在本实施例的一种具体实施方式中，将进气温度设置为若干个温度区间，以若干个温度区间为横轴或纵轴，以加热启动区和加热稳定区为纵轴或横轴，根据需加热的电阻功率制定加热周期控制表，根据采样的环境温度t，查询加热周期控制表确定预热继电器各个加热阶段的实施周期时间，依次经过四个加热阶段，最后完成整个预热过程。
42.在本实施例的一种具体实施方式中，预设5个环境温度阈值，分别为第一阈值t0、第二阈值t1、第三阈值t2、第四阈值t3以及第五阈值t4，得到5个温度分区，即当t≤t0时，为第一温度分区s1；当t0＜t≤t1时，为第二温度分区s2；当t1＜t≤t2时，为第三温度分区s3；当t2＜t≤t3时，为第四温度分区s4；当t3＜t≤t4时，为第五温度分区s5；如表2所示。
43.表2环境温度分区表
44.环境温度t≤t0t0＜t≤t1t1＜t≤t2t2＜t≤t3t3＜t≤t4温度分区s1s2s3s4s5
45.在本实施例的一种具体实施方式中，t0、t1、t2、t3、t4的温度范围在－40℃至0℃之间，依次增加。
46.以表2中5个环境温度分区为横轴，以表1中4个加热阶段为纵轴，制定加热周期控制表，如表3所示。
47.表3加热周期控制表
[0048][0049]
本发明的发动机进气预热分段控制方法包括以下步骤：
[0050]
采集环境温度t；
[0051]
将采集的环境温度t与第五阈值t4进行比较；
[0052]
若环境温度t大于第五阈值t4，即发动机的进气温度达到预设的发动机启动温度，发动机不需要进行进气预热，直接启动发动机；
[0053]
若环境温度t小于第五阈值t4，发动机需要进行进气预热，查询表2以及表3，查找表2的得到对应的温度分区，比如此时t1＜环境温度t≤t2，温度分区代号对应为s3，然后对照表3找到温度分区s3对应的各加热阶段周期依次为t13、t23、t33、t43；
[0054]
加热继电器以pwm控制形式开始工作，先执行p1(占空比为100％)阶段，持续周期为t13，接着执行p2(占空比为a％)阶段，持续周期为t23；接着执行p3(占空比为b％)阶段，持续周期为t33；然后执行p4(占空比为c％)阶段，持续周期为t43，至此，此轮进气加热流程结束。
[0055]
在本实施例的一种具体实施方式中，发动机通过温度传感器采集环境温度。
[0056]
本发明还提出了一种工程机械，采用本发明的发动机进气预热分段控制方法对发动机进行进气预热。
[0057]
需要说明的是，在本技术中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0058]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。