用于甲醇发动机的冷启动系统、控制方法、控制系统及车辆与流程

1.本发明涉及甲醇混动车辆的冷启动方法，具体涉及一种用于甲醇发动机的冷启动系统、控制方法、控制系统及车辆。


背景技术：

2.甲醇燃料的汽化潜热约为汽油的4倍，甲醇燃料汽化形成混合气体时需要吸收大量热，当温度较低时，甲醇发动机燃料难以雾化附着在进气管道上，导致混合气过稀无法实现发动机的启动。
3.目前具备市场化应用的甲醇发动机冷启动技术主要有甲醇燃料蒸发预热和进气电加热技术，上述方法均需要单独设置加热的辅助系统来解决该问题，造成车辆系统硬件的改造和设计成本较高。
4.公开号为cn 114109689a的中国专利公开一种甲醇发动机冷起动控制方法、控制系统，其进气总管加热器设置在进气总管外部，用于为进气总管内的气体进行加热，进气歧管加热器设置在进气歧管外，为进气歧管内的气体进行加热，冷却液加热器为冷却系统内流通的冷却液进行加热，然后加热后的冷却液在发动机机体内的冷却液流道内流通，从而加热发动机机体；该专利通过多个加热辅助系统实现对甲醇发动机的预热，增加了设计成本。


技术实现要素：

5.本发明目的在于解决目前甲醇混动车辆冷启动需要设置加热的辅助系统导致车辆硬件增加、设计成本高的技术问题，提出一种用于甲醇发动机的冷启动系统、控制方法、控制系统及车辆。
6.本发明提供的技术方案为：
7.一种用于甲醇发动机的冷启动系统，其特殊之处在于：包括循环管路、甲醇发动机、离合器、驱动电机、散热器及电子节温器；
8.所述甲醇发动机、离合器及驱动电机沿动力传导方向依次设置，所述驱动电机用于与变速箱连接；
9.所述循环管路包括电机出口段、散热器入口段、散热器出口段、甲醇发动机入口段、甲醇发动机管路段、电机入口段及电机管路段；电机出口段的一端与电子节温器的输入端相接，另一端与电机管路段的出口相接，散热器入口段的一端和甲醇发动机入口段的一端分别与电子节温器的两个输出端相接，散热器入口段的另一端与散热器的入口相接，甲醇发动机入口段的另一端与甲醇发动机管路段的入口相接；散热器的出口通过散热器出口段与甲醇发动机管路段的入口相接，甲醇发动机管路段的出口通过电机入口段与电机管路段的入口相接；
10.所述循环管路形成第一循环流路和第二循环流路，第一循环流路中冷却液经过驱动电机、电子节温器进入甲醇发动机，用于利用驱动电机工作过程中产生的余热加热冷却
液，进而加热甲醇发动机；第二循环流路中冷却液经过驱动电机、电子节温器、散热器进入甲醇发动机，用于冷却液达到预设待冷却温度时对冷却液进行冷却。进一步地，所述甲醇发动机管路段的入口处设置有泵轮，用于加快进入甲醇发动机管路段冷却液的流动速度。
11.本发明还提供一种用于甲醇发动机的冷启动控制方法，其特殊之处在于，采用上述用于甲醇发动机的冷启动系统，包括以下步骤：
12.s1、启动驱动电机，在纯电模式下运行，读取当前甲醇发动机的温度t1，与预设启动温度t0比较，若t1＜t0，进入步骤s2；若t1≥t0，进入步骤s3；
13.s2、通过电子节温器控制冷却液在第一循环流路中运行，将驱动电机产生的热量由冷却液吸收用于加热甲醇发动机，直至甲醇发动机的温度t2，且t2≥t0，进入步骤s3；
14.s3、运行甲醇发动机冷启动程序，控制离合器与驱动电机结合，采用驱动电机拖动甲醇发动机转动，用于实现甲醇发动机打火启动，若甲醇发动机打火启动成功，则冷启动程序结束；若甲醇发动机打火启动未成功，则进入步骤s4；
15.s4、重复冷启动程序
16.s4.1控制离合器与驱动电机分离，采用驱动电机在纯电模式下继续运行，预设运行时长为t1；
17.s4.2当运行时长大于等于t1，再次进行甲醇发动机冷启动程序；
18.若再次进行甲醇发动机冷启动程序操作成功，则冷启动程序结束；
19.若再次进行甲醇发动机冷启动程序操作未成功，且重复冷启动次数小于等于预设次数，则返回步骤s4.1，直至甲醇发动机打火启动成功；若返回步骤s4.1的次数大于预设次数，仍未成功，则放弃冷启动程序，进行故障检查。
20.进一步地，步骤s4中，甲醇发动机打火启动成功后，冷却液仍然在第一循环流路中流通，当冷却液温度大于等于t3时，t3为预设待冷却温度且t3＞t2，控制电子节温器切换冷却液进入散热器入口段，开启第二循环流路，经过散热器将甲醇发动机和驱动电机产生的热量带走。
21.进一步地，步骤s4.2中，所述预设次数为3-5次。
22.进一步地，步骤s1中，预设启动温度t0为18
–
25℃。
23.进一步地，步骤s4中，预设运行时长为t1为2
–
4min。
24.本发明还提供一种用于甲醇发动机的冷启动控制系统，其特殊之处在于：包括存储器和处理器，所述存储器内存储有控制程序，所述控制程序被所述处理器执行时用于实现上述甲醇发动机的冷启动控制方法。
25.本发明还提供一种车辆，其特殊之处在于：包括上述用于甲醇发动机的冷启动控制系统。
26.本发明的有益效果：
27.1、本发明通过电子节温器和循环管路的设置，并通过驱动电机拖动甲醇发动机启动的控制方法，可有效缓解甲醇发动机冷启动问题，相比其他甲醇发动机冷启动技术不用单独设置一个加热的辅助系统，改造和设计成本较低。
28.2、本发明提供的甲醇发动机的冷启动控制方法提升了甲醇发动机的冷启动性能，扩展了甲醇燃料在运输行业的应用范围，减少对石油进口产品的依赖。
附图说明
29.图1为本发明用于甲醇发动机的冷启动系统实施例示意图；
30.图2为本发明用于甲醇发动机的冷启动控制方法实施例流程图。
31.附图标记如下：
32.1-循环管路，101-电机出口段，102-散热器入口段，103-散热器出口段，104-甲醇发动机入口段，105-甲醇发动机管路段，106-电机入口段，2-甲醇发动机，3-离合器，4-驱动电机，5-散热器，6-泵轮，7-电子节温器，8-变速箱。
具体实施方式
33.参见图1，本实施例提供一种用于甲醇发动机的冷启动系统，该系统包括循环管路1、甲醇发动机2、离合器3、驱动电机4、散热器5及电子节温器7。
34.所述甲醇发动机2、离合器3及驱动电机4沿动力传导方向依次设置，所述驱动电机4用于与变速箱8连接。
35.循环管路1包括电机出口段101、散热器入口段102、散热器出口段103、甲醇发动机入口段104、甲醇发动机管路段105、电机入口段106及电机管路段；电机出口段101的一端与电子节温器7的输入端相接，另一端与电机管路段的出口相接，散热器入口段102的一端和甲醇发动机入口段104的一端分别与电子节温器7的两个输出端相接，散热器入口段102的另一端与散热器5的入口相接，甲醇发动机入口段104的另一端与甲醇发动机管路段105的入口相接；散热器5的出口通过散热器出口段103与甲醇发动机管路段105的入口相接，甲醇发动机管路段105的出口通过电机入口段106与电机管路段的入口相接；甲醇发动机管路段105的入口处设置有泵轮6，用于加快进入甲醇发动机管路段105冷却液的流动速度。
36.循环管路1组成第一循环流路和第二循环流路，第一循环流路包括依次首尾相接的电机管路段、电机出口段101、电子节温器7、甲醇发动机入口段104、甲醇发动机管路段105及电机入口段106，用于利用驱动电机4工作过程中产生的余热加热冷却液，进而加热甲醇发动机2；第二循环流路包括依次首尾相接的电机管路段、电机出口段101、散热器入口段102、散热器5、散热器出口段103、甲醇发动机管路段105及电机入口段106，用于冷却液达到预设待冷却温度时对冷却液进行冷却。
37.以并联甲醇混动车辆在低温环境启动时为例，甲醇发动机2受低温环境影响，机体温度也较低，甲醇发动机2喷射的燃料难以雾化，混合气过稀将难以实现甲醇发动机2的启动；发动机低温启动前，整车控制系统通过控制电子节温器7使冷却液在发动机、电机组成的第一循环流路中流通，并联甲醇混动车辆首先在纯电模式下起步和加速，利用驱动电机4工作过程中产生的余热加热冷却液，冷却液在第一循环流路中流通，甲醇发动机2机体的温度也逐渐被加热提高。
38.纯电模式下运行过程中，当甲醇发动机2完成预热满足预设启动温度要求后，整车控制系统控制离合器3接合，通过驱动电机4拖动甲醇发动机2进行启动打火，驱动电机4功率较大，并且驱动过程中通过闭合离合器3拖动甲醇发动机2启动，能够提供充足的功率克服甲醇发动机2启动过程中的摩擦阻力，并保证足够的打火次数，通过该冷启动控制方法可进一步提高甲醇发动机2在低温环境下的冷启动性能。
39.发动机冷启动完成后，随着驱动系统的运行工作，当冷却液温度达到预设待冷却
温度或者驱动系统过热需要冷却散热时，整车控制系统控制电子节温器7改变冷却液流向，使冷却液在散热器5、甲醇发动机2和驱动电机4组成的第二循环流路中流通。
40.整车控制器控制电子节温器7改变冷却液流向实现第一循环流路和第二循环流路两种冷却循环流路。第一循环流路可满足低温环境下甲醇发动机2启动前对发动机机体的预热需求，有助于甲醇发动机2启动时喷射的甲醇燃料汽化。第二循环流路可满足车辆持续运行过程中动力系统的散热需求。本实施例通过增加电子节温器7和冷却系统设计，并通过驱动电机4拖动甲醇发动机2启动的控制方法，可有效缓解甲醇发动机2冷启动问题，相比其他甲醇发动机2冷启动技术不用单独设置一个加热的辅助系统，改造和设计成本较低。
41.参见图2，上述用于甲醇发动机的冷启动系统的控制过程，包括以下步骤：
42.s1、启动驱动电机4，在纯电模式下运行，此时离合器3与驱动电机4分离，甲醇发动机2处于停机状态，车辆通过驱动电机4驱动工作运行；读取当前甲醇发动机2的温度t1，与预设启动温度t0比较，预设启动温度t0为18
–
25℃；若t1＜t0，进入步骤s2；若t1≥t0，进入步骤s3；其中，甲醇发动机2内部设置有温度传感器，温度传感器可用于采集甲醇发动机2的内部温度。
43.s2、通过电子节温器7控制冷却液从a到c方向流动，实现在第一循环流路中运行，驱动电机4工作过程中产生的热量被冷却液吸收，冷却液依次经电机管路段、电机出口段101、电子节温器7、甲醇发动机入口段104、甲醇发动机管路段105、电机入口段106，冷却液在甲醇发动机2与驱动电机4连通的第一循环流路中流通，甲醇发动机2机体的温度被预热提高；直至甲醇发动机2的温度t2，且t2≥t0，进入步骤s3；
44.s3、运行甲醇发动机2冷启动程序，控制离合器3与驱动电机4结合，采用驱动电机4拖动甲醇发动机2转动，用于实现甲醇发动机2打火启动，若甲醇发动机2打火启动成功，则完成冷启动程序，由甲醇发动机2提供动力带动变速箱8运行；若甲醇发动机2打火启动未成功，则进入步骤s4；
45.s4、重复冷启动程序
46.s4.1控制离合器3与驱动电机4分离，采用驱动电机4在纯电模式下继续运行，预设运行时长为t1，预设运行时长为t1为2
–
4min；
47.s4.2当运行时长大于等于t1且当前甲醇发动机2温度大于等于t0时，再次进行甲醇发动机2冷启动程序；
48.若再次进行甲醇发动机2冷启动程序操作成功，则冷启动程序结束；
49.若再次进行甲醇发动机2冷启动程序操作未成功，且重复冷启动次数小于预设次数，则返回步骤s4.1，直至甲醇发动机2打火启动成功，进入步骤s5；若返回步骤s4.1的次数大于5次，仍未成功，则放弃冷启动程序，进行故障检查。
50.s5、甲醇发动机2打火启动成功后的一段时间内，冷却液仍然在第一循环流路中流通，当冷却液温度大于等于t3，t3为预设待冷却温度且t3＞t2，控制电子节温器7切换冷却液冷却液从a到b方向流动，进入散热器入口段102，开启第二循环流路，此时甲醇发动机2、电机工作过程中产生的热量被冷却液吸收，冷却液依次经首尾相接的电机管路段、电机出口段101、散热器入口段102、散热器5、散热器出口段103、甲醇发动机管路段105及电机入口段106，冷却液在甲醇发动机2、散热器5与驱动电机4连通的第二循环流路中流通，冷却液温度通过散热器5被降低，实现对动力系统部件的散热需求。
51.本发明还提供一种用于甲醇发动机的冷启动控制系统，该控制系统包括存储器和处理器，存储器内存储有控制程序，控制程序被处理器执行时用于实现上述甲醇发动机的冷启动控制方法；本发明还提供一种包括上述用于甲醇发动机的冷启动控制系统的车辆。