一种应用于高原地区的发动机余热回收启动系统和方法

本发明涉及发动机预热启动的，尤其涉及一种应用于高原地区的发动机余热回收启动系统和方法。

背景技术：

1、高原地区的空气稀薄，氧气含量较低，气压较小，温度波动较大。传统的发动机系统在高原地区常常面临以下问题：功率下降：由于空气稀薄，氧气供应减少，导致传统发动机系统的燃烧效率下降，从而降低了输出功率，影响了车辆的性能表现。易于过热：在高原地区，发动机往往需要承受更高的工作负荷，但较低的气压会导致冷却效率下降，容易引发过热问题，进而对发动机的健康稳定性产生负面影响。高原启动困难：由于气压低，高原地区的发动机启动困难，特别是在冷启动情况下。需要采用专门的启动系统来提高启动成功率。

2、目前大多数主机厂采用发动机自带预热系统对发动机油液进行预热，无法稳定提供稳定能源加热油液，造成高海拔等地区启车困难。并且对于燃油车来说，汽油发动机燃料燃烧所产生的热量由冷却水带走的占到了30％～45％，由排气带走的占到了15％～30％，余项占10％～15％，排气能量中的百分比约为50％～70％，随着发动机负荷和转速的提高，这一比例将显著增大。

技术实现思路

1、鉴于上述现有高寒发动机存在的温度过低，不易启动的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明目的是提供一种应用于高原地区的发动机余热回收启动方法，其目的在于降低发动机因为过冷无法开启现象的发生。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种应用于高原地区的发动机余热回收启动方法，此方法包括，

4、发动机启动之前，首先通过控制单元接收温度传感器信号判断油液温度；

5、判断yd是否大于yb，其中yd为当前油液温度，yb为发动机油液可启动温度；

6、若是，则继续通过控制单元监测发动机内当前环境压力和环境温度；

7、若py大于pb，pw大于pd，则启动发动机，其中py为当前环境压力，pb为当前环境温度；

8、若py小于pb，pw大于pd，则启动增压涡轮进行补压；

9、若py大于pb，pw小于pd，则启动电加热器提高环境温度，直至符合发动机启动条件；

10、若否，则通过控制单元检测储热器温度，若储热器温度满足油液预热条件，则开启油液循环系统，并启动电加热器，控制装置持续检测发动机油液温度，直至满足启动所需温度；若储热器温度不满足油液预热条件，则启动电加热器持续加热油温，直至满足启动所需温度。

11、本发明所要解决的另一个问题在于：现有的发动机排气余热无法重复利用。

12、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种应用于高原地区的发动机余热回收启动系统，其应用于上述的应用于高原地区的发动机余热回收启动方法，包括，

13、加热增压装置，包括进气换热器、增压涡轮、电加热器和压缩机，所述压缩机与发动机连接，所述增压涡轮连接在压缩机上，所述进气换热器和电加热器均连接于发动机进气管上；

14、余热发电装置，包括蒸发器、再热器、循环泵、储液罐、冷凝器、膨胀机、发电机和铅蓄电池，所述蒸发器和再热器互相连接，所述循环泵通过管道与蒸发器和再热器连接，所述储液罐的两端分别与循环泵和冷凝器连接，所述膨胀机连接于蒸发器、再热器上，其另一端与发电机和铅蓄电池电性连接；

15、所述蒸发器和再热器均与进气换热器连接；

16、油加热装置，包括油路换热器、堆积床储热器、油液系统和油液泵，所述油路换热器与再热器连接，所述堆积床储热器与蒸发器和再热器连通，所述油液系统和油液泵均与堆积床储热器连接；

17、控制装置，包括控制单元和控制阀，所述控制单元和加热增压装置、余热发电装置和油加热装置连接，所述控制阀安装于辅助管道上。

18、作为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统所述的一种优选方案，其中：所述控制单元包括温度压力传感器、开关执行器、转速传感器和转矩传感器；

19、所述温度压力传感器监测油箱内油温、环境温度和环境压力，所述转速传感器和转矩传感器实时监测发动机功率；

20、所述开关执行器通过温度压力传感器对加热增压装置、余热发电装置和油加热装置进行调节。

21、作为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统所述的一种优选方案，其中：发动机启动前基于温度和海拔，调节所述增压涡轮功率，所述再热器排气通过进气换热器对进入进气管的空气进行加热，发动机进气加热时，所述电加热器以最大功率提升加热效率。

22、作为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统所述的一种优选方案，其中：所述堆积床储热器和油液泵构成储热单元(a)，所述再热器排出热量经过油路换热器将热量储存在堆积床储热器中。

23、作为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统所述的一种优选方案，其中：所述发动机转速范围为800r/min～3000r/min，所述发动机转速范围包括中转速和高转速，所述中转速范围为800r/min～1200r/min，此范围内发动机为怠速运行和低功率运行状态；

24、所述高转速范围为1200r/min～3000r/min，此范围内发动机为中高功率运行状态。

25、作为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统所述的一种优选方案，其中：发动机开启时，通过发动机排气口安装的温度传感器实时监测尾气温度，判断pf是否大于ph，其中pf为发动机尾气温度，ph为余热回收标准温度；

26、若是，则通过控制阀控制尾气经过进气换热器进入蒸发器内；

27、若否，则通过控制阀控制尾气排出到大气中。

28、作为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统所述的一种优选方案，其中：所述控制单元实时监测与蒸发器相连的膨胀机出口温度，判断pc是否大于pe，其中pc为膨胀机出口温度，pc是否大于pe为二次余热回收标准温度；

29、若是，则通过控制阀控制余热进入再热器内；

30、若否，则通过控制阀控制余热从蒸发器排气旁路排入空气预热器中。

31、作为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统所述的一种优选方案，其中：所述储液罐中液态工质经循环泵加压后进入蒸发器中吸收发动机的排气余热，液态工质进入膨胀机中推动其输出轴转动，带动发电机发电，所述铅蓄电池储存电力，且所述铅蓄电池为所述增压涡轮和电加热器供电。

32、作为本发明应用于高原地区的发动机余热回收启动系统所述的一种优选方案，其中：当油液温度达到发动机启动的额定温度后，所述电加热器持续运行。

33、本发明的有益效果：

34、1、解决了高原地区发动机启动面临的空气气压低、温度低的问题。

35、2、在进气加热方式和油液加热方式上采用了热－热和电－热补偿的方案，可以有效地提高发动机启动效率。

36、3、在发动机进气增压上采用电动辅助涡轮。

37、4、通过控制装置400充分利用排气特性控制蒸发器和再热器组成的发电系统，以驱动电动辅助增压涡轮工作。

38、5、控制装置400可以灵活根据温度和压力传感器数据控制电加热器和辅助增压涡轮的介入以弥补发动机各工况下的需求。