车辆发动机的燃油加热方法及装置和车辆发动机系统与流程

本发明涉及车辆，尤其涉及一种车辆发动机的燃油加热方法、一种车辆发动机的燃油加热装置、一种车辆发动机系统和一种车辆。

背景技术：

1、随着汽车制造技术的飞速发展，汽车占有率急剧增加，越来越多的人享受到了汽车带来的方便。汽车工业的发展，一方面给人们的生产生活带来极大的便利，另一方面也造成了发动机排放的增加，严重威胁到生态环境和人体健康。据大量调查数据显示，汽车尾气是造成大气污染的主要原因，它不仅破坏了生态环境，而且给人类健康带来危害。汽车发动机的减排工作必须得到高度重视，加强发动机的减排技术研究与分析，提高减排效率，从而有效保护生态环境，为人们提供良好的生存环境，促进可持续发展。

2、2023年7月1日，轻型车排放法规正式进入国6b阶段，国6b排放法规无论从限值还是测试方法规程都对尾气排放提出了更加严苛的要求。在三元催化器的帮助下，发动机产生的大部分气态污染物在经过各种化学反应之后最终会以co2、n2、水蒸气等形式排入到大气中。一般当催化器达到其起燃温度以后，其污染物转化效率可以达到90％-95％以上。但是在催化器达到其工作温度前的这一阶段，由于催化器的转化效率较低，将有大量气态污染物排入到大气中。因此催化器起燃前这一过程中的排放物情况直接决定了车辆的排放水平。大量试验表明，催化器起燃之前的冷机启动阶段排放量占总的尾气排放量的60％以上，而在此阶段，除了使催化器快速起燃之外，最有效的措施就是通过控制手段降低发动机机内的原始排放。

3、燃油雾化对启动过程的排放性能有重大影响，主要是燃油的蒸发和雾化性。低温时燃油粘度和密度增大，使流动性变差，蒸发、雾化不良，致使大部分燃油以液态存在于气缸内，加之喷油压力低，使喷油的雾化质量变得很差，从而影响混合气的形成，造成混合气过稀。缸内直喷增加喷油压力虽然可以部分解决冷启动过程的雾化问题，但同时又带来成本的巨大增加，气道低喷射压力条件下实现良好的低温雾化性能一直是内燃机设计师不断追求的目标。

4、相关技术中，为了使低温燃油更快的雾化，工程师通常从有下几种方式：

5、1.预热燃油：通过提前加热燃油，燃油加热后再从喷油器喷出，可以降低其粘度，改善雾化效果，但可能需要额外的加热设备，从而增加能耗，并且对密闭管路中燃油加热有热失控风险。

6、2.使用高压喷油器：采用具有较高压力的喷油器可产生细小的燃油雾滴，从而改善燃油在低温条件下的雾化效果，但这种方法需要考虑喷油器的结构设计和成本问题。

7、3.使用添加剂：向燃油中添加特定的添加剂，如溶剂、界面活性剂等，可以改变燃油的物化性质，提高其低温雾化能力，但添加剂会污染环境以及影响发动机的使用寿命。

8、4.优化喷油系统：通过改进喷油器的结构、喷孔设计以及喷油策略等，可以提高燃油雾化效果，但这种方法需要对发动机系统进行较大的改进，成本较高。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种车辆发动机的燃油加热方法，能够在传统车辆冷启动阶段和行驶过程中以及混动车辆的发动机介入时，控制加热模块对喷油器喷出的燃油进行加热，有效改善雾化效果，达到促进低温燃油雾化以促进燃烧，提升排温的目的，防止排气温度过低从而影响排放，且工程实现容易，成本低，能够有效避免密闭管路中燃油加热带来的热失控风险，提升整车安全性，并且能够同时适用于传统发动机和混动发动机。

2、本发明的第二个目的在于提出一种车辆发动机的燃油加热装置。

3、本发明的第三个目的在于提出一种车辆发动机系统。

4、本发明的第四个目的在于提出一种车辆。

5、为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种车辆发动机的燃油加热方法，所述发动机内设有至少一个加热模块，用于对所述发动机的燃油进行加热，所述方法包括：在所述车辆为混合动力车辆且所述发动机介入或处于介入前的预设时间内、或者所述车辆为非混合动力车辆且所述车辆启动的情况下，获取所述发动机的进气温度和排气温度，并根据所述进气温度和所述排气温度对所述至少一个加热模块进行控制；和/或，在所述车辆为非混合动力车辆且所述车辆运行的情况下，获取所述发动机的排气温度和工作状态，并根据所述排气温度和工作状态对所述至少一个加热模块进行控制。

6、根据本发明实施例的车辆发动机的燃油加热方法，在车辆为混合动力车辆且发动机介入或处于介入前的预设时间内、或者车辆为非混合动力车辆且车辆启动时，首先获取发动机的进气温度和排气温度，然后根据进气温度和排气温度对至少一个加热模块进行控制；和/或，在车辆为非混合动力车辆且车辆运行时，首先获取发动机的排气温度和工作状态，然后根据排气温度和工作状态对至少一个加热模块进行控制。由此，该方法能够在传统车辆冷启动阶段和行驶过程中以及混动车辆的发动机介入时，控制加热模块对喷油器喷出的燃油进行加热，有效改善雾化效果，达到促进低温燃油雾化以促进燃烧，提升排温的目的，防止排气温度过低从而影响排放，且工程实现容易，成本低，能够有效避免密闭管路中燃油加热带来的热失控风险，提升整车安全性，并且能够同时适用于传统发动机和混动发动机。

7、另外，根据本发明上述实施例的车辆发动机的燃油加热方法，还可以具有如下的附加技术特征：

8、根据本发明的一个实施例，所述根据所述进气温度和所述排气温度对所述至少一个加热模块进行控制，包括：根据所述进气温度采用第一控制策略对所述至少一个加热模块进行控制；获取第一控制时长，并确定所述排气温度是否大于预设排气温度阈值；在所述排气温度小于等于所述预设排气温度阈值且所述第一控制时长大于等于预设时长阈值的情况下，采用第二控制策略对所述至少一个加热模块进行控制。

9、根据本发明的一个实施例，所述至少一个加热模块包括第一加热模块和第二加热模块，且所述第一加热模块的加热效果大于所述第二加热模块的加热效果，所述根据所述进气温度采用第一控制策略对所述至少一个加热模块进行控制，包括：在所述进气温度大于第一预设进气温度阈值的情况下，控制所述第一加热模块和所述第二加热模块处于停止加热状态；在所述进气温度大于第二预设进气温度阈值且小于等于所述第一预设进气温度阈值的情况下，控制所述第一加热模块采用第一加热功率进行加热；在所述进气温度大于第三预设进气温度阈值且小于等于所述第二预设进气温度阈值的情况下，控制所述第一加热模块采用所述第一加热功率进行加热和控制所述第二加热模块采用第二加热功率进行加热；在所述进气温度小于等于所述第三预设进气温度阈值的情况下，控制所述第一加热模块采用第三加热功率进行加热和控制所述第二加热模块采用所述第二加热功率进行加热，或者控制所述第一加热模块采用所述第一加热功率进行加热和控制所述第二加热模块采用第四加热功率进行加热；其中，所述第三加热功率大于所述第一加热功率，所述第四加热功率大于所述第二加热功率。

10、根据本发明的一个实施例，所述采用第二控制策略对所述至少一个加热模块进行控制，包括：控制所述第一加热模块采用所述第三加热功率进行加热和控制所述第二加热模块采用所述第四加热功率进行加热；获取第一加热时长，并确定所述排气温度是否大于预设排气温度阈值；在所述第一加热时长大于等于预设加热时长阈值或所述排气温度大于所述预设排气温度阈值的情况下，控制所述第一加热模块和所述第二加热模块处于停止加热状态。

11、根据本发明的另一个实施例，所述至少一个加热模块包括第三加热模块，所述根据所述进气温度采用第一控制策略对所述至少一个加热模块进行控制，包括：在所述进气温度大于第四预设进气温度阈值的情况下，控制所述第三加热模块处于停止加热状态；在所述进气温度大于第五预设进气温度阈值且小于等于所述第四预设进气温度阈值的情况下，控制所述第三加热模块采用第五加热功率进行加热；在所述进气温度小于等于所述第五预设进气温度阈值的情况下，控制所述第三加热模块采用第六加热功率进行加热；其中，所述第六加热功率大于所述第五加热功率。

12、根据本发明的一个实施例，所述采用第二控制策略对所述至少一个加热模块进行控制，包括：控制所述第三加热模块采用所述第六加热功率进行加热；获取第二加热时长，并确定所述排气温度是否大于预设排气温度阈值；在所述第二加热时长大于等于预设加热时长阈值或所述排气温度大于所述预设排气温度阈值的情况下，控制所述第三加热模块处于停止加热状态。

13、根据本发明的一个实施例，所述根据所述排气温度和工作状态对所述至少一个加热模块进行控制，包括：确定所述排气温度是否大于预设排气温度阈值；在所述排气温度小于等于所述预设排气温度阈值的情况下，若所述发动机未运行，则控制所述发动机运行，并采用第三控制策略对所述至少一个加热模块进行控制；获取第二控制时长，并确定所述排气温度是否大于所述预设排气温度阈值；在所述排气温度小于等于所述预设排气温度阈值且所述第二控制时长大于等于预设时长阈值的情况下，采用第四控制策略对所述至少一个加热模块进行控制。

14、根据本发明的一个实施例，所述至少一个加热模块包括第一加热模块和第二加热模块，且所述第一加热模块的加热效果大于所述第二加热模块的加热效果，所述采用第三控制策略对所述至少一个加热模块进行控制，包括：控制所述第一加热模块采用第一加热功率进行加热，并控制所述第二加热模块采用第二加热功率进行加热。

15、根据本发明的一个实施例，所述采用第四控制策略对所述至少一个加热模块进行控制，包括：控制所述第一加热模块采用第三加热功率进行加热和控制所述第二加热模块采用第四加热功率进行加热；其中，所述第三加热功率大于所述第一加热功率，所述第四加热功率大于所述第二加热功率；获取第三加热时长，并确定所述排气温度是否大于预设排气温度阈值；在所述第三加热时长大于等于预设加热时长阈值或所述排气温度大于所述预设排气温度阈值的情况下，控制所述第一加热模块和所述第二加热模块处于停止加热状态。

16、根据本发明的一个实施例，所述至少一个加热模块包括第三加热模块，所述采用第三控制策略对所述至少一个加热模块进行控制，包括：控制所述第三加热模块采用第五加热功率进行加热。

17、根据本发明的一个实施例，所述采用第四控制策略对所述至少一个加热模块进行控制，包括：控制所述第三加热模块采用第六加热功率进行加热；其中，所述第六加热功率大于所述第五加热功率；获取第四加热时长，并确定所述排气温度是否大于预设排气温度阈值；在所述第四加热时长大于等于预设加热时长阈值或所述排气温度大于所述预设排气温度阈值的情况下，控制所述第三加热模块处于停止加热状态。

18、根据本发明的一个实施例，所述第一加热模块为对应所述发动机的进气门设置的进气门加热模块，所述第二加热模块为对应所述发动机的进气道设置的进气道加热模块。

19、根据本发明的一个实施例，所述第三加热模块为对应所述发动机的进气门设置的进气门加热模块、或者对应所述发动机的进气道设置的进气道加热模块。

20、根据本发明的一个实施例，所述获取所述发动机的进气温度和排气温度，包括：通过进气温度传感器或环境温度传感器获取所述发动机的进气温度；通过排气温度传感器或所述发动机的排温模型获取所述发动机的排气温度。

21、为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种车辆发动机的燃油加热装置，所述发动机内设有至少一个加热模块，用于对所述发动机的燃油进行加热，所述装置包括：获取模块，用于获取所述发动机的进气温度和排气温度；控制模块，用于在所述车辆为混合动力车辆且所述发动机介入或处于介入前的预设时间内、或者所述车辆为非混合动力车辆且所述车辆启动的情况下，根据所述进气温度和所述排气温度对所述至少一个加热模块进行控制；和/或，在所述车辆为非混合动力车辆且所述车辆运行的情况下，获取所述发动机的工作状态，并根据所述排气温度和所述工作状态对所述至少一个加热模块进行控制。

22、根据本发明实施例的车辆发动机的燃油加热装置，获取模块，用于获取发动机的进气温度和排气温度，控制模块在车辆为混合动力车辆且发动机介入或处于介入前的预设时间内、或者车辆为非混合动力车辆且车辆启动的情况下，根据进气温度和排气温度对至少一个加热模块进行控制；和/或，在车辆为非混合动力车辆且车辆运行的情况下，获取发动机的工作状态，并根据排气温度和工作状态对至少一个加热模块进行控制。由此，该装置能够在传统车辆冷启动阶段和行驶过程中以及混动车辆的发动机介入时，控制加热模块对喷油器喷出的燃油进行加热，有效改善雾化效果，达到促进低温燃油雾化以促进燃烧，提升排温的目的，防止排气温度过低从而影响排放，且工程实现容易，成本低，能够有效避免密闭管路中燃油加热带来的热失控风险，提升整车安全性，并且能够同时适用于传统发动机和混动发动机。

23、为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种车辆发动机系统，包括：发动机，所述发动机内设有至少一个加热模块，用于对所述发动机的燃油进行加热；控制器，所述控制器用于执行程序，以实现上述的车辆发动机的燃油加热方法，以控制所述至少一个加热模块对所述发动机的燃油进行加热。

24、根据本发明实施例的车辆发动机系统，通过上述的车辆发动机的燃油加热方法，能够在传统车辆冷启动阶段和行驶过程中以及混动车辆的发动机介入时，控制加热模块对喷油器喷出的燃油进行加热，有效改善雾化效果，达到促进低温燃油雾化以促进燃烧，提升排温的目的，防止排气温度过低从而影响排放，且工程实现容易，成本低，能够有效避免密闭管路中燃油加热带来的热失控风险，提升整车安全性，并且能够同时适用于传统发动机和混动发动机。

25、为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种车辆，包括上述的车辆发动机的燃油加热装置，或者上述的车辆发动机系统。

26、根据本发明实施例的车辆，通过上述的车辆发动机的燃油加热装置或者车辆发动机系统，能够有效改善雾化效果，达到促进低温燃油雾化以促进燃烧，提升排温的目的，防止排气温度过低从而影响排放，且工程实现容易，成本低，并且能够提升整车安全性。

27、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。