[發明專利]一種基于狀態機的柴油發動機柵格加熱控制方法

有效

• 申請號: 201611153810.6
• 申請日: 2017-03-30
• 公開（公告）號: CN108661839B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 張蕾;王瑞;王旭昊;于正同;王雅薈
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安航空計算技術研究所
• 主分類號: F02N19/04
• 分類號: F02N19/04;F02M31/04
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

一種基于狀態機的汽車發動機柵格加熱控制方法，將整個加熱過程分為設置狀態、預加熱狀態、曲軸加熱狀態、后加熱狀態及關閉狀態狀態。設置狀態，等待2秒延遲則進入預加熱狀態；在預加熱狀態根據進氣歧管溫度和冷卻液溫度計算初始起動溫度，并根據預加熱溫度插值表插值得到預加熱時間；轉速高于25RPM時，進入曲軸加熱狀態，當初始起動溫度低于?1℃，發動機轉速高于4200RPM時，曲軸加熱有效持續固定時間；當轉速高于600RPM時，進入后加熱狀態，根據溫度來計算后加熱溫度；其次根據后加熱溫度計算后加熱計劃；根據后加熱計劃和后加熱階段，按照后加熱溫度插值表插值得到后加熱時間；按照確定計劃輸出加熱功率；當后加熱階段結束或起動時序結束，進入關閉狀態。

技術領域

本發明屬于汽車發動機控制領域。具體的說是一種汽車發動機柵格加熱的控制方法，用于在發動機起動時，對進氣道進行加熱，改善發動機冷起動的執行，降低冷起動之后白煙的釋放，輔助發動機在寒冷環境下順利起動。

背景技術

柴油發動機噴油時，將柴油噴入汽缸中，使霧狀柴油與汽缸中的壓縮空氣充分混合，形成高溫、高壓的可燃氣體，并自行燃燒。但是，當環境溫度降低時，柴油機燃燒室的溫度也會隨之降低；嚴寒時，柴油的黏度增大，流動性變差，甚至結臘；溫度下降會使蓄電池活性降低，電容量減小，起動力矩也隨之減少；以上三個原因導致柴油發動機在冷起動時，轉速降低，起動困難。

本發明方法，將預熱系統分為五個階段，設置階段、預加熱階段、曲軸加熱階段、后加熱階段和關閉階段。在設置階段，在從上電開始，發動機將在設置狀態保持2s，目的是為了避免在獲取初始的起動溫度輸入之前，上電電流瞬時過大，導致采集的初始起動溫度過高；預加熱階段與現有發動機基本一致，通過硬件裝置加熱，提高了發動機的起動性能；在曲軸加熱階段，當轉速處于25轉到600轉之間，根據進氣歧管溫度和冷卻液溫度作為參考，加熱一定的時間，作為冷起動的輔助；在后加熱階段，當發動機成功起動之后，根據燃油溫度、蓄電池溫度及進氣歧管溫度作為參考，繼續進行加熱，幫助完成燃燒過程，減少白煙釋放；在關閉階段，當電池的電壓將低、加熱時間超限或燃油總量超限時，關閉柵格加熱功能。

發明內容

本發明方法，依賴硬件系統的結構，使用一個輸出驅動來控制柵格加熱，硬件結構如圖1所示。

柵格加熱狀態劃分為設置狀態、預加熱狀態、曲軸加熱狀態、后加熱狀態和關閉狀態，參見圖2，。

1、設置狀態

從上電開始，發動機將在設置狀態保持2s，之后將柵格加熱狀態切換至預加熱狀態。在設置狀態預留的這個短時間的延遲，是為了避免在獲取初始的起動溫度輸入之前，上電電流瞬時過大，導致采集的初始起動溫度過高。

在設置狀態需要計算預加熱階段使用的初始起動溫度。初始起動溫度由進氣歧管溫度和冷卻液溫度共同決定，初始起動溫度公式(1)。

StartupTmptr＝min{[CoolantTmptr*Weight+ChargeTmptr*(1-Weight)],-18}…(1)

其中StartupTmptr表示初始起動溫度，CoolantTmptr表示冷卻液溫度，ChargeTmptr表示進氣歧管溫度，Weight表示權值，函數min()表示取最小值。

2、預加熱狀態

預加熱，是在發動機起動之前，完成對進氣空氣的加熱。預加熱狀態的加熱時間，由初始起動溫度按照圖3插值得到。在預加熱狀態中，加熱器將輸出100％的熱量，并點亮起動進行中的燈，提醒駕駛員此刻不能進行起動。

當首次起動過程失敗，會再次進入預加熱狀態，若先前預加熱時間超過15s，則設置預加熱時間為15s，這個功能主要是為了讓操作者可通過轉動鑰匙開關，來延長預加熱時間，同時防止由于持續的加熱，導致電池電量耗盡。

3、曲軸加熱狀態