一种大功率密度柴油机油电热协同控制进气预热方法

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，尤其是涉及一种大功率密度柴油机油电热协同控制进气预热方法。

背景技术

在电控柴油机的起动过程中，可通过进气加温方式来改变燃料的着火条件和降低起动转矩，以达到迅速可靠起动柴油机的目的。因此研究进气加温方法对电控柴油机起动过程的影响，对于提高柴油机任务响应，提高柴油机起动性能具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种大功率密度柴油机油电热协同控制进气预热方法，以改善柴油机起动过程。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种大功率密度柴油机油电热协同控制进气预热方法，包括以下步骤：

S1、将预热控制的工作状态分为自检状态、初始化状态、前热状态、等待状态、后热状态、休眠状态、吹扫状态和结束状态，每个工作状态对应一种执行器工况模式，当满足步骤S2至步骤S17的各个条件时，各个工作状态之间进行相互转换；

S2、判断执行器自检完成，是，则自检状态转变为初始化状态，否则保持自检状态；

S3、判断，平原状态-10℃≤冷却液温度≤30℃，或高原状态-10℃≤冷却液温度≤40℃，是，则初始化状态转变为前热状态，否，则保持初始化状态；

S4、判断前热状态的工况时间是否≥40s，是，则前热状态转变为等待状态，否，则保持前热状态；

S5、判断转速是否＞50r/min，且判断等待状态时间是否＜120s，是，则等待状态转变为后热状态，否，则保持等待状态；

S6、判断转速是否≤50r/min，且判断起动次数是否≤2次，是，则后热状态转变为等待状态，否，则保持后热状态；

S7、判断等待状态起动时间是否≥120s，且判断转速是否≤50r/min，是，则等待状态转变为休眠状态，否，则保持等待状态；

S8、判断CAN通讯是否故障，是，则前热状态转变为休眠状态，否，则保持前热状态；

S9、判断CAN通讯是否故障，是，则后热状态转变为休眠状态，否，则保持后热状态；

S10、判断转速＞50r/min，是，则休眠状态转变为前热状态，否，则保持休眠状态；

S11、判断执行器是否故障，是，则等待状态转变为结束状态，否，则保持等待状态；

S12、判断执行器是否故障，或者判断是否满足一号条件，是，则初始化状态转变为结束状态，否，则保持初始化状态；

S13、判断CAN通讯是否故障，是，则初始化状态转变为休眠状态，否，则保持初始化状态；

S14、判断执行器是否故障，或者点火失败次数＞2次，或者起动次数＞2次，是，则后热状态转变为结束状态，否，则保持后热状态。

S15、判断点火失败次数≤2次，是，则后热状态转变为前热状态，否，则保持后热状态。

S16、判断是否满足二号条件，是，则后热状态转变为吹扫状态，否，则保持后热状态。

S17、判断吹扫状态时间是否≥30s，是，则吹扫状态转变为结束状态，否，则保持吹扫状态。

进一步的，在步骤S6中的起动次数判定条件：转速＞50r/min，即起动1次。

进一步的，在步骤S14中的点火失败次数判定条件：后热状态时间≥20s(可标定)后，进气温度＜(冷却液温度+10℃)，即点火失败1次。

进一步的，在步骤S12中的所述一号条件满足包括以下步骤：

A1、判断平原状态，且冷却液温度是否＞30℃，是，则满足一号条件，否，则执行步骤A2；

A2、判断高原状态，且冷却液温度是否＞40℃，是，则满足一号条件，否，则执行步骤A3；

A3、判断冷却液温度是否＜-10℃，是，则满足一号条件，否，则执行步骤A4；

A4、判断转速是否＞1500r/min，是，则满足一号条件，否，则不满足一号条件。

进一步的，在步骤S14中的所述二号条件满足包括以下步骤：

B1、判断转速是否≥1500r/min，且判断转速时间是否≥3s，是，则满足二号条件，否，则执行步骤B2；

B2、判断点火失败次数是否＞2次，是，则满足二号条件，否，则执行步骤B3；

B3、判断点火是否成功，且判断平原状态、冷却液温度是否＞30℃，且判断冷却液温度时间是否＞3min，是，则满足二号条件，否，则执行步骤B4；

B4、判断点火是否成功，且判断高原状态、冷却液温度是否＞40℃，且判断冷却液温度时间是否＞3min，是，则满足二号条件，否，则执行步骤B5；

B5、判断起动次数是否＞2次，是，则满足二号条件，否，则不满足二号条件。

进一步的，在步骤S1中的所述自检状态对应的执行器工况模式为：电热塞、风机、供油阀、电磁泵进行开路、短路自检。

进一步的，在步骤S1中的所述初始化状态对应的执行器工况模式为：电热塞关闭、风机关闭、供油阀关闭、电磁泵关闭。

进一步的，在步骤S1中的所述前热状态对应的执行器工况模式为：电热塞打开、风机关闭、供油阀关闭、电磁泵关闭。

进一步的，在步骤S1中的所述等待状态对应的执行器工况模式为：电热塞打开、风机关闭、供油阀使能、电磁泵关闭。

进一步的，在步骤S1中的所述后热状态对应的执行器工况模式为：电热塞打开、风机打开、供油阀使能、电磁泵打开。

进一步的，在步骤S1中的所述休眠状态对应的执行器工况模式为：电热塞关闭、风机关闭、供油阀关闭、电磁泵关闭。

进一步的，在步骤S1中的所述吹扫状态对应的执行器工况模式为：电热塞关闭、风机打开、供油阀关闭、电磁泵关闭。

进一步的，在步骤S1中的所述结束状态对应的执行器工况模式为：电热塞关闭、风机关闭、供油阀关闭、电磁泵关闭。

相对于现有技术，本发明所述的一种大功率密度柴油机油电热协同控制进气预热方法具有以下优势：

本发明所述的一种大功率密度柴油机油电热协同控制进气预热方法，通过获取冷却液温度、进气温度、转速、高平原状态、CAN通信故障状态和执行故障状态，考虑柴油机运行工况，控制进气加温分别处于自检、初始化、前热、等待、后热、休眠、吹扫和结束状态下，根据柴油机运行条件和起动需求，控制电热塞、风机、供油阀、电磁泵执行部件处于不同的工况模式，在低温环境下，将少量电池电能转为热能，采用燃烧雾化燃油的方式预热进气，达到迅速起动柴油机的目的。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的进气加温工作状态转变示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

名词解释：

缺省值：默认选项(c)，又称缺省值，是一种计算机术语，指在无决策者干预情况下，对于决策或应用软件、计算机程序的系统参数的自动选择。默认选项的设计可以在用户不须决策的状况下就可以基础地使用上述的软件与程序。

如图1所示，一种大功率密度柴油机油电热协同控制进气预热方法，包括以下步骤：

该控制方法将进气加温分为8个不同的工作状态：自检状态、初始化状态、前热状态、等待状态、后热状态、休眠状态、吹扫状态和结束状态，当满足如下条件时，进行各状态间的转变：

1)当满足条件：“自检完成”；“自检状态”转变为“初始化状态”；

2)当满足条件：“初始化状态”工况时间≥1s且“-10℃≤冷却液温度≤30℃(在本实施例里，当处于高原地区时，冷却液温度≤40℃)”；“初始化状态”转变为“前热状态”；

3)当满足条件：“前热状态”工况时间≥40s(缺省值，也可人工标定)；“前热状态”转变为“等待状态”；

4)当满足条件：“转速＞50r/min(缺省值，也可人工标定)”且“等待状态时间＜120s”；“等待状态”转变为“后热状态”；

5)当满足条件：“转速≤50r/min”且“起动次数

6)当满足条件：“等待状态起动时间≥120s(缺省值，也可人工标定)”且“转速≤50r/min”；“等待状态”转变为“休眠状态”；

7)当满足条件：“CAN通讯故障”；“前热状态”转变为“休眠状态”；

8)当满足条件：“CAN通讯故障”；“后热状态”转变为“休眠状态”；

9)当满足条件：“转速＞50r/min(缺省值，也可人工标定)”；“休眠状态”转变为”前热状态”；

10)当满足条件：“执行器故障”；“等待状态”转变为“结束状态”；

11)当满足条件：“执行器故障”或“满足以下条件之一：‘冷却液温度＞35℃(当处于高原地区时，冷却液温度＞45℃)’或‘冷却液温度＜-10℃’或‘转速＞1500r/min’”；“初始化状态”转变为“结束状态”；

12)当满足条件：“CAN通讯故障”；“初始化状态”转变为“休眠状态”；

13)当满足条件：“执行器故障”或“点火失败次数＞2次”或“起动次数

14)当满足条件：“执行器故障”；“休眠状态”转变为“结束状态”；

15)当满足条件：“点火失败次数≤2次”；“后热状态”转变为“前热状态”；

16)当满足条件：“转速≥1500r/min(持续大于1500)且维持3s后”或“点火成功，且冷却液温度＞35℃(当处于高原地区时，冷却液温度＞45℃)且维持3min后”；“后热状态”转变为“吹扫状态”；

17)当满足条件：“吹扫状态”工况时间≥30s(缺省值，也可人工标定)；“吹扫状态”转变为“结束状态”；

(2)在进气加温处于不同的工作状态下，电热塞、风机、供油阀、电磁泵执行部件处于不同的工况模式，具体要求如下：

1)自检状态，执行器工况：根据电热塞、风机、供油阀、电磁泵工作特性，执行上电、断电自检；约束条件：自检完成后执行后续处理。

2)初始化状态，执行器工况：电热塞关闭、风机关闭、供油阀关闭、电磁泵关闭；约束条件：上电持续1s后执行后续处理。

3)前热状态，执行器工况：电热塞打开、风机关闭、供油阀关闭、电磁泵关闭；约束条件1：时长默认40s(缺省值，也可人工标定)；约束条件2：电热塞输出功率由供电电源电压确定。

4)等待状态，执行器工况：电热塞打开、风机关闭、供油阀使能、电磁泵关闭；约束条件1：时长默认120s(缺省值，也可人工标定)；约束条件2：电热塞输出功率由供电电源电压确定；约束条件3：供油阀是否打开由电磁泵喷油所需燃油压力确定。

5)后热状态，执行器工况：电热塞打开、风机打开、供油阀使能、电磁泵打开；约束条件1：电热塞按20s(通电)+3s(断电)+20s(通电)+3s(断电)…，循环执行；约束条件2：进入后热状态后，风机延时3s(缺省值，也可人工标定)开启；约束条件3：电热塞输出功率由供电电源电压确定；约束条件4：风扇转速由供电电源电压确定；约束条件5：供油阀是否打开由电磁泵喷油所需燃油压力确定。

6)休眠状态，执行器工况：电热塞关闭、风机关闭、供油阀关闭、电磁泵关闭；

7)吹扫状态，执行器工况：电热塞关闭、风机打开、供油阀关闭、电磁泵关闭；约束条件1：风扇转速由供电电源电压确定。

8)结束状态，执行器工况：电热塞关闭、风机关闭、供油阀关闭、电磁泵关闭。

本发明的优势：

通过获取冷却液温度、进气温度、转速、高平原状态、CAN通信故障状态和执行故障状态，考虑柴油机运行工况，控制进气加温分别处于自检、初始化、前热、等待、后热、休眠、吹扫和结束状态下，根据柴油机运行条件和起动需求，控制电热塞、风机、供油阀、电磁泵执行部件处于不同的工况模式，在低温环境下，将少量电池电能转为热能，采用燃烧雾化燃油的方式预热进气，达到迅速起动柴油机的目的。

实施例1

(1)根据冷却液温度、进气温度、转速、高平原状态、CAN通信故障状态和执行故障状态，控制进气加温处于不同的工作状态：自检、初始化、前热、等待、后热、休眠、吹扫和结束状态。

系统默认进入”自检状态”状态，此状态持续5s，完成系统自检，进气加温工作状态转变见图1，状态间的转换条件如下：

1)当满足条件：“完成系统自检”；

状态转变：“自检状态”转变为“初始化状态”；

2)当满足条件：“初始化状态”工况时间≥1s且“-10℃≤冷却液温度≤30℃(高原40℃)”；

状态转变：“初始化状态”转变为“前热状态”；

3)当满足条件：“前热状态”工况时间≥40s”；

状态转变：“前热状态”转变为“等待状态”

4)当满足条件：“转速＞50r/min(缺省值，可标定)”且“等待状态时间＜120s”；

状态转变：“等待状态”转变为“后热状态”

5)当满足条件：“转速≤50r/min”且“起动次数

状态转变：“后热状态”转变为“等待状态”

6)当满足条件：“等待状态起动时间≥120s(缺省值，可标定)”且“转速≤50r/min”；

状态转变：“等待状态”转变为“休眠状态”

7)当满足条件：”CAN通讯故障”；

状态转变：“前热状态”转变为“休眠状态”

8)当满足条件：”CAN通讯故障”；

状态转变：“后热状态”转变为“休眠状态”

9)当满足条件：“转速＞50r/min(缺省值，可标定)”；

状态转变：“休眠状态”转变为”前热状态”

10)当满足条件：“执行器故障”；

状态转变：“等待状态”转变为“结束状态”

11)当满足条件：“执行器故障”或“满足以下条件之一：‘冷却液温度＞35℃(高原下45℃)’或‘冷却液温度＜-10℃’或‘转速＞1500r/min’”；

状态转变：“初始化状态”转变为“结束状态”

12)当满足条件：”CAN通讯故障”；

状态转变：“初始化状态”转变为“休眠状态”

13)当满足条件：“执行器故障”或“点火失败次数＞2次”或“起动次数

状态转变：“后热状态”转变为“结束状态”。

14)当满足条件：“执行器故障”；

状态转变：“休眠状态”转变为“结束状态”；

15)当满足条件：“点火失败次数≤2次”；

状态转变：“后热状态”转变为“前热状态”；

16)当满足条件：“转速≥1500r/min(持续大于1500)且维持3s后”或“点火成功，且冷却液温度＞35℃(当处于高原地区时，冷却液温度＞45℃)且维持3min后”；

状态转变：“后热状态”转变为“吹扫状态”；

17)当满足条件：“吹扫状态”工况时间≥30s(缺省值，也可人工标定)；

状态转变：“吹扫状态”转变为“结束状态”；

(2)根据柴油机工作特性与起动需要，在进气加温处于不同的工作状态(自检状态、初始化状态、前热状态、等待状态、后热状态、休眠状态、吹扫状态和结束状态)下，控制电热塞、风机、供油阀、电磁泵执行部件处于不同的工况模式，具体内容如下：

1)自检状态，执行器工况：根据电热塞、风机、供油阀、电磁泵工作特性，执行上电、断电自检；

约束条件：自检完成后执行后续处理。

2)初始化状态，执行器工况：电热塞关闭、风机关闭、供油阀关闭、电磁泵关闭；

约束条件：上电持续1s后执行后续处理。

3)前热状态，执行器工况：电热塞打开、风机关闭、供油阀关闭、电磁泵关闭；

约束条件1：时长默认40s(缺省值，也可人工标定)；

约束条件2：电热塞输出功率由供电电源电压确定。

4)等待状态，执行器工况：电热塞打开、风机关闭、供油阀使能、电磁泵关闭；

约束条件1：时长默认120s(缺省值，也可人工标定)；

约束条件2：电热塞输出功率由供电电源电压确定；

约束条件3：供油阀是否打开由电磁泵喷油所需燃油压力确定。

5)后热状态，执行器工况：电热塞打开、风机打开、供油阀使能、电磁泵打开；

约束条件1：电热塞按20s(通电)+3s(断电)+20s(通电)+3s(断电)…，循环执行；

约束条件2：进入后热状态后，风机延时3s(缺省值，也可人工标定)开启；

约束条件3：电热塞输出功率由供电电源电压确定；

约束条件4：风扇转速由供电电源电压确定；

约束条件5：供油阀是否打开由电磁泵喷油所需燃油压力确定。

6)休眠状态，执行器工况：电热塞关闭、风机关闭、供油阀关闭、电磁泵关闭；

7)吹扫状态，执行器工况：电热塞关闭、风机打开、供油阀关闭、电磁泵关闭；

约束条件1：风扇转速由供电电源电压确定。

8)结束状态，执行器工况：电热塞关闭、风机关闭、供油阀关闭、电磁泵关闭。

注释说明

注1：起动次数：转速＞50r/min，认为起动1次；

注2：执行器故障，包含：电热塞、风机、供油阀、电磁泵故障

注3：点火失败次数：进入后热状态时长≥20s(可标定)后，进气温度＜(冷却液温度+温升10℃(可标定))，认为点火失败1次。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。