特种越野车应急启动系统及控制方法
阅读说明：本技术 特种越野车应急启动系统及控制方法 (Emergency starting system and control method for special cross-country vehicle ) 是由 杨威 杨国超 付华芳 蔡小红 吴安平 于 2021-09-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种特种越野车应急启动系统,包括并联的车载蓄电池、超级电容,还包括可拆卸连接的应急电源,所述超级电容和应急电源均电连接有油路除气系统、缸内预热系统和进气预热系统,还包括可拆卸连接的应急启动控制器；本发明还公开了一种特种越野车应急启动系统的控制方法,车辆上电后,控制应急电源和/或超级电容给启动电源回路供电,依次先后开启油路除气系统、缸内预热系统和进气预热系统,当完成油路除气、缸内预热和进气预热后,提示驾驶员启动发动机。本发明可以在超低温环境下实现快速启动。(The invention discloses an emergency starting system of a special off-road vehicle, which comprises a vehicle-mounted storage battery, a super capacitor and an emergency power supply, wherein the vehicle-mounted storage battery and the super capacitor are connected in parallel, the emergency power supply is detachably connected, and the super capacitor and the emergency power supply are both electrically connected with an oil way degassing system, an in-cylinder preheating system and an air inlet preheating system; the invention also discloses a control method of the emergency starting system of the special off-road vehicle, after the vehicle is electrified, the emergency power supply and/or the super capacitor are controlled to supply power to the starting power supply loop, the oil path degassing system, the cylinder preheating system and the air inlet preheating system are sequentially started, and after the oil path degassing, the cylinder preheating and the air inlet preheating are completed, a driver is prompted to start the engine. The invention can realize quick start in an ultralow temperature environment.)
技术领域
本发明涉及汽车启动技术领域，具体地指一种特种越野车应急启动系统及控制方法。
背景技术
目前我国特种越野车大部分为柴油车，根据国内低温分布特点，提出了-41℃的快速启动要求，但限于国内技术现状，需要花近半小时的预热过程，才能满足冷启动要求。而且随着轮式战车和装甲车的技术渗入，更是对低温要求提到了-43℃，在战场环境如何减少启动准备时间将是决定战术反击以及战斗胜利的关键。
现有冷启动方式主要为燃油液体加热，不仅需要增加一套异常笨重的燃油液体加热系统，而且需要加热20-30分钟，才能预热发动机水路，达到启动准备条件，在军事运用时，极大限制了车辆快速反应能力。
其二，现有预热系统不仅需要水路加热，还需要大容量低温型车载蓄电池，在车辆启动后，车载蓄电池容量冗余很多，不利于车辆轻量化，车载蓄电池在多次大电流放电后基本上都会致命性损坏。
其三，采用便携式启动电源时，只能用电源夹子夹在车载蓄电池桩头上，而车载蓄电池正负极桩头较近，容易造成短路打火现象，也会对车载蓄电池产生致命性损伤，甚至产生火灾。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种特种越野车应急启动系统及控制方法，该系统及方法可以实现超低温快速应急启动。
为实现上述目的，本发明提供一种特种越野车应急启动系统，包括并联的车载蓄电池和超级电容，还包括与启动电源回路可拆卸连接的应急电源，所述超级电容和应急电源均电连接有油路除气系统、缸内预热系统和进气预热系统，还包括与CAN总线可拆卸连接的应急启动控制器；
所述应急启动控制器用于控制应急电源和/或超级电容给启动电源回路供电，以及控制油路除气系统、缸内预热系统和进气预热系统的开闭。
进一步地，所述应急启动控制器还用于，当检测到车辆上电后，控制应急电源和超级电容给启动电源回路供电，并依次先后开启油路除气系统、缸内预热系统和进气预热系统，当检测到完成油路除气、缸内预热和进气预热后，提示驾驶员启动发动机。
进一步地，还包括与超级电容和应急启动控制器均连接的电容控制器，所述电容控制器用于在接收到充电指令时，断开车载蓄电池与超级电容的连接，并给超级电容充电，还用于在接收到应急启动指令时，将超级电容接入启动电源回路。
进一步地，所述油路除气系统包括燃油箱，所述燃油箱出油口并联着电动除气泵和单向阀的一端，所述电动除气泵和所述单向阀的另一端串联有油水分离粗虑器、低压泵、油水分离精滤器、高压泵、喷油共轨管和喷油嘴。
进一步地，所述缸内预热系统包括设置在气缸壁内的缸内预热加热器和与缸内预热加热器串联的缸内预热指示灯。
进一步地，所述进气预热系统包括设置在进气通道内的进气预热加热器和与进气预热加热器串联的进气预热指示灯。
本发明还提供一种基于上述所述的特种越野车应急启动系统的控制方法，车辆上电后，首先给超级电容充满电，然后控制应急电源和超级电容给启动电源回路供电，依次先后开启油路除气系统、缸内预热系统和进气预热系统，当完成油路除气、缸内预热和进气预热后，提示驾驶员启动发动机。
进一步地，超级电容间歇性地给启动电源回路供电。
进一步地，所述超级电容的供电过程包括依次连续的第一供电阶段、第一停止阶段、第二供电阶段、第二停止阶段和第三供电阶段。
进一步地，所述第一停止阶段结束时完成油路除气，所述第二停止阶段结束时完成缸内预热。
进一步地，当完成油路除气之后开启缸内预热系统，当完成缸内预热后开启进气预热系统。
进一步地，当完成发动机的启动后，控制应急电源和车载蓄电池并联供电。
本发明的有益效果：在超低温环境下实现快速启动。本发明在超低温环境下进行冷启动时，通过外接应急启动控制器控制应急电源和超级电容同时给油路除气系统、缸内预热系统和进气预热系统供电，依次先后完成油路除气、缸内预热和进气预热，大大提高了气缸的温度以及燃烧效率，缩短了发动机的启动时间；此外由于超级电容主要提供瞬时大功率放电，超级电容采用间歇性供电，这样可以延长超级电容的放电时间并足以支撑整个启动时间，进一步地缩发动机的启动时间。
附图说明
图1为本发明应急启动系统结构示意图。
图2为油路除气系统的结构示意图。
图3为本发明控制方法的流程图。
图中各部件标号如下：应急启动控制器100、应急电源200、车载蓄电池300、超级电容400、电容控制器500、油路除气系统600、燃油箱601、电动除气泵602、单向阀603、油水分离粗虑器604、低压泵605、油水分离精滤器606、高压泵607、喷油共轨管608、喷油嘴609、回油压力调节阀610、缸内预热系统700、进气预热系统800、启动机900。
具体实施方式
下面具体实施方式用于对本发明的权利要求技术方案作进一步的详细说明，便于本领域的技术人员更清楚地了解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下面具体的实施例。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。
如图1所示，一种特种越野车应急启动系统，包括启动电源回路，启动电源回路中连接有、启动机、车载蓄电池300、超级电容400、油路除气系统600、缸内预热系统700和进气预热系统800，应急电源200通过车辆副启动插座连接到启动电源回路中，车载蓄电池300和超级电容400为并联。应急电源200只有在车载蓄电池馈电或者低温下应急启动时才接入到启动电源回路中，方便拆卸。
应急启动系统还包括与CAN总线通过外接OBD接口连接的应急启动控制器100，通过CAN总线获取和发送车辆控制信号，还包括与超级电容400和应急启动控制器100均通讯连接的电容控制器500。应急启动控制器100只有在车载蓄电池馈电或者低温下应急启动时才接入到CAN总线中，方便拆卸。
应急启动控制器100用于控制应急电源200和/或超级电容400给启动电源回路供电，以及控制油路除气系统600、缸内预热系统700和进气预热系统800的开闭。
电容控制器500用于在接收到整车控制器发出的充电指令时，断开车载蓄电池300与超级电容400的连接，通过电容控制器500内置的DC/DC模块给超级电容400充电，还用于在接收到应急启动控制器100发出的应急启动指令时，将超级电容400接入启动电源回路中。
作为一种优选的实施例，应急启动控制器100还用于，当检测到车辆上电后，控制应急电源200和超级电容400给启动电源回路供电，并依次先后开启油路除气系统600、缸内预热系统700和进气预热系统800，当检测到完成油路除气、缸内预热和进气预热后，提示驾驶员启动发动机。
作为一种优选的实施例，油路除气系统600包括燃油箱601，燃油箱出油口并联着电动除气泵602和单向阀603的一端，电动除气泵602和单向阀603的另一端串联有油水分离粗虑器604、低压泵605、油水分离精滤器606、高压泵607、喷油共轨管608和喷油嘴609，喷油共轨管还分别通过回油管路连接到燃油箱的入口，回油管路上串联有回油压力调节阀610。当开启油路除气系统时，燃油经过电动除气泵依次进行粗虑和精滤，将燃油中的空气过滤掉，最后进入喷油共轨管以及喷油管中；当关闭油路除气系统时，系统中的燃油无法从单向阀中回流到燃油箱的出口。由于车辆长期在极低温环境中放置，燃油管路中各个连接处的接口由于热胀冷缩会导致出现微小的缝隙，从而导致燃油管路中混入空气，含有空气的燃油在喷入气缸燃烧时会增大气缸燃烧时的空燃比从而降低燃烧效率，导致发动机启动困难，因此在喷油之前通过油路除气系统将燃油中的控制除掉可以提高气缸的燃烧效率，有利于发动机的快速启动。
作为一种优选的实施例，缸内预热系统700包设置在气缸壁内的缸内预热加热器和与缸内预热加热器串联的缸内预热指示灯。当开启缸内预热系统时，缸内预热指示灯亮，缸内预热加热器给气缸壁进行加热，可以快速的提高气缸温度和点火燃烧时的环境温度，从而提高燃油在气缸中的燃烧效率，从而缩短启动时间。
作为一种优选的实施例，进气预热系统800包括设置在进气通道内的进气预热加热器和与进气预热加热器串联的进气预热指示灯。当开启进气预热系统时，进气预热指示灯，进气预热加热器给进气通道中的空气进行快速加热，由于空气比热容远小于燃油，因此进气预热比燃油预热要快速，更快速地提高燃烧效率，从而缩短启动时间。
如图2所示，上述的特种越野车应急启动系统的控制过程如下：
当车辆在极低温环境中放置一段时间后，车载蓄电池面临着馈电的风险，且极低温环境下依靠车在蓄电池启动发动机会大大损伤车在蓄电池的使用寿命，因此首先将应急电源通过车辆副启动插座连接到启动电源回路中，并将应急启动控制器100通过外接OBD接口连接到CAN总线中。
当车辆上电后，首先应急启动控制器100控制应急电源200或者车载蓄电池给超级电容400充满电，然后通过应急启动控制器100控制应急电源200和超级电容400给启动电源回路供电，并首先开启油路除气系统600，2min之后认为油路除气已经完成、然后再开启缸内预热系统700，再过2min之后认为气缸温度已经达到目标温度，完成缸内预热，然后再开启进气预热系统800，再过1min之后认为进气温度已经达到目标温度，完成进气预热，此时应急启动控制器100发出蜂鸣声提示驾驶员启动发动机。
作为一种优选的实施例，超级电容400在整个启动过程中间歇性地给启动电源回路供电，首先超级电容在充满状态下放电，额定电压为32V，放电1min之后，通过电容控制器断开超级电容与启动电源回路的连接并持续1min，此时恰好完成油路除气，在油路除气过程中超级电容先放电后停止，是因为刚开始除气时需要较大的功率，待油路中的气体已经除去一部分后可以不需要较大的功率了，因此可以让超级电容停止放电保留电量；然后再接通并放电1min，然后再次断开min，此时恰好完成缸内预热，在缸内预热过程中超级电容先放电后停止，是因为刚开始缸内预热时需要较大的功率让低温的缸体快速升温，待缸体的温度已经升高到一定程度后可以不需要较大的功率，因此可以让超级电容停止放电保留电量；最后再次接通并放电直到发动机启动完成，在进气预热过程中超级电容是一致放电的，因为进气预热完成后就会马上启动发动机，为了保证超级电容在启动发动机时为放电状态，需保证超级电容进气预热在进气预热到发动机启动完成过程中持续放电。每次放电过程中，超级电容的放电电压和功率均不断减小；因此如果使超级电容持续不断的放电，会导致一开始持续大电压和大功率放电，持续时间不长，而当油路除气、缸内预热和进气预热快完成时，超级电容的放电电压和功率已经不能支撑之后的发动机启动了。
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