1.汽油辅助起动
目前很多具备整车生产能力的厂家,如本田、奇瑞、陕汽等公司,在面对冷起动问题时,采用的是在车辆上安装汽油辅助起动系统。这种方案是通过增加一套供油系统含副油箱、油泵及独立的油压调节系统,进气总管上安装单喷油器及喷油器安装板。在温度较低时,由附加ECU自动识别并控制使用汽油的起动,起动成功后再切换燃用甲醇燃料。奇瑞公司的汽油辅助起动系统结构如图10-15所示。
图10-15 汽油辅助起动系统结构
l—原车喷油器 4—喷油器安装板 5—原车燃油轨道 6—冷起动喷油器 7—甲醇泵 8—原车油箱 9—油压调节器 10—副油箱 11—汽油泵12—冷起动喷油器 13—冷起动喷油器固定装置
14—原车节气门体 15—进气歧管总称
其工作流程如下:当发动机起动钥匙转至起动档,发动机电控单元通过环境温度传感器检测环境温度或通过冷却液温度传感器检测冷却液温度,当温度低于10℃时,发动机进入低温起动模式。发动机电控单元控制甲醇油泵,使其处于关闭状态,停止工作;控制汽油泵接通电源并开始向汽油喷射器供应汽油。使用汽油起动后;发动机电控单元通过发动机输出轴转速传感器获取发动机转速信号;根据发动机转速信号判断发动机是否起动成功:即发动机转速大于2000r/min或冷却液温度大于40℃时,发动机如果起动成功,则转入正常运行模式下工作。随后发动机电控单元控制甲醇油泵开始工作,通过甲醇燃料喷射器向发动机供给甲醇燃料;同时发动机电控单元控制汽油泵停止供给汽油燃料,驱动方式由低温汽油起动方式转变为甲醇燃料驱动方式(图10-16)。
2.甲醇裂化制氢
甲醇在一定条件下可以裂解生成一氧化碳和氢气,而氢气可以辅助甲醇燃料汽车冷起动,这样不仅可以解决冷起动困难的问题,又因氢气优秀的排放特性,还能有效降低车辆的低温起动排放。20世纪90年代,多家公司使用催化剂对甲醇进行裂化制氢,其中United Catalyst公司以铜、氧化锌及氧化铝作为催化剂,CSM公司在铝制的网格中填充氧化镧及铂作为催化器,都取得了显著的效果。这种冷起动系统结构如图10-17所示。
图10-16 汽油辅助起动系统工作流程
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图10-17 甲醇裂化制氢系统
此系统在车辆正常行驶时便开始起动,催化器包裹在车辆尾气管上,利用车辆排气的热能,将一部分燃料甲醇裂解为CO和H2,作为冷起动用燃料。但是为了避免CO在冷起动时造成污染,再对裂解后的混合气进行过滤和分离,将分离后的较为纯净的H2储存在气瓶中。当气瓶压力达到上限时,即停止甲醇裂化制氢。此后当环境温度下降,需要冷起动辅助燃料供给时,氢气瓶则会自动向进气管内供给氢气,直至发动机顺利起动。
3.乙醚引燃
另外,在出租车改装实践中,有些地区开发推广了一批采用引燃方案的冷起动装置,它加装了一套由电磁阀控制的装有乙醚的冷起动液罐。在冷起动时,将乙醚喷入进气管中,随进气吸入发动机,由于乙醚易挥发、易燃的特点,它可以帮助甲醇燃料冷起动。方案优点是结构简单、方便安装;使用乙醚成本低。缺点是无法检查密封罐里面容量,没有乙醚时无法起动;容易发生泄漏,泄漏成分在发动机室内不能扩散,遇高温、火花易引起火灾;喷入量需控制,量少时不能成功起动,量大时可能引起回火、放炮,甚至炸坏空滤器及发动机室盖。
使用辅助燃料,如汽油、氢气、乙醚等的方法成功率很高,但也有不足之处,
1)需要通过加装辅助燃料的供给系统及相应控制装置,这需要对发动机进行大规模的改动,对于成品车辆拥挤的发动机室内,可剩余改装的空间极小。
2)在线制氢储存的方案还需要在车辆安装催化器及氢气分离器,也需要额外的安装空间。
3)需要增加燃料储存箱/罐,这不仅会挤占车辆的储存空间(一般会安置在行李箱内),还造成了一定的安全隐患。
4)安装辅助燃料喷射系统需要改变进气歧管总成结构,这对在用车改装而言是非常困难的。
5)大规模的改装成本很高,用户很难接受。而整车生产厂家在车辆生产时调整车辆发动机布局,改动进气系统,加装燃料箱等都是比较方便的,因此这种方法适合于整车厂家推广使用,不适合改装车辆推广。
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