[发明专利]内燃发动机的冷启动系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于直接喷射发动机或非直接喷射发动机的内燃发动机的冷启动系统，所述内燃发动机燃烧汽油、乙醇、或包括或者不包括占优势比例的乙醇的燃料混合物，且确保在任何环境温度条件下冷启动，而不使用更具挥发性燃料，例如汽油，启动在使用乙醇的情况下进行。

本发明还涉及内燃发动机的启动系统，取决于所使用的燃料类型和环境温度，其改进和优化所使用的燃料量和/或发动机启动的启动时间。

本发明还涉及包括这种冷启动系统的内燃发动机。

背景技术

从历史上来说，汽油总是由大多数奥托循环内燃发动机使用的燃料，由于其高度理想的物理化学属性，例如热值、抗爆性以及甚至在低温（如冬天北半球大多数地方可见的那些）下的蒸发系数，从而允许发动机合理容易地冷启动，甚至在最恶劣条件下也是如此。

20世纪70年代早期的短缺和油价上涨使得巴西选择改变其能源模型且开始大规模生产乙醇来运行机动车。

在80年代，由乙醇驱动的汽车变为控制巴西市场且随着多燃料车辆（更好地称为灵活燃料车辆）的到来，从2003年以来使用乙醇作为燃料已经获得更大的势力，其燃烧乙醇、汽油、或这些燃料的任何比例的混合物，从而保持令人满意的性能、驾驶性和污染物排放的水平。

当今，灵活燃料车辆很大地控制巴西市场且还可用于一些其它国家，如美国。然而，虽然它们与80年代可用的第一乙醇驱动汽车相比进步很大，但是灵活燃料车辆经受相同的缺陷，需要专用汽油箱，在大多数情况下位于发动机附近，以确保在低环境温度条件下的冷启动和在初始操作瞬时（称为冷阶段）的发动机操作。

在冷启动期间使用汽油的需要是由于乙醇的蒸发系数显著地低于汽油，与乙醇在低环境温度下具有的高引火点结合。

在由乙醇驱动的发动机的冷启动期间与使用汽油有关的技术的示例可见于授权专利BR9905212-1，其涉及冷启动系统，其中，电动泵经由导管供给汽油喷射喷嘴，其可位于蝶形阀本体中或进气歧管中，从而将一定量的汽油喷射到空气/乙醇混合物中。

另一相关文献是专利BRPI0904130-3，其涉及用于内燃发动机的冷启动系统，更具体地涉及通过特别设计用于由乙醇和/或灵活型燃料驱动的内燃发动机的量化燃料喷流的冷启动系统。

该冷启动系统包括汽油贮存器、燃料泵、将所述泵连接到电磁阀的第一燃料管线和将所述电磁阀的出口连接到数量与发动机气缸相对应的多个雾化喷嘴的第二燃料管线。

第一燃料管线、电磁阀、第二燃料管线和雾化喷嘴包括高压系统，借助于所述高压系统，从雾化喷嘴排出涡旋和雾化的燃料，从而提供高效率的雾化。

然而，在所有系统中，存在精确定量所喷射汽油体积的困难，从而导致在发动机操作开始时污染物的高排放，这往往是被日益增加地反对的。此外，对于车辆的用户/车主，必须监测小箱中的汽油水平总是不方便的，且忘记可能意味着车辆在第二天早上将不会工作。使用小汽油箱的另一缺陷是其低功率消耗，这可导致燃料供应系统的恶化和因而损坏。

最后，有人声称在车辆遭受车头碰撞或侧翻时，小汽油箱可能破裂或泄漏且起火。

目的在于克服使用小汽油箱的缺陷，用于冷启动的乙醇预热的多个技术被开发和改进，但是其使用受到难以克服的一些技术困难的限制，这限制其市场渗透，为此，当今出售的大多数车辆仍使用小汽油箱作为冷启动系统。

这种技术的第一示例通过专利文献BRPI0403039-7公开，籍此，冷启动系统具有设置有燃料入口且在相对侧设置有旁路的燃料管线，所述旁路连接到流量控制装置或冷启动辅助流。

在冷启动条件下，主油道中存在的乙醇到达受控流旁路，且然后进入燃料加热装置。在加热之后，燃料通过导管系统驱动到发动机且均匀地分配给其气缸。

驱动装置加热燃料可以在电子控制单元的管理下完成，通过来自于安装在车辆门中的开关的信号或者告知电子控制单元车辆将启动的其它类型信号，因而，燃料受控加热的过程开始。

这种技术的另一个示例可见于专利文献BRPI0504047-7，其公开用于乙醇和灵活燃料发动机的冷启动辅助系统，带有空气入口和乙醇加热。冷启动系统包括使用位于喷射器入口中的电阻器，每个喷射器内的电阻器或者每个喷嘴保持器管的电阻器，这三种可能可以同时使用，两两组合或者独立地使用，取决于加热乙醇流量和能量消耗的需要。

系统还包括使用位于进气歧管上部部分中、歧管底部部分中、节气门本体中、车头进气导管中的电阻器组，以及在二次空气入口管中在排气歧管附近的电阻器组。