多点喷射的准均质充量压气液双燃料发动机电控系统技术方案

本发明专利技术提出多点喷射的准均质充量压气液双燃料发动机电控系统，包括燃气减压通道、油路、燃料喷射装置、发动机气缸和控制单元；燃气减压通道与燃料喷射装置相连并向其输出减压处理后的燃气；油路与燃料喷射装置相连并向其输出燃油；当发动机处于气缸压缩行程时，燃料喷射装置在活塞到达上止点之前以喷油嘴把燃油喷入气缸；当发动机处于气缸进气行程时，燃料喷射装置把燃气充入气缸内；控制单元包括ECU、阀控制模块和发动机工况采集传感器；ECU根据发动机工况按控制策略确定燃油和燃气的喷射时刻、燃油和燃气的喷射量；本发明专利技术能在采用天然气‑柴油的双燃料发动机上精确控制进气量、燃油喷射量、天然气供给量，并制定较为合理的燃料供给策略。

【技术实现步骤摘要】
多点喷射的准均质充量压气液双燃料发动机电控系统
本专利技术涉及发动机
，尤其是多点喷射的准均质充量压气液双燃料发动机电控系统。
技术介绍
根据2018年国家生态环境部发布的《中国机动车环境管理年报》数据，机动车污染已成为我国空气污染的重要来源，是造成环境空气污染的重要原因。尤其只占汽车保有量7.8%的柴油车，排放了57.3%的NOx和77.8%的PM，是机动车污染防治的重中之重。研究开发并应用天然气-柴油双燃料发动机被认为是解决柴油机节能减排的有效途径之一。支持进气歧管多点喷射的HCCI天然气/柴油双燃料发动机电控系统，可以精确控制进气量、燃油喷射量、天然气供给量，制定较为合理的燃料供给策略是进行柴油机替代燃料技术的重要技术手段。目前国内大多数发动机生产商通过引进国外电控系统进行技术改进和产品开发，然而国外厂商以核心电控技术上的优势经常采取电控系统与标定软件捆绑销售模式，价格昂贵，失去话语权。所以，有必要探索开发一种支持进气歧管多点喷射的HCCI天然气/柴油双燃料发动机电控系统来支持双燃料发动机的研发。
技术实现思路
本专利技术提出多点喷射的准均质充量压气液双燃料发动机电控系统，能在采用天然气-柴油的双燃料发动机上精确控制进气量、燃油喷射量、天然气供给量，并制定较为合理的燃料供给策略。本专利技术采用以下技术方案。多点喷射的准均质充量压气液双燃料发动机电控系统，所述系统包括燃气减压通道、油路、燃料喷射装置、发动机气缸和控制单元；所述燃气减压通道与燃料喷射装置相连并向其输出减压处理后的燃气；所述油路与燃料喷射装置相连并向其输出燃油；所述燃料喷射装置与发动机气缸相通，当发动机处于气缸压缩行程时，所述燃料喷射装置在活塞到达上止点之前以喷油嘴把燃油喷入气缸；当发动机处于气缸进气行程时，燃料喷射装置以燃气喷射阀把燃气充入气缸内；所述控制单元包括ECU、阀控制模块和发动机工况采集传感器；所述ECU贮有与发动机工况对应的控制策略，ECU根据发动机工况按控制策略确定燃油和燃气的喷射时刻，并通过模糊控制确定燃油和燃气的喷射量。所述燃气为天然气，所述燃气减压通道包括在燃气输送方向上顺序设置的LNG气罐、水浴式汽化器、天然气滤清器、电磁阀、减压阀；燃气减压通道经流量计、缓冲罐、喷射阀喷轨与燃料喷射装置的燃气喷射阀相通。所述发动机采用柱塞式双排孔混合器，所述混合器安装于进气歧管处，所述进气歧管与喷射阀喷轨相通。所述喷射阀喷轨包括输入气轨、输出气轨、连接紧固件，进入喷射阀喷轨的气态天然气先送入输入气轨稳压腔体空间稳压后，再经输出气轨稳压腔体空间输出至发动机的进气歧管。当喷射阀喷轨工作时，气化天然气从输入气轨中部的螺纹孔进入输入气轨稳压腔体空间，使输入气轨稳压腔体空间快速且均匀的存储预设量气化天然气以稳压，输入气轨稳压腔体空间内的气化天然气从第一导出孔到达安装于输入气轨和输入气轨之间的喷轨喷射阀处，再从第二导出孔进入输出气轨稳压腔体空间后输出至进气歧管，以实现发动机稳定进气的使用要求；所述喷轨喷射阀的开启时刻和打开时间由ECU控制。所述燃气喷射阀与发动机进气歧管的混合器相接；所述进气歧管处设有用于调整发动机进气量的节气门位，ECU根据发动机工况对所述节气门位开度进行控制。所述ECU存贮的与发动机工况对应的控制策略，其对应工况包括发动机启动工况、发动机常规速度工况、发动机超速工况、发动机急加速工况、发动机急减速工况和发动机怠速工况；所述发动机工况采集传感器包括冷却液温度传感器、燃油温度传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、油门踏板传感器；当发动机运行时，ECU根据冷却水温度，燃油温度，发动机转速，油门踏板位置进行工况判断，并选择对应的控制策略。所述发动机工况采集传感器还包括发动机转速传感器和油门位置传感器；所述发动机的工作模式凭借模式转换开关在纯柴油单燃料工作模式和双燃料工作模式间切换；所述ECU根据转速信号、油门位置信号以及模式转换开关判断发动机是否采用双燃料工作模式；当发动机工作于双燃料工作模式时，ECU根据曲轴、凸轮轴和油门踏板位置信号检索天然气喷射策略数据，从而得到对应工况下的燃油喷射量和天然气喷射量，燃气喷射阀喷射的天然气与空气混合后进入气缸，在气缸的进气冲程、压缩冲程与空气进一步混合，然后由喷入的燃油油引燃进行燃烧；ECU根据发动机的工作状态来控制燃油和燃气的喷射量，使发动机在双燃料工作模式下以最佳掺烧比运行。所述喷油嘴、燃气喷射阀以脉宽调制方式控制。所述燃油为柴油；所述油路处设有柴油滤清器；油路始端与柴油罐相通且末端与喷油嘴相接；喷油嘴后部设有电控单体泵。本专利技术在天然气供应通道上设置了燃气减压通道，燃气减压通道内设减压阀和喷射阀喷轨，因此可以让天然气减压并能保持恒定的输出压力，从而提升电控系统的控制效果。本专利技术的天然气混合器采用的是柱塞式双排孔混合器，安装在进气歧管，可缩短天然气和空气的混合气到气缸的距离，减少电控系统对天然气喷射量的控制发生变化到实际进入气缸的混合气发生变化的时间差，提高响应速度。本专利技术的ECU（行车电脑）在工况判断方面，能根据设定的驾驶风格，油门踏板以及发动机的转速。来判断发动机的使用模式以及发动机的运行工况，运行工况包括起动、怠速、运行、加速、减速和限速等；本专利技术以把喷油量、喷气量等参数的控制策略地图化（形成MAP），可依据运行工况和燃料模式，查找相应的喷油量、喷气量等参数的MAP；并三次样条插值，计算喷气量和喷油量等参数；MAP作为一个二维数表，横坐标为转速，纵坐标为负荷；MAP是根据大量匹配实验，进行全工况综合优化得到的结果，由于直接从MAP中检索对应的控制策略，从而能较大地提升了电控系统的响应速度；而且本专利技术能根据电磁阀的标定曲线，计算喷气脉宽，并利用空气温度、天然气压力和温度进行修正，还能根据油泵特性曲线，计算器喷油脉宽，作为燃油喷射闭环条件。本专利技术的ECU可以实时修正柴油喷射量，天然气喷射量；发动机运行时，ECU的故障诊断模块实时监测各个系统工作情况，当发生一些意外状况，报警系统会发出警报并根据发动机故障点原因，进行故障处理。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进一步详细的说明：附图1是本专利技术的结构示意图；附图2是喷射阀喷轨的局部示意图；附图3是本专利技术的系统原理示意图；附图4是本专利技术的逻辑架构示意图；附图5是本专利技术的微处理器模块的示意图；附图6是模拟信号采集电路的示意图；附图7是脉宽调制控制的脉冲信号电路；附图8是本专利技术的电源模块电路图；附图9是本专利技术内置的BOOST大功率升压电路的示意图；附图10是本专利技术的工作流程示意图；附图11是本专利技术在发动机启动时的程序流程示意图；附图12是本专利技术使发动机工作双燃料工作模式时的流程示意图；图中：101-气罐；102-水浴式汽化器；103-天然气滤清器；104-电磁阀；105-减压阀；106-流量计；107-缓冲罐；108-喷射阀喷轨；109-混合器；110-节气门位；111-喷油嘴；112-活塞；113-冷却液温度传感器；114-凸轮轴位置传感器；115-曲轴位置传感器；116-ECU；117-电控单体泵；118-燃油温度传感器；119-柴油滤清器；120-柴油罐；201-输入气轨；202-连接紧固件；203-输出气轨；205-连接紧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多点喷射的准均质充量压气液双燃料发动机电控系统，其特征在于：所述系统包括燃气减压通道、油路、燃料喷射装置、发动机气缸和控制单元；所述燃气减压通道与燃料喷射装置相连并向其输出减压处理后的燃气；所述油路与燃料喷射装置相连并向其输出燃油；所述燃料喷射装置与发动机气缸相通，当发动机处于气缸压缩行程时，所述燃料喷射装置在活塞（112）到达上止点之前以喷油嘴（111）把燃油喷入气缸；当发动机处于气缸进气行程时，燃料喷射装置以燃气喷射阀把燃气充入气缸内；所述控制单元包括ECU（116）、阀控制模块和发动机工况采集传感器；所述ECU贮有与发动机工况对应的控制策略，ECU根据发动机工况按控制策略确定燃油和燃气的喷射时刻，并通过模糊控制确定燃油和燃气的喷射量。

【技术特征摘要】
1.多点喷射的准均质充量压气液双燃料发动机电控系统，其特征在于：所述系统包括燃气减压通道、油路、燃料喷射装置、发动机气缸和控制单元；所述燃气减压通道与燃料喷射装置相连并向其输出减压处理后的燃气；所述油路与燃料喷射装置相连并向其输出燃油；所述燃料喷射装置与发动机气缸相通，当发动机处于气缸压缩行程时，所述燃料喷射装置在活塞（112）到达上止点之前以喷油嘴（111）把燃油喷入气缸；当发动机处于气缸进气行程时，燃料喷射装置以燃气喷射阀把燃气充入气缸内；所述控制单元包括ECU（116）、阀控制模块和发动机工况采集传感器；所述ECU贮有与发动机工况对应的控制策略，ECU根据发动机工况按控制策略确定燃油和燃气的喷射时刻，并通过模糊控制确定燃油和燃气的喷射量。2.根据权利要求1所述的多点喷射的准均质充量压气液双燃料发动机电控系统，其特征在于：所述燃气为天然气，所述燃气减压通道包括在燃气输送方向上顺序设置的LNG气罐（101）、水浴式汽化器（102）、天然气滤清器（103）、电磁阀（104）、减压阀（105）；燃气减压通道经流量计（106）、缓冲罐（107）、喷射阀喷轨（108）与燃料喷射装置的燃气喷射阀相通。3.根据权利要求2所述的多点喷射的准均质充量压气液双燃料发动机电控系统，其特征在于：所述发动机采用柱塞式双排孔混合器，所述混合器（109）安装于进气歧管处，所述进气歧管与喷射阀喷轨（108）相通。4.根据权利要求3所述的多点喷射的准均质充量压气液双燃料发动机电控系统，其特征在于：所述喷射阀喷轨包括输入气轨（201）、输出气轨（203）、连接紧固件（202）和（205），进入喷射阀喷轨的气态天然气先送入输入气轨稳压腔体空间（211）稳压后，再经输出气轨稳压腔体空间（206）输出至发动机的进气歧管。5.根据权利要求4所述的多点喷射的准均质充量压气液双燃料发动机电控系统，其特征在于：当喷射阀喷轨工作时，气化天然气从输入气轨（201）中部的螺纹孔（212）进入输入气轨稳压腔体空间（211），使输入气轨稳压腔体空间（211）快速且均匀的存储预设量气化天然气以稳压，输入气轨稳压腔体空间内的气化天然气从第一导出孔（209）到达安装于输入气轨（201）和输入气轨（203）之间的喷轨喷射阀处，再从第二导出孔（208...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭育辉，汤家有，黄育鹏，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35