一种可调节燃料辛烷值的发动机及控制方法技术

本发明专利技术公开了一种可调节燃料辛烷值的发动机及控制方法，包括燃料储存系统、配油系统、泄油系统、供油系统和发动机系统五部分。燃料储存系统可为发动机储存低辛烷值的汽油及高辛烷值的柴油；配油系统可以针对不同的发动机运行工况配制合适的辛烷值燃料；泄油系统可以存储配油系统中不满足当前工况辛烷值需求的混合燃料；供油系统可以针对不同的发动机运行工况采取合适的供油方式；发动机系统则将燃料的化学能转化为机械能对外输出做功。

【技术实现步骤摘要】
一种可调节燃料辛烷值的发动机及控制方法
本专利技术涉及内燃机，特别是涉及一种可调节燃料辛烷值的发动机及控制方法。
技术介绍
随着化石能源短缺及环境问题日益严峻，提高发动机热效率、减少发动机有害排放越来越成为发动机领域未来发展的主要方向。而由于实际道路情况变化复杂，车用发动机常常处于不同工况下运行。针对不同运行工况，存在着相匹配的特定辛烷值燃料可以使得发动机具有较高热效率和较低有害排放。辛烷值是衡量燃料受压缩自燃着火特性的人为规定参数。一般地，较高辛烷值燃料(例如汽油)受压缩不容易发生自燃着火，抗爆性好；较低辛烷值燃料(例如柴油)受压缩容易发生自燃着火。理论上，将较高辛烷值的汽油与较低辛烷值的柴油掺混，可以配制出特定辛烷值的混合燃料。针对负荷高低可以将发动机运行工况分为小负荷工况、中负荷工况及高负荷工况。研究表明，发动机在小负荷工况下运行需要使用较低辛烷值燃料以维持稳定燃烧；发动机在中负荷工况及高负荷工况使用辛烷值较高的燃料能够获得更高的有效热效率及较低的NOx、碳烟排放。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有技术的不足，提供一种可调节燃料辛烷值的发动机及控制方法，使发动机能在全工况范围内实现高效率、低排放运行。一种可调节燃料辛烷值的发动机，包括燃料储存系统、配油系统、泄油系统、供油系统和发动机系统五部分，所述的燃料储存系统包括储油油箱，一块沿水平方向设置的分隔挡板设置在储油油箱内且分隔挡板的四边与储油油箱的内壁固定相连，将储油油箱内部分隔为彼此独立的上层空间和下层空间，用于储存不同辛烷值燃料，一根汽油加油管的一端与位于储油油箱上层空间的侧壁上部连通设置，一根柴油加油管的一端与位于储油油箱下层空间的侧壁上部连通设置；所述的配油系统包括汽油输油管，所述的汽油输油管的一端与上层空间侧壁下部上的出液口连通并且另一端依次连接第一电控低压输油泵、汽油流量控制仪以及开在预混油箱顶壁上的高辛烷值燃料进液口，柴油输油管一端与下层空间侧壁下部上的出液口连通并且另一端依次连接第二电控低压输油泵、柴油流量控制仪以及开在预混油箱顶壁上的低辛烷值燃料进液口；在所述的预混油箱内安装有电控搅拌器，在所述的预混油箱的侧壁上部和下部分别安装有第一液位传感器和第二液位传感器，用于检测预混油箱中的液面高度；电子控制单元通过控制线分别与第一电控低压输油泵、汽油流量控制仪、第二电控低压输油泵、柴油流量控制仪、电控搅拌器相连，用于控制与电子控制单元通过控制线连接的各电子器件的通断；第一液位传感器和第二液位传感器通过控制线分别与电子控制单元相连以向电子控制单元中传输预混油箱中的液面信息；所述的泄油系统包括废油油箱，所述的废油油箱通过泄油管路依次连接第三电控低压输油泵以及开在预混油箱底壁上的卸油口，电子控制单元通过控制线与第三电控低压输油泵相连接，用于控制第三电控低压输油泵通断；所述的供油系统包括供油管路，所述的供油管路一端与开在储油油箱下层空间底壁上的出油口连通并且另一端依次连接第一电控高压输油泵、第三电磁阀、第一高压共轨、第二电磁阀、第二高压共轨、第一电磁阀、第二电控高压输油泵以及开在预混油箱底壁上的进油口；电子控制单元通过控制线分别与第一电控高压输油泵、第三电磁阀、第一高压共轨、第二电磁阀、第二高压共轨、第一电磁阀、第二电控高压输油泵连接，用于控制与电子控制单元通过控制线连接的各电子器件的通断；发动机系统包括四个工作气缸，每一个缸均包括进气门、排气门、喷油器和缸压传感器，其中第一缸喷油器和第二缸喷油器通过油轨与第一高压共轨连接，第三缸喷油器和第四缸喷油器通过油轨与第二高压共轨连接，四个缸的缸压传感器以及喷油器分别通过控制线与电子控制单元相连，所述的四个缸的缸压传感器分别用于检测各个缸的缸内压力信号，并将信号传输给电子控制单元，所述的电子控制单元根据读取的各个缸的缸内压力信号分别向各个喷油器输出喷油时刻和喷油量控制信号。一种可调节燃料辛烷值的发动机的控制方法，包括以下步骤：步骤一、判断发动机工况，将所述的发动机工况分为小负荷工况、中负荷工况、高负荷工况以及过渡工况，所述的小负荷工况包括冷起动工况、怠速工况以及其他小负荷工况；步骤二、当电子控制单元检测到发动机处于冷起动工况及怠速工况时，电子控制单元控制第一电控高压输油泵开始工作、第三电磁阀开通、第二电磁阀关闭；储油油箱中的柴油通过供油管路进入到第一高压共轨中，第一高压共轨为第一缸喷油器和第二缸喷油器供油；当电子控制单元检测到发动机处于其他小负荷工况时，电子控制单元控制第一电控高压输油泵开始工作、第三电磁阀开通、第二电磁阀开通、第一电磁阀关闭；储油油箱中的柴油通过供油管路进入到第一高压共轨和第二高压共轨中，第一高压共轨和第二高压共轨为第一缸喷油器、第二缸喷油器、第三缸喷油器和第四缸喷油器供油；当电子控制单元检测到发动机处于中负荷工况和高负荷工况时,控制方法如下：(1)电子控制单元检测发动机所处的运行工况；(2)电子控制单元监测发动机所处运行工况时间是否超过5s；如果发动机在中负荷工况或高负荷工况的运行时间不超过5s，执行步骤(7)；如果发动机在中负荷工况或高负荷工况的运行时间超过5s，则执行如下步骤：步骤1-1：电子控制单元继续判断此工作循环所处工况是否与前一次配油系统工作时所记录的工况一致；如果此工作循环所处工况与前一次配油系统工作时所记录的工况一致，则执行步骤2-1；否则，则执行步骤2-2；步骤2-1：电子控制单元通过第二液位传感器判断预混油箱是否有液体；如果预混油箱中有液体，执行步骤(4)；否则，则执行步骤(3)；步骤2-2：泄油系统开始工作，电子控制单元1控制第三电控低压输油泵开始工作，预混油箱中不满足当前工况辛烷值需求的混合燃料被泄到废油油箱中；第二液位传感器持续检测预混油箱中液面高度，若第二液位传感器检测到预混油箱中有液体存在，则泄油系统需要继续工作；若第二液位传感器检测不到预混油箱中有液体存在，电子控制单元控制第三电控低压输油泵停止工作，泄油过程完成，之后开始进行配油工作，执行步骤(3)；(3)配油系统开始配油，电子控制单元控制第一电控低压输油泵及第二电控低压输油泵开始工作；中负荷工况时电子控制单元控制汽油流量控制仪输出汽油流量与柴油流量控制仪输出柴油流量的流量比为7:3；高负荷工况时电子控制单元控制汽油流量控制仪输出汽油流量与柴油流量控制仪输出柴油流量的流量比为8:2；同时电子控制单元控制电控搅拌器工作，以加速柴油和汽油混合；当预混油箱中混合燃料液面超过第一液位传感器时，电子控制单元控制第一电控低压输油泵和第二电控低压输油泵停止工作，配油系统停止工作；(4)电子控制单元监测发动机所处运行工况时间是否超过15s，如果发动机所处运行工况时间超过15s，执行步骤(5)；如果发动机所处运行工况时间不超过15s，则执行步骤(7)；(5)电子控制单元控制第一电控高压输油泵停止工作、第三电磁阀关闭、第二电控高压输油泵开始工作、第一电磁阀开通，第二电磁阀开通；预混油箱中的混合燃料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调节燃料辛烷值的发动机，包括燃料储存系统、配油系统、泄油系统、供油系统和发动机系统五部分，其特征在于：/n所述的燃料储存系统包括储油油箱(4)，一块沿水平方向设置的分隔挡板(5)设置在储油油箱(4)内且分隔挡板的四边与储油油箱(4)的内壁固定相连，将储油油箱(4)内部分隔为彼此独立的上层空间和下层空间，用于储存不同辛烷值燃料，一根汽油加油管(3)的一端与位于储油油箱(4)上层空间的侧壁上部连通设置，一根柴油加油管(2)的一端与位于储油油箱(4)下层空间的侧壁上部连通设置；/n所述的配油系统包括汽油输油管(7)，所述的汽油输油管(7)的一端与上层空间侧壁下部上的出液口连通并且另一端依次连接第一电控低压输油泵(8)、汽油流量控制仪(9)以及开在预混油箱(10)顶壁上的高辛烷值燃料进液口，柴油输油管(6)一端与下层空间侧壁下部上的出液口连通并且另一端依次连接第二电控低压输油泵(42)、柴油流量控制仪(41)以及开在预混油箱(10)顶壁上的低辛烷值燃料进液口；在所述的预混油箱(10)内安装有电控搅拌器(40)，在所述的预混油箱(10)的侧壁上部和下部分别安装有第一液位传感器(11)和第二液位传感器(12)，用于检测预混油箱(10)中的液面高度；电子控制单元(1)通过控制线分别与第一电控低压输油泵(8)、汽油流量控制仪(9)、第二电控低压输油泵(42)、柴油流量控制仪(41)、电控搅拌器(40)相连，用于控制与电子控制单元(1)通过控制线连接的各电子器件的通断；第一液位传感器(11)和第二液位传感器(12)通过控制线分别与电子控制单元(1)相连以向电子控制单元(1)中传输预混油箱(10)中的液面信息；/n所述的泄油系统包括废油油箱(14)，所述的废油油箱(14)通过泄油管路依次连接第三电控低压输油泵(13)以及开在预混油箱(10)底壁上的卸油口，电子控制单元(1)通过控制线与第三电控低压输油泵(13)相连接，用于控制第三电控低压输油泵(13)通断；/n所述的供油系统包括供油管路，所述的供油管路一端与开在储油油箱(4)下层空间底壁上的出油口连通并且另一端依次连接第一电控高压输油泵(43)、第三电磁阀(44)、第一高压共轨(35)、第二电磁阀(36)、第二高压共轨(37)、第一电磁阀(38)、第二电控高压输油泵(39)以及开在预混油箱(10)底壁上的进油口；电子控制单元(1)通过控制线分别与第一电控高压输油泵(43)、第三电磁阀(44)、第一高压共轨(35)、第二电磁阀(36)、第二高压共轨(37)、第一电磁阀(38)、第二电控高压输油泵(39)连接，用于控制与电子控制单元(1)通过控制线连接的各电子器件的通断；/n发动机系统包括四个工作气缸，每一个缸均包括进气门、排气门、喷油器和缸压传感器，其中第一缸喷油器(34)和第二缸喷油器(28)通过油轨与第一高压共轨(35)连接，第三缸喷油器(22)和第四缸喷油器(15)通过油轨与第二高压共轨(37)连接，四个缸的缸压传感器以及喷油器分别通过控制线与电子控制单元(1)相连，所述的四个缸的缸压传感器分别用于检测各个缸的缸内压力信号，并将信号传输给电子控制单元(1)，所述的电子控制单元(1)根据读取的各个缸的缸内压力信号分别向各个喷油器输出喷油时刻和喷油量控制信号。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可调节燃料辛烷值的发动机，包括燃料储存系统、配油系统、泄油系统、供油系统和发动机系统五部分，其特征在于：
所述的燃料储存系统包括储油油箱(4)，一块沿水平方向设置的分隔挡板(5)设置在储油油箱(4)内且分隔挡板的四边与储油油箱(4)的内壁固定相连，将储油油箱(4)内部分隔为彼此独立的上层空间和下层空间，用于储存不同辛烷值燃料，一根汽油加油管(3)的一端与位于储油油箱(4)上层空间的侧壁上部连通设置，一根柴油加油管(2)的一端与位于储油油箱(4)下层空间的侧壁上部连通设置；
所述的配油系统包括汽油输油管(7)，所述的汽油输油管(7)的一端与上层空间侧壁下部上的出液口连通并且另一端依次连接第一电控低压输油泵(8)、汽油流量控制仪(9)以及开在预混油箱(10)顶壁上的高辛烷值燃料进液口，柴油输油管(6)一端与下层空间侧壁下部上的出液口连通并且另一端依次连接第二电控低压输油泵(42)、柴油流量控制仪(41)以及开在预混油箱(10)顶壁上的低辛烷值燃料进液口；在所述的预混油箱(10)内安装有电控搅拌器(40)，在所述的预混油箱(10)的侧壁上部和下部分别安装有第一液位传感器(11)和第二液位传感器(12)，用于检测预混油箱(10)中的液面高度；电子控制单元(1)通过控制线分别与第一电控低压输油泵(8)、汽油流量控制仪(9)、第二电控低压输油泵(42)、柴油流量控制仪(41)、电控搅拌器(40)相连，用于控制与电子控制单元(1)通过控制线连接的各电子器件的通断；第一液位传感器(11)和第二液位传感器(12)通过控制线分别与电子控制单元(1)相连以向电子控制单元(1)中传输预混油箱(10)中的液面信息；
所述的泄油系统包括废油油箱(14)，所述的废油油箱(14)通过泄油管路依次连接第三电控低压输油泵(13)以及开在预混油箱(10)底壁上的卸油口，电子控制单元(1)通过控制线与第三电控低压输油泵(13)相连接，用于控制第三电控低压输油泵(13)通断；
所述的供油系统包括供油管路，所述的供油管路一端与开在储油油箱(4)下层空间底壁上的出油口连通并且另一端依次连接第一电控高压输油泵(43)、第三电磁阀(44)、第一高压共轨(35)、第二电磁阀(36)、第二高压共轨(37)、第一电磁阀(38)、第二电控高压输油泵(39)以及开在预混油箱(10)底壁上的进油口；电子控制单元(1)通过控制线分别与第一电控高压输油泵(43)、第三电磁阀(44)、第一高压共轨(35)、第二电磁阀(36)、第二高压共轨(37)、第一电磁阀(38)、第二电控高压输油泵(39)连接，用于控制与电子控制单元(1)通过控制线连接的各电子器件的通断；
发动机系统包括四个工作气缸，每一个缸均包括进气门、排气门、喷油器和缸压传感器，其中第一缸喷油器(34)和第二缸喷油器(28)通过油轨与第一高压共轨(35)连接，第三缸喷油器(22)和第四缸喷油器(15)通过油轨与第二高压共轨(37)连接，四个缸的缸压传感器以及喷油器分别通过控制线与电子控制单元(1)相连，所述的四个缸的缸压传感器分别用于检测各个缸的缸内压力信号，并将信号传输给电子控制单元(1)，所述的电子控制单元(1)根据读取的各个缸的缸内压力信号分别向各个喷油器输出喷油时刻和喷油量控制信号。


2.一种可调节燃料辛烷值的发动机的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、判断发动机工况，将所述的发动机工况分为小负荷工况、中负荷工况、高负荷工况以及过渡工况，所述的小负荷工况包括冷起动工况、怠速工况以及其他小负荷工况；
步骤二、当电子控制单元(1)检测到发动机处于冷起动工况及怠速工况时，电子控制单元(1)控制第一电控高压输油泵(43)开始工作、第三电磁阀(44)开通、第二电磁阀(36)关闭；储油油箱(4)中的柴油通过供油管路进入到第一高压共轨(35)中，第一高压共轨(35)为第一缸喷油器(34)和第二缸喷油器(28)供油；
当电子控制单元(1)检测到发动机处于其他小负荷工况时，电子控制单元(1)控制第一电控高压输油泵(43)开始工...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑尊清，崔雁清，刘海峰，丰雷，王潜龙，王浒，尧命发，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12