基于EGR的电控柴油-甲醇双燃料发动机控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了基于EGR的电控柴油‑甲醇双燃料发动机控制系统，涉及内燃机领域，包括进气系统、排气系统、EGR系统、柴油供给系统和甲醇供给系统；所述进气系统用于为发动机提供新鲜空气；所述EGR系统用于将燃烧后的废气引入进气歧管；所述柴油供给系统用于提供燃料柴油；所述甲醇供给系统用于提供燃料甲醇，将甲醇喷入进气歧管内；控制系统包括柴油ECU、甲醇ECU、传感器和CAN通讯，且两个ECU通过CAN通讯实时共享信号，甲醇和柴油供油量联动调节而实现模式和工况的平稳过渡。本实用新型专利技术利用高温废气加快甲醇汽化，既提高甲醇混合气质量，又控制缸内温度和压力升高率，抑制NOx排放和爆震发生，最终实现双燃料发动机清洁高效燃烧。

【技术实现步骤摘要】
基于EGR的电控柴油-甲醇双燃料发动机控制系统
本技术属于双燃料内燃机领域，尤其涉及到一种基于EGR技术的电控柴油-甲醇双燃料发动机的控制系统。
技术介绍
化石能源消耗量日益增加和环境污染愈加严重已成为内燃机行业发展所面临的两大难题,代用燃料的开发利用不仅是缓解石油危机的重要措施，同时也具有降低污染物排放的极大潜力。甲醇作为一种代用燃料具有高辛烷值、高含氧量、高汽化潜热的特点，在内燃机上的应用具有巨大潜力；但是由于较高的汽化潜热，甲醇在进气道喷射后汽化不良，常以液态进入气缸，会稀释润滑油，并且在中低负荷时降低缸内温度，导致火焰传播锋面在气缸壁面淬熄，出现燃烧不充分，造成过多的碳氢(Hydrocarbon；HC)、一氧化碳(CarbonMonoxide；CO)、甲醇和甲醛排放，导致缸内燃烧效率和有效热效率的降低；在高负荷时，由于其燃烧速度快和缸内压力升高率剧增，容易导致缸内爆震发生，从而使发动机运行不稳定，并且缸内温度过高也造成大量氮氧化物(NitrogenOxide；NOx)排放。采取有效措施改善甲醇雾化质量和缸内燃烧质量，双燃料发动机实现高效清洁燃烧显得尤为重要。目前，为改善缸内燃烧产物NOx和颗粒物之间的trade-off关系，废气再循环(ExhaustGasRecirculation；EGR)技术已经广泛的应用在发动机上。发动机废气主要成分为水蒸气、二氧化碳等三原子分子，与新鲜空气相比较高的比热容是废气一大特点。EGR技术则是利用废气较高的比热容来降低缸内燃烧温度，从而实现对NOx排放的控制，对柴油-甲醇双燃料发动机高性能表现极为有利。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于EGR技术的电控柴油-甲醇双燃料发动机控制方法与系统，旨在解决由于甲醇雾化不良而导致的过多HC、CO、甲醇和甲醛排放、燃烧不充分造成燃烧效率降低以及传统双燃料发动机的燃烧模式切换时的不稳定问题。本技术将EGR管道入口布置在甲醇喷嘴之前，利用高温废气对喷入进气歧管的甲醇进行预加热，提高甲醇的雾化质量，确保在甲醇进入气缸后形成均质混合气，解决由于甲醇汽化不良而导致较高HC、CO等排放的问题；本技术在原有柴油电子控制单元(ElectronicControlUnit；ECU)的基础上增加了甲醇ECU来控制甲醇轨压调压阀、甲醇泵、甲醇喷嘴、EGR阀和EGR冷却器，柴油ECU控制模式转换开关，并且甲醇ECU和柴油ECU之间通过控制局域网络(ControllerAreaNetwork；CAN)通讯实现信号实时共享，解决传统双燃料发动机燃烧模式切换不稳定的问题。为达到上述目的，本技术通过以下技术方案予以实现的：基于EGR的电控柴油-甲醇双燃料发动机控制系统，包括进气系统、排气系统、EGR系统、柴油供给系统和甲醇供给系统；所述进气系统用于为发动机提供新鲜空气；所述EGR系统用于将燃烧后的废气引入进气歧管；所述柴油供给系统用于提供燃料柴油；所述甲醇供给系统用于提供燃料甲醇，将甲醇喷入进气歧管内。进一步的，所述甲醇供给系统中通过甲醇轨压调压阀来调节甲醇轨的压力，维持甲醇轨压与进气歧管压力差为恒定值。进一步的，所述甲醇供给系统还包括甲醇箱、甲醇滤清器、甲醇泵和甲醇喷嘴；所述甲醇箱中的甲醇经甲醇滤清器过滤后经甲醇泵泵入到甲醇轨内，甲醇轨内的甲醇通过甲醇喷嘴喷入进气歧管内。进一步的，所述甲醇喷嘴安装在EGR管道入口之后的进气歧管上，在双燃料模式时充分利用EGR管道中的高温气体对通过甲醇喷嘴喷入进气歧管的甲醇加热。进一步的，所述EGR系统包括EGR冷却器、EGR管道和EGR阀；废气引入EGR管道经过EGR冷却器处理后进入进气歧管；所述EGR阀安装在EGR管道的末端上，用来控制EGR率。进一步的，还包括控制系统，所述控制系统包括柴油ECU、甲醇ECU、传感器和CAN通讯；所述甲醇ECU和柴油ECU之间通过CAN通讯实现信号实时共享；所述甲醇ECU实时采集甲醇轨压传感器、甲醇箱液位传感器和甲醇温度传感器的信号，并控制甲醇轨压调压阀的开度、甲醇泵的转速、甲醇喷嘴的喷醇正时和喷醇脉宽、EGR阀的开度和EGR冷却器的开关；所述柴油ECU实时采集进气压力传感器、进气温度传感器、转速传感器、冷却液温度传感器、油门踏板位置传感器和排气温度传感器的信号，并控制模式转换开关和柴油喷嘴的正时和脉宽。进一步的，所述柴油供给系统包括柴油共轨、高压燃油泵、柴油滤清器、柴油箱和柴油喷嘴；所述柴油箱内的柴油经柴油滤清器过滤后，通过高压柴油泵泵出经高压油管通入柴油共轨，最终通过柴油喷嘴喷入气缸内。有益效果：1.本技术将EGR管道入口布置在甲醇喷嘴之前，利用回流高温废气对喷入进气歧管的甲醇进行加热，提高甲醇的雾化质量，确保在甲醇进入气缸后形成均质混合气，解决由于甲醇挥发不良而导致较高HC、CO、甲醇和甲醛排放和较低热效率的问题；同时利用EGR降低了高负荷时双燃料模式缸内燃烧温度和压力升高率，有效避免爆震现象的发生和较高NOx排放。2.本技术将甲醇ECU和柴油ECU之间通过CAN通讯连接实现实时信息共享，实现甲醇和柴油循环供油量的自动联动调节，避免传统双燃料发动机两种燃料不能协同灵活调节，发生模式切换和工况变换时发动机运行不稳定，容易出现转速和功率输出波动较大的问题。3.本技术可以实现发动机在不同工况下，通过控制甲醇泵转速和甲醇轨压调压阀的开度使甲醇轨压力与进气歧管压力的相对值恒定，维持在0.4MPa附近，即每个循环中甲醇在进气歧管的雾化环境基本相同，减小了由于甲醇雾化质量不同而造成的功率波动，且甲醇喷射量与喷醇脉宽成线性关系。附图说明下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明：附图1是本技术结构示意图；附图2是本技术的甲醇供给系统示意图；附图3是本技术的控制逻辑流程示意图；附图4是本技术的控制系统总体结构示意图；附图5是甲醇轨压与进气歧管压力关系示意图。附图标记如下：1-空气滤清器，2-压气机，3-EGR冷却器，4-EGR管道，5-EGR阀，6-甲醇箱，7-甲醇滤清器，8-甲醇泵，9-甲醇轨，10-柴油共轨，11-高压燃油泵，12-柴油滤清器，13-柴油箱，14-甲醇喷嘴，15-进气歧管，16-进气门，17-柴油喷嘴，18-气缸，19-排气门，20-排气歧管，21-涡轮器，22-尾气后处理器，23-甲醇轨压调压阀。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于EGR的电控柴油-甲醇双燃料发动机控制系统，其特征在于，包括进气系统、排气系统、EGR系统、柴油供给系统和甲醇供给系统；所述进气系统用于为发动机提供新鲜空气；所述EGR系统用于将燃烧后的废气引入进气歧管(15)；所述柴油供给系统用于提供燃料柴油；所述甲醇供给系统用于提供燃料甲醇，并将甲醇喷入进气歧管(15)内。/n

【技术特征摘要】
1.基于EGR的电控柴油-甲醇双燃料发动机控制系统，其特征在于，包括进气系统、排气系统、EGR系统、柴油供给系统和甲醇供给系统；所述进气系统用于为发动机提供新鲜空气；所述EGR系统用于将燃烧后的废气引入进气歧管(15)；所述柴油供给系统用于提供燃料柴油；所述甲醇供给系统用于提供燃料甲醇，并将甲醇喷入进气歧管(15)内。


2.根据权利要求1所述的基于EGR的电控柴油-甲醇双燃料发动机控制系统，其特征在于，所述甲醇供给系统中通过甲醇轨压调压阀(23)来调节甲醇轨(9)的压力，维持甲醇轨压与进气歧管的压力差为恒定值。


3.根据权利要求1所述的基于EGR的电控柴油-甲醇双燃料发动机控制系统，其特征在于，所述甲醇供给系统还包括甲醇箱(6)、甲醇滤清器(7)、甲醇泵(8)、甲醇喷嘴(14)和甲醇轨压调压阀(23)；所述甲醇箱(6)中的甲醇经甲醇滤清器(7)过滤后由甲醇泵(8)泵入到甲醇轨(9)内，甲醇轨(9)内的甲醇通过甲醇喷嘴(14)喷入进气歧管(15)内。


4.根据权利要求3所述的基于EGR的电控柴油-甲醇双燃料发动机控制系统，其特征在于：所述甲醇喷嘴(14)安装在EGR管道(4)入口之后的进气歧管(15)上，在双燃料模式时充分利用EGR管道(4)中的高温气体对通过甲醇喷嘴(14)喷入进气歧管(15)的甲醇加热。


5.根据权利要求1所述的基于EGR的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军恒，王乐健，吴鹏程，刘增光，孙平，王攀，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32