一种燃气热泵专用燃气发动机控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种燃气热泵专用燃气发动机控制系统，该系统可在燃气供给压力出现波动时通过燃气压力传感器检测出实际燃气压力并反馈给ECU从而调节燃气比例阀中的步进电机步数改变混合器的燃气进入量，达到燃气量的实时调节。同时根据氧传感器检测到的排气管中的氧含量判断燃气组分以及进行燃气供给量的实时修正，保持过量空气系数在目标值范围内，提高后处理的转化效率。电控高能独立点火系统，可根据发动机不同转速和负荷提供最佳点火能量和点火时刻，有效降低燃气消耗率、减少发动机污染物排放量。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气热泵专用燃气发动机控制系统
本专利技术属于燃气热泵空调
，涉及一种燃气发动机驱动空调机组的发动机燃气供给控制系统。
技术介绍
目前，关于燃气发动机驱动的空调热泵机组(GHP，燃气热泵)，其发动机燃气供给系统中采用机械式比例混合器，无氧传感器进行闭环控制，无ECU控制系统。燃气量调节、电控点火、节气门开度控制均为相对独立的系统。无法根据燃气组分与燃气压力进行自适应性空燃比调节与修正，存在燃气消耗量大，热效率低、污染物排放高等缺点。供给管路中燃气组分变化、压力出现波动时无法精确控制空燃比。当燃气中甲烷含量以及燃气压力减小时会造成供给过量空气，三元催化器(TWC)无法有效处理排气中的氮氧化物(NOX)，NOX排放量超标。当燃气中甲烷含量以及燃气压力增大时又会造成供给空气量不足，混合气过浓，一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)转化效率降低，排放量超标经济性下降的同时通过三元催化器(TWC)的排气中会出现大量还原剂，从一氧化氮(NO)离解产生的原子态氨还原生成氨气(HN3)，即生成新的污染物。由于三元催化器的转化效率与发动机过量空气系数密切相关，能同时净化CO、HC、NOX三种污染物达80％以上的过量空气系数窗口狭窄约为0.985～1.005之间，因此需要以控制过量空气系数1(理论空燃比)为目标，但当前以机械式比例混合器的控制方案无法满足控制精度要求。在燃气发动机追求高经济性、动力性与低排放的情况下，必须应用新型的控制系统.燃气发动机驱动空调热泵机组(GHP)是以城市管道天然气为燃料，其供气压力约为1.0～2.5kPa，稍高于大气压力。相对于车用压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)经减压阀调压后的100～500kPa燃气压力，无法采用燃气喷射器进行燃料供给方案，因此不能利用现有车用燃气供给系统进行高精度控制，比如无法利用专利文献CN104696085A所管口的一种天然气发动机控制及燃料供给系统及方法，该方案采用的是LNG即液化天然气。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
所存在的至少一技术问题，本专利技术提供了一种燃气热泵专用燃气发动机控制系统。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种燃气热泵专用燃气发动机控制系统，包括：燃气压力传感器和燃气比例阀，用于安装在发动机燃气管道中；氧气传感器，用于安装在发动机排气管道中；ECU分别和所述燃气压力传感器、燃气比例阀以及氧气传感器相连接；在燃气供给压力出现波动时通过燃气压力传感器检测出实际燃气压力并反馈给ECU，由ECU调节燃气比例阀的开度来改变混合器的燃气进入量，实现燃气量及空燃比的实时调节；所述氧气传感器用于检测排气管道中的氧含量并反馈至ECU，由ECU判断燃气组分以及调节燃气比例阀的开度来进行燃气供给量的实时修正，以保持过量空气系数在目标值范围内；所述ECU与燃气热泵控制器相连接，以实时交换信息。进一步地，所述ECU与燃气热泵控制器通过CAN总线实时交换信息，以通过CAN总线控制发动机起动、运行、调速、保护、故障处理、停机功能。进一步地，所述的燃气热泵专用燃气发动机控制系统还包括：文丘里混合器，其设置有两进气口，一进气口和燃气比例阀的出气端相连通，另一进气口为空气入口端，以将空气和燃气混合为可燃混合气体；电子节气门，其进气口和文丘里混合器的出口相连通，出气口连通至发动机进气歧管；所述ECU和电子节气门相连接，以通过控制电子节气门的开度来控制发动机转速与负荷。进一步地，所述的燃气热泵专用燃气发动机控制系统还包括：进气温度压力传感器，用于安装在发动机进气歧管中，采集发动机进气歧管内温度压力，以实时反馈发动机可燃混合气体进气量至ECU；燃气温度压力传感器，用于安装在发动机燃气管道中，采集燃气管道内温度压力，以实时反馈燃气供给量至ECU；所述ECU根据进气温度压力传感器和燃气压力传感器的反馈来实时反应当前实际空燃比，由ECU控制燃气比例阀动作，达到控制进入燃气量的目的。进一步地，所述的燃气热泵专用燃气发动机控制系统还包括：曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器，用于检测发动机当前转速与活塞离上止点的曲轴转角对应关系并反馈至ECU，由ECU判断可点火的最佳提前角进一步地，当ECU收到燃气热泵控制器的调速请求和目标转速时，控制电子节气门开度变化，以达到控制发动机转速的目的；同时曲轴位置传感器反馈实时发动机转速，ECU根据实际转速与目标转速的对比值，对电子节气门与燃气比例阀开度进行调节，以达到跟随目标转速进行闭环控制的目的。进一步地，所述的燃气热泵专用燃气发动机控制系统，其特征在于，还包括：水温传感器与机油温度压力传感器，用于检测发动机出水温度与机油压力、温度状态，并反馈至ECU，提供给ECU修正燃气量、可燃混合气体进气量、点火提前角的输入信息；当水温超标、油温超标、机油压力过低和过高时，及时反馈给ECU做出发动机主动保护动作，包括降转速、降负荷或停机。进一步地，所述氧气传感器包括上游氧气传感器和下游氧气传感器；所述上游氧气传感器用于实时检测发动机排气管道中三元催化器前的排气氧浓度，并反馈给ECU，ECU根据空燃比的变化不断调整燃气流量与修正电子节气门开度与点火提前角，达到始终以当量比燃烧作为控制目标的闭环状态；所述下游氧传感器用于检测三元催化器后的排气氧浓度变化，实时监控三元催化器工作能力，并反馈其状态，对ECU排放控制输入有效信息。进一步地，所述的燃气热泵专用燃气发动机控制系统还包括：空气滤清器，其出气口和文丘里混合器的空气入口端相连通。进一步地，所述的燃气热泵专用燃气发动机控制系统还包括安装在发动机燃气管道中燃气过滤器和燃气电磁阀，燃气电磁阀的工作由ECU控制，管道燃气经燃气滤清器后通过燃气电磁阀。本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：燃气发动机驱动空调热泵机组(燃气热泵)是以城市管道天然气为燃料，其供气压力约为1.0～2.5kPa，稍高于大气压力。相对于车用压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)经减压阀调压后的100～500kPa燃气压力，无法采用燃气喷射器进行燃料供给方案，因此不能利用现有车用燃气供给系统进行高精度控制。本专利技术针对燃气压力低与目前机械式比例混合器不能实现燃气热泵高精度燃气供给控制的问题，本专利技术创造性的采用带位置反馈的高精度步进电机的燃气比例阀进行燃气量调节、文丘里混合器、电子节气门组合，利用氧传感器实时检测排气中氧含量实现燃气供给闭环控制，同时采用高能电控独立点火，拥有理论空燃比预混燃烧与稀薄燃烧功能，可降低系统成本、提高经济性、提高过量空气系数控制精度以及有效减少燃气热泵专用发动机排放污染物的控制方案。附图说明图1为本专利技术实施例提供的燃气热泵专用燃气发动机控制系统的组成示意图；图2为燃气热泵专用燃气发动机控制系统电路原理图供电与诊断部分示意图；图3为燃气热泵专用燃气发动机控制系统电路原理图传感器部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气热泵专用燃气发动机控制系统，其特征在于，包括：/n燃气压力传感器和燃气比例阀，用于安装在发动机燃气管道中；/n氧气传感器，用于安装在发动机排气管道中；/nECU分别和所述燃气压力传感器、燃气比例阀以及氧气传感器相连接；/n在燃气供给压力出现波动时通过燃气压力传感器检测出实际燃气压力并反馈给ECU，由ECU调节燃气比例阀的开度来改变混合器的燃气进入量，实现燃气量及空燃比的实时调节；/n所述氧气传感器用于检测排气管道中的氧含量并反馈至ECU，由ECU判断燃气组分以及调节燃气比例阀的开度来进行燃气供给量的实时修正，以保持过量空气系数在目标值范围内；/n所述ECU与燃气热泵控制器相连接，以实时交换信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃气热泵专用燃气发动机控制系统，其特征在于，包括：
燃气压力传感器和燃气比例阀，用于安装在发动机燃气管道中；
氧气传感器，用于安装在发动机排气管道中；
ECU分别和所述燃气压力传感器、燃气比例阀以及氧气传感器相连接；
在燃气供给压力出现波动时通过燃气压力传感器检测出实际燃气压力并反馈给ECU，由ECU调节燃气比例阀的开度来改变混合器的燃气进入量，实现燃气量及空燃比的实时调节；
所述氧气传感器用于检测排气管道中的氧含量并反馈至ECU，由ECU判断燃气组分以及调节燃气比例阀的开度来进行燃气供给量的实时修正，以保持过量空气系数在目标值范围内；
所述ECU与燃气热泵控制器相连接，以实时交换信息。


2.如权利要求1所述的燃气热泵专用燃气发动机控制系统，其特征在于，所述ECU与燃气热泵控制器通过CAN总线实时交换信息，以通过CAN总线控制发动机起动、运行、调速、保护、故障处理、停机功能。


3.如权利要求1所述的燃气热泵专用燃气发动机控制系统，其特征在于，还包括：
文丘里混合器，其设置有两进气口，一进气口和燃气比例阀的出气端相连通，另一进气口为空气入口端，以将空气和燃气混合为可燃混合气体；
电子节气门，其进气口和文丘里混合器的出口相连通，出气口连通至发动机进气歧管；所述ECU和电子节气门相连接，以通过控制电子节气门的开度来控制发动机转速与负荷。


4.如权利要求1或3所述的燃气热泵专用燃气发动机控制系统，其特征在于，还包括：
进气温度压力传感器，用于安装在发动机进气歧管中，采集发动机进气歧管内温度压力，以实时反馈发动机可燃混合气体进气量至ECU；
燃气温度压力传感器，用于安装在发动机燃气管道中，采集燃气管道内温度压力，以实时反馈燃气供给量至ECU；
所述ECU根据进气温度压力传感器和燃气压力传感器的反馈来实时反应当前实际空燃比，由ECU控制燃气比例阀动作，达到控制进入燃气量的目的。


5.如权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵传刚，冯自平，
申请(专利权)人：中科广能能源研究院重庆有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50