[發(fā)明專利]一種燃料現(xiàn)場混合點(diǎn)燃內(nèi)燃機(jī)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910092590.4
• 申請日: 2009-09-11
• 公開（公告）號: CN101649785A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 紀(jì)常偉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: F02D41/04
• 分類號: F02D41/04;F02D43/00;F02D19/08
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 劉 萍

1.一種燃料現(xiàn)場混合點(diǎn)燃內(nèi)燃機(jī)的控制方法，其特征在于：所述燃料現(xiàn) 場混合點(diǎn)燃內(nèi)燃機(jī)，包括電控火花點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)用于運(yùn)行控制的曲軸轉(zhuǎn)角位置 傳感器(1)、冷卻水溫度傳感器(2)、進(jìn)氣溫度傳感器(3)、進(jìn)氣壓力傳感器(4)、 節(jié)氣門位置傳感器(5)、爆震傳感器(6)、線性氧傳感器(7)、點(diǎn)火模塊(11)、火 花塞(12)、電子節(jié)氣門(15)、內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管(16)、內(nèi)燃機(jī)活塞(19)、內(nèi)燃機(jī)氣缸 (20)、內(nèi)燃機(jī)排氣管(21)；

還包括一套高十六烷值和高辛烷值燃料供給和控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括混 合燃料電子控制單元(8)、高辛烷值燃料箱(9)、高辛烷值燃料壓力調(diào)節(jié)器 (10)、高辛烷值燃料噴嘴(13)、高十六烷值燃料噴嘴(14)、高十六烷值燃料 壓力調(diào)節(jié)器(17)、高十六烷值燃料箱(18)；

曲軸轉(zhuǎn)角位置傳感器(1)、冷卻水溫度傳感器(2)、進(jìn)氣溫度傳感器(3)、進(jìn) 氣壓力傳感器(4)、節(jié)氣門位置傳感器(5)、爆震傳感器(6)、線性氧傳感器(7) 通過電纜與混合燃料電子控制單元(8)相連；混合燃料電子控制單元(8)通過點(diǎn) 火模塊(11)連接火花塞(12)；混合燃料電子控制單元(8)通過電纜分別連接電 子節(jié)氣門(15)，高辛烷值燃料噴嘴(13)，高十六烷值燃料噴嘴(14)；高辛烷值 燃料箱(9)、高辛烷值燃料壓力調(diào)節(jié)器(10)和高辛烷值燃料噴嘴(13)通過不銹 鋼管或耐壓軟管依次連接，高辛烷值燃料噴嘴(13)固連在內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管(16)上； 高十六烷值燃料箱(18)、高十六烷值燃料壓力調(diào)節(jié)器(17)和高十六烷值燃料噴 嘴(14)通過不銹鋼管或耐壓軟管依次連接，高十六烷值燃料噴嘴(14)固連在內(nèi) 燃機(jī)進(jìn)氣管(16)上；

其特征在于采用如下控制策略：

燃料混合比α＝Q_D/(Q_D+Q_L)；過量空氣系數(shù)λ＝m_a/(Q_DAF_D+Q_LAF_L)

其中：Q_D為每循環(huán)噴入氣缸的高十六烷值燃料質(zhì)量；Q_L為每循環(huán)噴入氣缸 的高辛烷值燃料質(zhì)量；m_a為根據(jù)進(jìn)氣溫度T_a和進(jìn)氣壓力P_a計(jì)算每缸的循環(huán)進(jìn) 氣質(zhì)量m_a＝P_aV_dρ_v/nRT_a；V_d為內(nèi)燃機(jī)的排量，ρ_v為內(nèi)燃機(jī)充氣效率，n為內(nèi)燃機(jī) 氣缸數(shù)；AF_D為高十六烷值燃料的理論空燃比，AF_L為高辛烷值燃料的理論空燃 比；

Q_L＝m_a/[((α/(1-α))AF_D+AF_L)λ](1)

Q_D＝αm_a/[((α/(1-α))AF_D+AF_L)λ(1-α)](2)

1)起動工況：內(nèi)燃機(jī)起動時，混合燃料電子控制單元(8)接收來自曲軸轉(zhuǎn) 角位置傳感器(1)的信號獲得內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速大于250轉(zhuǎn)/分鐘時，發(fā)出 混和燃料點(diǎn)火控制信號(a)通過點(diǎn)火模塊(11)使火花塞(12)發(fā)火，同時發(fā)出高辛 烷值燃料噴射信號(b)使高辛烷值燃料噴嘴(13)噴射高辛烷值燃料，發(fā)出高十 六烷值燃料噴射信號(c)使高十六烷值燃料噴嘴(14)噴射高十六烷值燃料，實(shí) 現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)起動；根據(jù)冷卻水溫度T_w和線性氧傳感器(7)的空燃比信號確定起動 工況的燃料混合比α、過量空氣系數(shù)λ和點(diǎn)火角β；起動工況燃料混合比α＝0.1-1， 過量空氣系數(shù)λ＝0.4-1，點(diǎn)火角β＝0-6°；

起動工況又分為如下5種情況：

I)-40℃＜T_w＜-10℃時，混合燃料電子控制單元(8)根據(jù)T_w確定內(nèi)燃機(jī) 為超低溫起動工況；超低溫起動應(yīng)采用α＝0.7-1和λ＝0.4-0.8；

II)-10℃＝＜T_w＜＝0℃時，混合燃料電子控制單元(8)根據(jù)T_w確定內(nèi)燃機(jī) 為低溫起動工況；低溫起動應(yīng)采用α＝0.6-0.8和λ＝0.6-1；

III)0℃＜T_w＜＝20℃時，混合燃料電子控制單元(8)根據(jù)T_w確定內(nèi)燃機(jī)為 冷起動工況；冷起動應(yīng)采用α＝0.5-0.7和λ＝0.8-1；

IV)20℃＜T_w＜＝40℃時，混合燃料電子控制單元(8)根據(jù)T_w確定內(nèi)燃機(jī)為 常溫起動工況；常溫起動應(yīng)采用α＝0.3-0.6和λ＝0.9-1；

V)40℃＜T_w＜＝80℃時，混合燃料電子控制單元(8)根據(jù)T_w確定內(nèi)燃機(jī)為 暖機(jī)工況；暖機(jī)工況應(yīng)α＝0.1-0.3和λ＝1；

2)怠速工況：混合燃料電子控制單元(8)接收曲軸轉(zhuǎn)角位置傳感器(1) 的曲軸轉(zhuǎn)角信號，冷卻水溫度傳感器(2)的冷卻水溫度信號，節(jié)氣門位置傳感 器(5)的節(jié)氣門位置信號，線性氧傳感器(7)的空燃比信號，發(fā)出混和燃料點(diǎn)火 控制信號(a)通過點(diǎn)火模塊(11)使火花塞(12)發(fā)火，同時發(fā)出高辛烷值燃料噴射 信號(b)使高辛烷值燃料噴嘴(13)噴射高辛烷值燃料，發(fā)出高十六烷值燃料噴 射信號(c)使高十六烷值燃料噴嘴(14)噴射高十六烷值燃料，發(fā)出電子節(jié)氣門 控制信號(d)，通過調(diào)整電子節(jié)氣門(15)的開度、燃料混合比α和點(diǎn)火角β實(shí)現(xiàn) 內(nèi)燃機(jī)穩(wěn)定的怠速運(yùn)行；當(dāng)T_w＜＝80℃時，控制目標(biāo)怠速1000rpm，當(dāng)T_w＞＝80 ℃時，控制目標(biāo)怠速800rpm；怠速工況時的燃料混合比α＝0.1-0.3，過量空氣 系數(shù)λ＝1，點(diǎn)火角β＝0-12°；

3)部分負(fù)荷和全負(fù)荷工況：混合燃料電子控制單元(8)接收曲軸轉(zhuǎn) 角位置傳感器(1)的曲軸轉(zhuǎn)角信號，冷卻水溫度傳感器(2)的冷卻水溫度信 號，進(jìn)氣溫度傳感器(3)的進(jìn)氣溫度信號，進(jìn)氣壓力傳感器(4)的進(jìn)氣壓力信 號，節(jié)氣門位置傳感器(5)的節(jié)氣門位置信號，爆震傳感器(6)的燃燒壓力信 號，線性氧傳感器(7)的空燃比信號，發(fā)出混和燃料點(diǎn)火控制信號(a)通過點(diǎn) 火模塊(11)使火花塞(12)發(fā)火，同時發(fā)出高辛烷值燃料噴射信號(b)使高辛 烷值燃料噴嘴(13)噴射高辛烷值燃料，發(fā)出高十六烷值燃料噴射信號(c) 使高十六烷值燃料噴嘴(14)噴射高十六烷值燃料，發(fā)出電子節(jié)氣門控制信 號(d)，通過調(diào)整電子節(jié)氣門(15)的開度、燃料混合比α和點(diǎn)火角β實(shí)現(xiàn)內(nèi) 燃機(jī)的部分負(fù)荷和全負(fù)荷運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速為1000-8000rpm；燃料 混合比α＝0-0.3，過量空氣系數(shù)λ＝1，點(diǎn)火角β＝6-30°。