[發明專利]一種混合DME氣體的柴油機系統及控制方法

無效

• 申請號: 201210043674.0
• 申請日: 2012-02-22
• 公開（公告）號: CN102562328A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 紀常偉;張擘;汪碩峰
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: F02D19/08
• 分類號: F02D19/08
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

1.一種混合DME氣體的壓燃式柴油機，包括壓燃式柴油機的原機電子控制單元(5)、柴油機(17)、與柴油機相連通的柴油機進氣歧管(16)、與柴油機進氣歧管(16)相連通的柴油機進氣總管(15)、柴油壓力傳感器(2)、柴油壓力調節器(3)以及柴油噴嘴(4)；柴油機進氣總管(15)上安裝有柴油機空氣流量傳感器(10)；柴油機原機電子控制單元(5)與柴油機上的傳感器和執行器相連，接收柴油機傳感器信號a；其特征在于：DME氣體燃料儲存罐(14)通過供給管路與DME氣體燃料噴嘴(11)相連，DME氣體燃料噴嘴(11)安裝在發動機各缸進氣歧管(16)中，將氣體燃料噴射到柴油機進氣歧管(16)內；在DME氣體燃儲存罐(14)與DME氣體燃料噴嘴(11)的供給管路上還安裝有DME氣體燃料供給管路壓力傳感器(13)、DME供給管路電磁閥(1)、阻燃器(12)；該裝置還包括DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)，DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)與DME氣體燃料供給管路壓力傳感器(13)、DME供給管路電磁閥(1)相連，DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)與原機電子控制單元(5)進行通訊，獲得柴油機轉速信號b、柴油機油軌壓力信號c、冷卻液溫度信號d、踏板位置信號e、進氣流量信號f；同時，DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)通過發出柴油噴嘴控制信號i及DME氣體燃料噴嘴控制信號j，控制柴油噴嘴(4)及DME氣體燃料噴嘴(11)的開啟和關閉，從而調整DME氣體燃料占總進氣量的體積分數，DME氣體燃儲存罐(14)與DME氣體燃料供給管路壓力傳感器(13)、DME供給管路電磁閥(1)、阻燃器(12)及DME氣體燃料噴嘴相連；同時，DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)與DME氣體燃料供給管路壓力傳感器(13)相連，獲得DME氣體燃料供給管路壓力信號g；DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)與DME供給管路電磁閥(1)相連接，通過發出DME供給管路電磁閥控制信號h打開和關閉DME氣體燃料供給管路。

2.一種混合DME氣體的壓燃式柴油機的控制方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

該控制方法按工況分為冷起動工況、怠速工況、中、小負荷工況和高速、高負荷工況；

每循環進入柴油機的DME氣體占總進氣量的體積分數α為；

α＝V_DME/(V_DME+V_air)????公式1

式中：V_DME為噴入柴油機進氣歧管的DME氣體燃料體積流量；V_air為進入柴油機進氣歧管的空氣體積流量；α為DME氣體燃料占DME氣體燃料與空氣混合氣的體積分數；

1)冷起動工況：

起動時，DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)通過與原機電子控制單元(5)通訊，獲得柴油機轉速信號b、柴油機油軌壓力信號c、冷卻液溫度信號d、踏板位置信號e、進氣流量信號f，并根據DME氣體燃料供給管路壓力信號g判斷柴油機起動方式；

當DME燃料供給管路的壓力低于2.0bar時，DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)關閉DME氣體燃料噴嘴(11)，并根據從原機電子控制單元(5)所獲得的柴油機轉速信號b控制柴油噴嘴(4)的開啟和關閉，使柴油機按照原機起動方式順利起動；

當DME燃料供給管路的壓力大于或等于2.0bar時，DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)發出控制信號h打開DME供給管路電磁閥(1)，根據柴油機轉速信號b、冷卻液溫度信號d和踏板位置信號e打開DME氣體燃料噴嘴噴入DME氣體燃料，同時通過將柴油噴嘴噴射脈寬調整至零，關閉柴油噴嘴(4)，使柴油機以純DME氣體壓燃的方式起動；在純DME氣體起動方式下，DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)通過與原機電子控制單元(5)通訊獲得柴油機轉速信號b和踏板位置信號e，并根據柴油機冷卻液溫度信號d的升高或降低調整DME氣體的噴射脈寬縮短或延長，具體如下：

根據冷卻液溫度T_c，又分為如下4種情況：

I)在-50℃≤T_c＜-20℃時，DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)根據公式1計算并調整DME氣體燃料噴嘴的噴射脈寬，使缸內DME氣體占總進氣量的體積分數α保持在0.16～0.18之間；

II)在-20℃≤T_c＜0℃時，DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)根據公式1計算并調整DME氣體燃料噴嘴的噴射脈寬，使缸內DME氣體占總進氣量的體積分數α保持在0.15～0.16之間；

III)在0℃≤T_c＜40℃時，DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)根據公式1計算并調整DME氣體燃料噴嘴的噴射脈寬，使缸內DME氣體占總進氣量的體積分數α保持在0.14～0.15之間；

IV)在40℃≤T_c時，DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)根據公式1計算并調整DME氣體燃料噴嘴的噴射脈寬，使缸內DME氣體占總進氣量的體積分數α保持在0.1～0.14之間；

2)怠速工況：DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)根據DME氣體燃料供給管路壓力信號g判定柴油機怠速時是否加入DME；

當DME燃料供給管路壓力低于2.0bar時，DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)關閉DME氣體燃料噴嘴，并打開柴油噴嘴(4)，此時柴油機怠速控制策略與原機相同；

在DME燃料供給管路壓力大于等于2.0bar時，DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)與原機電子控制單元(5)通訊獲得柴油機轉速信號b、柴油機油軌壓力信號c、冷卻液溫度信號d、踏板位置信號e、進氣流量信號f，并控制DME供給管路電磁閥(1)、DME氣體燃料噴嘴(11)和柴油噴嘴(4)的開啟和關閉，調整DEM氣體在進氣中的體積分數α，具體如下：

根據不同的冷卻液溫度T_c，又分為如下三個不同的過程：

I)在T_c≤20℃時，DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)通過調整DME氣體燃料噴嘴的噴射脈寬，使DME氣體占總進氣量的體積分數α保持在0.12～0.18之間，同時關閉柴油燃料噴嘴(4)，使柴油機以純DME氣體模式進行暖機；

II)在20℃＜T_c≤80℃時，DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)通過調整DME氣體燃料噴嘴的噴射脈寬，使α控制在0.05附近，并且根據柴油機轉速信號b，控制柴油噴嘴噴油；

III)在80℃＜T_c時，DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)通過調整DME氣體燃料噴嘴的噴射脈寬，使α控制在0.015附近，并且根據柴油機轉速信號b，控制柴油噴嘴噴油，實現對DME-柴油混合氣噴射時刻的閉環控制；

3)當轉速低于2000轉/分或加速踏板位置小于45％時，判定柴油機處于中、小負荷工況。在中、小負荷工況下，DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)調整DME氣體占總進氣量的體積分數α，使α在不同的轉速及負荷條件下控制在0.005～0.015附近，且α隨轉速及負荷的增加而降低；

4)當轉速大于等于2000轉/分或加速踏板位置大于等于45％時，判定柴油機處于高速、高負荷工況。在高速、高負荷工況下，DME-柴油混合燃料電子控制單元(9)關閉DME供給管路電磁閥(1)和DME氣體燃料噴嘴(11)，使柴油機以純柴油燃料燃燒模式運行，此時柴油機控制策略與原機相同。