[發(fā)明專利]微量柴油引燃直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410352491.6
• 申請(qǐng)日: 2014-07-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104121102A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李孟涵;張強(qiáng);李國(guó)祥;李娜;邵思東;李培新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): F02D19/06
• 分類號(hào): F02D19/06;F02D41/00;F02M37/04;F02M21/02;F02D45/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭華清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及缸內(nèi)高壓直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，特別地涉及微量柴油引燃缸內(nèi)高壓直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)及用于操作該燃料供給系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，天然氣作為一種代用燃料由于在價(jià)格和儲(chǔ)量方面的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越受到重視。以天然氣為主燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)排放值都有所降低，更易滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，但普通預(yù)混燃燒天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)由于壓縮比受爆震限制導(dǎo)致熱效率偏低、動(dòng)力性低于同排量柴油機(jī)。微量柴油引燃高壓直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)可以在保持與柴油機(jī)同等動(dòng)力性的前提下達(dá)到良好的排放性能，具有良好的應(yīng)用前景。

微量柴油引燃天然氣缸內(nèi)高壓直噴與火花點(diǎn)火天然氣缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程有所不同，其技術(shù)方案是：在壓縮沖程后期，預(yù)先噴入少量柴油作為引燃源，主噴天然氣以高壓形式噴入氣缸，天然氣在柴油形成的火核中擴(kuò)散燃燒，燃燒速度較快，燃燒溫度較低。

這種天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)在于對(duì)引燃柴油和主燃料天然氣噴射過(guò)程的控制。目前該型發(fā)動(dòng)機(jī)噴射壓力的控制方式為單電控，ECU僅對(duì)柴油軌壓進(jìn)行控制，天然氣軌壓通過(guò)機(jī)械裝置調(diào)節(jié)，與柴油軌壓保持定壓差，無(wú)法根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況實(shí)現(xiàn)軌壓的靈活調(diào)節(jié)，限制發(fā)動(dòng)機(jī)綜合性能的進(jìn)一步提升。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開(kāi)了微量柴油引燃直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)及控制方法，供給系統(tǒng)包括電控共軌引燃柴油供給裝置和電控共軌高壓直噴天然氣供給裝置，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況，通過(guò)電控系統(tǒng)控制引燃柴油噴射壓力和主噴天然氣的噴射壓力，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)快速低排放高效燃燒的目的。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：

微量柴油引燃直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)，包括：通過(guò)電控系統(tǒng)分別控制的電控共軌引燃柴油供給裝置及電控共軌高壓直噴天然氣供給裝置，所述電控系統(tǒng)根據(jù)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工況通過(guò)控制電控共軌引燃柴油供給裝置的柴油壓力調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)供給天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)一定壓力的引燃柴油，電控系統(tǒng)根據(jù)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工況通過(guò)控制電控共軌高壓直噴天然氣供給裝置的天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊來(lái)調(diào)節(jié)供給天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)一定壓力的主噴天然氣。

所述電控共軌引燃柴油供給裝置，包括柴油罐，柴油罐與柴油濾清器相連，柴油濾清器與柴油泵的輸入端相連，柴油泵的輸出端一路與柴油罐相連，另一路與柴油壓力調(diào)節(jié)模塊相連，柴油壓力調(diào)節(jié)模塊與柴油軌相連，柴油軌及柴油泵均與電控噴射泵相連。

所述電控共軌高壓直噴天然氣供給裝置，包括天然氣罐，天然氣罐通過(guò)天然氣加壓模塊與天然氣緩沖罐相連，天然氣緩沖罐與天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊相連，天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊與天然氣軌相連，天然氣軌與電控噴射泵相連。

所述電控系統(tǒng)還與柴油泵、柴油壓力調(diào)節(jié)模塊、天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊、柴油軌壓傳感器、天然氣軌壓傳感器、電控噴射器、轉(zhuǎn)速傳感器及進(jìn)氣壓力傳感器相連。

所述天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)與電控噴射器相連，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)空氣端的管道上設(shè)置有中冷器，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)空氣端的管道與出空氣端的管道之間設(shè)置有增壓器；所述天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)空氣端的管道上還依次連接有空氣濾清器及進(jìn)氣壓力傳感器。

所述天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的一側(cè)還安裝有轉(zhuǎn)速傳感器，所述天然氣軌的一端安裝有天然氣軌壓傳感器，所述柴油軌的一端安裝有柴油軌壓傳感器。

所述天然氣緩沖罐與天然氣壓力調(diào)節(jié)模塊之間還安裝有天然氣流量計(jì)，所述柴油濾清器與柴油泵之間還安裝有柴油油耗儀。

微量柴油引燃直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)的控制方法，包括：

步驟一：電控系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)柴油軌壓、柴油噴射定時(shí)及預(yù)設(shè)天然氣軌壓、及天然氣噴射定時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)進(jìn)行控制；

步驟二：根據(jù)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)值對(duì)柴油軌壓、柴油噴射定時(shí)及預(yù)設(shè)天然氣軌壓、及天然氣噴射定時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，電控系統(tǒng)根據(jù)優(yōu)化參數(shù)對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)；

步驟三：根據(jù)柴油油耗儀、燃?xì)饬髁坑?jì)及各傳感器的測(cè)量結(jié)果對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性進(jìn)行綜合性能評(píng)價(jià)，如性能滿足使用需求，進(jìn)行下一工況點(diǎn)的參數(shù)優(yōu)化，如不滿足要求，則對(duì)本工況點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化；

步驟四：對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)所有典型工況點(diǎn)進(jìn)行逐個(gè)標(biāo)定。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的供給系統(tǒng)包括電控共軌引燃柴油供給裝置和電控共軌高壓直噴天然氣供給裝置，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)工況，通過(guò)電控系統(tǒng)控制引燃柴油噴射壓力和主噴天然氣的噴射壓力，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)快速低排放高效燃燒的,在不采用或采用簡(jiǎn)單后處理的情況下達(dá)到國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)目的。

附圖說(shuō)明