[發明專利]基于環形電極的稀燃天然氣發動機燃燒系統及控制方法

有效

• 申請號: 201510020201.2
• 申請日: 2015-01-15
• 公開（公告）號: CN104595021A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 李孟涵;劉琨然;豐程嵐;李玉東;李軍銀;張強
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F02B43/10
• 分類號: F02B43/10;F02D43/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙妍

1.基于環形電極的稀燃天然氣發動機燃燒系統，其特征是，包括天然氣供給噴射系統；

所述天然氣供給噴射系統為發動機提供不同過量空氣系數、混合均勻的天然氣和空氣混合氣；智能點火裝置按照電子控制單元ECU指令點燃氣缸內的混合氣；

空氣經過氣體循環系統進入天然氣供給噴射系統中的天然氣和空氣混合器中與天然氣混合；

氣缸套上設有環形電極，所述環形電極與燃燒室壁面形成電場；電場電源在電子控制單元ECU的控制下為環形電極施加合適的電壓，環形電極與燃燒室壁面形成交流的電場，提高火焰的傳播速率。

2.如權利要求1所述的基于環形電極的稀燃天然氣發動機燃燒系統，其特征是，所述天然氣供給噴射系統包括天然氣罐，所述天然氣罐通過天然氣管道連接緩沖罐，所述緩沖罐的輸出管道上依次設有天然氣減壓穩壓器、天然氣噴射模塊；所述天然氣噴射模塊通過天然氣管道與所述天然氣和空氣混合器連接；

所述天然氣噴射模塊在電子控制單元ECU的控制下噴射天然氣；

所述天然氣和空氣混合器通過進氣管連接氣缸的進氣道，所述氣缸的進氣管上設有節氣門；

所述節氣門在電子控制單元ECU的控制下控制進入氣缸的混合氣量。

3.如權利要求1所述的基于環形電極的稀燃天然氣發動機燃燒系統，其特征是，所述智能點火裝置包括智能點火模塊，所述智能點火模塊的輸入端連接電子控制單元ECU的輸出端，所述智能點火模塊的輸出端連接火花塞；智能點火模塊在電子控制單元ECU的控制下為火花塞提供點火信號，以點燃混合氣體。

4.如權利要求1所述的基于環形電極的稀燃天然氣發動機燃燒系統，其特征是，所述氣體循環系統包括增壓器，所述增壓器壓氣機的輸出端通過進氣管連接中冷器；

所述中冷器的輸出端通過進氣管連接天然氣和空氣混合器；

氣缸的排氣道通過排氣管連接增壓器中渦輪機的進氣口；

所述增壓器中渦輪機的出氣口設有排氣氧傳感器，所述排氣氧傳感器連接電子控制單元ECU的輸入端。

5.如權利要求2所述的基于環形電極的稀燃天然氣發動機燃燒系統，其特征是，所述節氣門之后、氣缸進氣道之前的進氣管內設有進氣溫度、壓力傳感器，所述進氣溫度、壓力傳感器連接電子控制單元ECU的輸入端。

6.如權利要求1所述的基于環形電極的稀燃天然氣發動機燃燒系統，其特征是，所述氣缸內設有轉速傳感器，所述轉速傳感器連接電子控制單元ECU的輸入端。

7.如權利要求1所述的基于環形電極的稀燃天然氣發動機燃燒系統，其特征是，所述電場電源為交流電源，交流電源控制模塊在電子控制單元ECU的控制下控制交流電源輸出電壓、頻率能變的交流電。

8.如權利要求1所述的基于環形電極的稀燃天然氣發動機燃燒系統，其特征是，所述環形電極為平板型，安裝于高于活塞上止點處的氣缸套上，外環直徑小于氣缸套內徑，避免與氣缸套內壁接觸，內環直徑根據發動機結構參數確定，環形電極底部在發動機整個運行過程中與活塞始終無接觸。

9.如權利要求8所述的基于環形電極的稀燃天然氣發動機燃燒系統，其特征是，所述環形電極設有兩處突出的固定位置，兩處突出的固定位置各自經絕緣套包裹后穿過氣缸套固定于發動機機體；所述環形電極的兩處固定位置同時也是電壓的施加位置，通過導線與電場電源相連。

10.如權利要求1-9任一項所述的基于環形電極的稀燃天然氣發動機燃燒系統的控制方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟S301，利用試驗方法標定不同工況下合適的電壓大小及頻率，制定詳細的MAP圖；

步驟S302，發動機運轉過程中工況發生變化；

步驟S303，電子控制單元ECU根據轉速傳感器的反饋值調整節氣門的開度，使轉速穩定；

步驟S304，電子控制單元ECU根據預先標定好的MAP圖控制天然氣噴射模塊的天然氣噴射量，并根據排氣氧傳感器的反饋值進行調整；

步驟S305，電子控制單元ECU根據進氣溫度、壓力傳感器、轉速傳感器以及排氣氧傳感器反饋出過量空氣系數；根據預先標定好的MAP圖通過交流電源控制模塊精確控制電場電源的電壓和頻率大小。