[發明專利]一種可燃用不同燃料的壓燃式發動機及其控制方法

在審

• 申請號: 201810209576.7
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108533410A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 劉海峰;馬俊生;王煜;龐鑫彤;吳珊;向陽;馬夢醒;張曦媛;金超;馬桂香;堯命發;鄭尊清;王滸
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F02D41/00
• 分類號: F02D41/00;F02D19/06;F02D35/02;F02D41/40;F02D13/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗英

1.一種可燃用不同燃料的壓燃式發動機，其特征在于：包括粘度控制系統和燃燒控制系統，所述的粘度控制系統包括燃料箱，在所述的燃料箱的側面靠近底面處安裝有粘度傳感器和溫度傳感器，在所述的燃料箱內底壁上安裝有攪拌器，噴射器安裝在燃料箱頂部且插入燃料箱內部，所述的噴射器的進口通過管道與裝有粘度改進劑的儲存罐的出口連通，裝有閥門的輸油管一端連接燃料箱出口并且另一端連接噴油器進口，所述的閥門用于控制燃料從燃料箱流向噴油器，控制器與粘度傳感器、溫度傳感器、噴射器、攪拌器和閥門分別通過控制線相連，控制器接收粘度傳感器和溫度傳感器的信號并向噴射器、攪拌器和閥門輸出控制信號；所述的燃燒控制系統包括安裝在發動機缸蓋上的缸壓傳感器，缸壓傳感器用于檢測發動機缸內的壓力，光電編碼器與發動機的曲軸同軸連接，所述的光電編碼器用于同步檢測缸壓對應的曲軸轉角，ECU通過控制線分別與缸壓傳感器、光電編碼器、噴油器和排氣門相連，ECU接收缸壓傳感器和光電編碼器的信號并輸出控制信號給噴油器和排氣門。

2.一種可燃用不同燃料的壓燃式發動機的控制方法，其特征在于：包括粘度控制系統控制方法和燃燒控制系統控制方法；

其中，所述的粘度控制系統控制方法包括以下步驟：

(1)粘度傳感器、溫度傳感器分別檢測燃料箱中的燃油的實時燃料粘度和實時燃料溫度，并將實時燃料粘度和實時燃料溫度信號傳送給控制器；

(2)控制器將實時溫度下的燃料粘度換算為設定溫度下的計算粘度；

(3)將所述的計算粘度與標準粘度進行比較，所述標準粘度是設定溫度下的粘度值；

(4)若計算粘度大于或等于標準粘度，則噴射器與攪拌器均不工作，與此同時閥門開啟，使燃料箱中的燃料通過輸油管進入噴油器中；

若計算粘度小于標準粘度，則進行如下步驟：

步驟101：控制器控制噴射器打開，儲存罐中的粘度改進劑通過噴射器噴入燃料箱中，同時控制器控制攪拌器旋轉，使噴入燃料箱中的粘度改進劑與燃料充分均勻混合，若此時計算粘度大于或等于標準粘度，則進行步驟102；若此時計算粘度仍然小于標準粘度，則繼續重復步驟101；

步驟102：噴射器與攪拌器均停止工作，與此同時閥門開啟，使燃料箱中的燃料通過輸油管進入噴油器中；

所述的燃燒控制系統控制方法包括以下步驟：

(1)ECU檢測發動機所處運行工況，包括轉速、負荷；

(2)根據所處工況發動機采用原機MAP運行；

(3)利用缸壓傳感器檢測發動機采用原機MAP運行后的第一個著火循環過程中的缸內壓力，光電編碼器同時檢測缸內壓力對應的曲軸轉角；

(4)將所測得的發動機缸內壓力、發動機曲軸轉角信號導入發動機ECU在線處理系統中分析，由ECU計算此時發動機缸內的最高缸壓、最大壓升率以及燃燒相位；

(5)比較最高缸壓和最大壓升率是否超過各自的預設缸壓極限閾值和壓升率極限閾值；

(6)若最高缸壓和最大壓升率均未超過各自預設的缸壓極限閾值和壓升率極限閾值，則進行如下步驟：

步驟201：在發動機的第二個燃燒循環將噴油時刻提前0.2℃A～2℃A，若發動機仍不能滿足最高缸壓≥預設缸壓安全閾值、最大壓升率≥預設壓升率安全閾值以及燃燒相位處于較高熱效率區間這三個條件中的任意一個條件，則進行步驟202，若發動機滿足最高缸壓預設缸壓安全閾值、最大壓升率≥預設壓升率安全閾值以及燃燒相位處于較高熱效率區間這三個條件中的任意一個條件，則進行步驟(7)；

步驟202：重復步驟201，以步驟201采用的噴油時刻提前數值繼續在發動機的下一個燃燒循環將噴油時刻提前該數值噴射燃料；

若最高缸壓Pmax和最大壓升率中任意一項超過預設的極限閾值，則進行如下步驟：

步驟301：在發動機的第二個燃燒循環將噴油時刻推遲0.2℃A～2℃A，同時排氣門早關2℃A～6℃A，然后將最高缸壓和最大壓升率與各自預設的安全閾值比較；

步驟302：若最高缸壓和最大壓升率均低于各自預設的安全閾值，使發動機處于穩定、安全的工作區域，則進行步驟303；若最高缸壓和最大壓升率中任意一項超過預設的安全閾值，則以步驟301采用的噴油時刻推遲數值以及排氣門早關數值重復步驟301，然后執行步驟302；

步驟303：將噴油時刻提前0.2℃A～2℃A，然后判斷發動機是否滿足最高缸壓≥預設的缸壓安全閾值、最大壓升率≥預設的壓升率安全閾值以及燃燒相位處于較高熱效率區間這三個條件中的任意一個條件，若滿足則進行步驟(7)，若不滿足則執行步驟304；

步驟304：以步驟303采用的噴油時刻提前數值重復步驟303；

所述缸壓安全閾值小于缸壓極限閾值，壓升率安全閾值小于壓升率極限閾值；

(7)若此時ECU檢測發動機所處運行工況沒有發生變化，則發動機繼續采用步驟(6)進行改變后滿足條件時發動機對應的噴油時刻與排氣門關閉時刻進行工作；若發動機工況發生變化，則重復步驟(1)～(7)。