[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

本發明公開了一種可燃用不同燃料的壓燃式發動機及其控制方法，包括粘度控制系統、燃燒控制系統。在粘度控制系統中，檢測燃料粘度是否過低，若燃料粘度過低則往燃料中加入粘度改進劑進行補償，避免因粘度過低造成發動機中零部件損壞與發動機無法正常工作。在燃燒控制系統中，通過采集缸壓與曲軸轉角信號，并在線計算最大缸壓與最大壓升率，與預設的極限閾值進行比較，若超過極限閾值，則通過向后推遲噴油與排氣門早關，使發動機處于安全工作區域，若沒有超過極限閾值，則通過提前噴油將燃燒相位處于高熱效率區間，使發動機處于高效率工作區域。本發明能夠使發動機燃用多種燃料的前提下，保持發動機處于安全工作區域、并有效提高發動機的熱效率。

技術領域

本發明涉及內燃機，特別是涉及一種可燃用不同燃料的壓燃式發動機及其控制方法。

背景技術

傳統柴油發動機具有熱效率高的特點，燃料特性中的粘度與十六烷值對柴油機具有顯著影響。

若燃料粘度過低，會使發動機中燃油泵、噴油器等部件潤滑不足而加劇磨損，此外粘度過低會增加燃油泵的耗能從而增加發動機燃油消耗不利于燃油經濟性改善，甚至過低的燃料粘度會造成燃油泵無法建立相應的噴油壓力從而使發動機無法正常工作。而目前并未查詢到針對柴油發動機燃料粘度不足進行自動反饋補償燃料粘度的裝置與方法。

柴油機采用壓縮空氣的辦法來提高空氣溫度，使空氣溫度超過柴油的自燃點。其中噴油時刻可實行精確控制，缸內溫度壓力可通過多種途徑控制調節，但不同柴油之間的燃料特性較難確定。其中十六烷值作為衡量燃料壓縮著火特性的參數，對發動機經濟性、動力性、排放和燃燒噪音等具有重要影響。對于低十六烷值燃料，其滯燃期延長，使預混燃燒比例增加，導致最大壓升率升高，超過發動機所能承受的強度范圍，從而縮減發動機使用壽命甚至使發動機短時間內損壞。圖1是柴油發動機燃用不同十六烷值燃料在1990r/min不同負荷下最大壓升率的規律圖，從圖中可知，低十六烷值燃料在小負荷工況下可能會引起最大壓升率過高。但對于高十六烷值燃料，其滯燃期短，著火時刻提前，預混燃燒比例減少，有可能導致熱效率降低、碳煙排放升高。

申請號為200810107181.2，發明名稱為《帶十六烷值無傳感器自動監測的高壓共軌柴油發動機控制系統》的中國專利，公布了利用爆震傳感器獲取震動信號，根據震動信號換算得到所燃用燃料的十六烷值，但并未針對不同十六烷值燃料采取對應的詳細措施。

申請號為201210207851.4，發明名稱為《一種內燃機爆震在線診斷和控制方法》的中國專利，公布了一種點燃式發動機的控制方法，通過閉環反饋控制實現燃用不同燃料，其對于發生爆震，僅僅是籠統描述通過調整點火提前角與空燃比來消除爆震，并未系統詳細說明如何調節點火提前角與空燃比來消除爆震。

申請號為201611223342.5，發明名稱為《燃用多種燃料壓燃式發動機自調節可變氣門控制系統及方法》的中國專利，公布了針對不同燃料發動機氣門可變的控制方法，該方法只改變排氣門或許能使發動機較為穩定的運行，但不能最大程度使發動機燃用不同燃料時處于高熱效率區間。

發明內容

本發明的目的在于克服已有柴油發動機只能燃用柴油燃料的不足，提供一種可燃用不同燃料的壓燃式發動機及其控制方法，通過對發動機進行相應的閉環反饋調節，針對不同燃料實現自動反饋調節粘度補償，且同時針對不同十六烷值燃料控制發動機穩定高效的燃燒過程，使發動機運行在安全區域且盡可能處于熱效率較高區域。