CN101526050A - 发动机富氧燃烧氧气供给控制系统 - Google Patents

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舒歌群
韩睿
梁兴雨
卫海桥
张韦
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Abstract

本发明涉及一种发动机富氧燃烧氧气供给控制系统，包括发动机、制氧装置，其中：在氧气输出管路上安装有减压阀、调节阀、单向阀，在发动机进气总管上安装有氧气浓度传感器、节气门开度传感器，该氧气浓度传感器、节气门开度传感器分别与电控单元的第一、第二信号输入口相连接，该电控单元的第三、第四信号输入口分别与发动机转速检测装置及发动机曲轴转角检测装置的信号输出端相连接，该电控单元的信号输出口与调节阀相连接。本发明的电控单元根据各传感器的信号判断发动机的工况与状态，然后根据该工况的MAP值和最佳工作浓度，输出控制脉冲信号，控制电磁阀/调流阀在最佳时刻开闭，从而控制氧气最佳流量。

Description

发动机富氧燃烧氧气供给控制系统
技术领域
本发明属于内燃机领域，特别是一种发动机富氧燃烧氧气供给控制系统。
背景技术
近年来，随着发动机燃烧控制技术发展和排放限制的提高，其要求更完善的燃烧过程控制，以实现更高的动力性、更佳的经济性和排放性能。在发动机的燃烧过程中，燃料只有完全氧化燃烧才能放出全部热量。向气缸中供给充分的燃料比较容易，但向气缸中供给充分的氧气供燃烧用则比较难。所以可以认为决定发动机发出功率大小的主要因素是气缸内可供燃烧用的空气(氧气)量而不是供油量。因此针对发动机燃烧的特点增加进入气缸中的空气总量中氧气的含量，既可以满足燃油完全燃烧所需的氧气量要求，同时又不改变发动机排气量。在提高发动机动力性及经济性的同时又不恶化排放，则具有重要的研究意义。理论分析表明，在进入气缸内的空气中增加一定比例的氧气时，燃料燃烧的热值增大，放热效率提高，进而与相同质量普通空气助燃相比，发动机对外做功增加，同时燃料燃烧后生成物中的有害物质减少，进而可以降低发动机排放所造成的污染。
目前，国内外针对富氧燃烧进行了很多实验研究，这些试验的结果表明，对于各型号的发动机，在进气中通入一定比例的氧气时，都会存在一个最佳的进气氧浓度，在这个进气浓度下，调节发动机的供油提前角，会使发动机的功率增加而燃油消耗减小，同时在小幅减小NOx的情况下大幅降低排放物CO、HC、PM的排放。因此，设计一种氧气供给控制系统以利于发动机富氧燃烧是当前所要解决的任务之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发动机富氧燃烧氧气供给控制系统，其可实现对发动机氧气供给系统进行控制，使氧气与空气或EGR废气混合成最佳比例后进入发动机内完成燃烧工作。
本发明解决上述技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种发动机富氧燃烧氧气供给控制系统，包括发动机、制氧装置，制氧装置的氧气输出管路与空气/EGR废气的输出管路共同连通至发动机进气总管，其特征在于：在氧气输出管路上安装有减压阀、调节阀、单向阀，在发动机进气总管上安装有氧气浓度传感器、节气门开度传感器，该氧气浓度传感器、节气门开度传感器分别与电控单元的第一、第二信号输入口相连接，该电控单元的第三、第四信号输入口分别与发动机转速检测装置及发动机曲轴转角检测装置的信号输出端相连接，该电控单元的信号输出口与调节阀相连接。
而且，所述的减压阀为不锈钢氧气减压阀。
而且，所述的减压阀与调节阀之间的氧气输送管路上安装有氧气流量计，该氧气流量计与电控单元的一信号输入口相连接。
而且，所述的调节阀为电磁阀或者调流阀。
而且，所述的氧气输出管路与空气/EGR废气输出管路通过三通汇合并后连通至发动机进气总管，在三通汇合后的管路上安装有空气滤清器。
本发明的优点和有益效果为：
本发动机富氧燃烧氧气供给控制系统通过将从制氧装置分离出来的纯氧经各控制阀与空气或EGR废气混合，然后经发动机进气总管进入发动机各汽缸完成助燃工作，电控单元根据各传感器的信号判断发动机的工况与状态，然后根据该工况的MAP值和最佳工作浓度，输出控制脉冲信号，控制电磁阀/调流阀在最佳时刻开闭，从而控制氧气最佳流量，达到控制进气氧浓度的目的，使发动机工作在最佳工作状态，具有结构简单、易于安装、控制精度高等优点。
附图说明
图1为本发明氧气供给控制系统的方框图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种发动机富氧燃烧氧气供给控制系统，包括发动机、制氧装置，制氧装置的氧气输出管路与空气/EGR废气的输出管路共同连通至发动机进气总管。其创新之处在于：在氧气输出管路上安装有减压阀、调节阀、单向阀，在发动机进气总管上安装有氧气浓度传感器、节气门开度传感器，该氧气浓度传感器、节气门开度传感器分别与电控单元的第一、第二信号输入口相连接，该电控单元的第三、第四信号输入口分别与发动机转速检测装置及发动机曲轴转角检测装置的信号输出端相连接，该电控单元的信号输出口与调节阀相连接。减压阀为不锈钢氧气减压阀。减压阀与调节阀之间的氧气输送管路上安装有氧气流量计，该氧气流量计与电控单元的一信号输入口相连接。调节阀为电磁阀或者调流阀。氧气输出管路与空气/EGR废气输出管路通过三通汇合并后连通至发动机进气总管，在三通汇合后的管路上安装有空气滤清器。
制氧装置用于纯氧的制取，其包括中空纤维膜组件，空气滤清器及空气压缩机。中空纤维膜组由上万根乃至数十万根直径在50～500μm的中空纤维并列成束，两端浸固环氧树脂，形成膜滤芯，放入一外壳内。当压缩空气通过空心纤维时，由于氧、水蒸气透过膜的速率快，形成富氧通入到氧气管道，而氮气由于透过膜的速率慢，留在膜内，而后排放到大气中。氧气纯度可调节，纯度越高，流量越小。此现场非低温制氧技术与其它方式相比较，具有分离效率高、省电、占空间小、自动化程度高、保养维护周期较长且工作量少、整机寿命长、准备和启动时间短等优点。
制氧装置通过将自然空气吸入空气滤清器，经空气压缩机加压后，送入中空纤维膜组件，由于发动机进气负压，在中空纤维膜组件的两侧形成压差，在该压差的作用下氧气透过中空纤维膜组件进入氧气输出管路，剩下氮气通过排氮口排入大气中。
制取的氧气通过减压阀降低压力至接近大气压力，方便与空气或EGR废气更好的混合均匀。减压阀采用不锈钢氧气减压阀，这种减压阀能够稳定控制氧气的压力并且能够满足氧气流量的要求。另外这种减压阀耐氧气腐蚀，氧气通过时不会摩擦出火花，避免纯氧点燃爆炸。
经过减压的氧气经过氧气流量计，再通过电磁阀或调流阀。电磁阀或调流阀根据从电控单元传出的控制信号来调节电磁阀或调流阀的开度，达到控制氧气流量的目的。电磁阀或调流阀材料为不锈钢，以耐氧气腐蚀，延长工作寿命。电磁阀或调流阀的开度由控制信号的压力值来决定，而开启的持续时间由该脉冲控制信号的高压脉冲持续时间决定。该脉冲控制信号的高压值最大为12伏，在此电压下电磁阀或调流阀开度达到最大，通过的氧气流量也达到最大。
电控单元(汽车内部系统控制模块)采用基于MAP(前馈控制)的开环控制方法，需通过试验确定发动机不同工况下的最佳氧气进气量确定各种工况下的最佳氧气浓度值，并将其储存于电控单元里。在发动机运行时，电控单元根据节气门开度、转速、氧气浓度、曲轴转速判断发动机所处工况，据此查询储存在电控单元里的该工况下的最佳氧气浓度值与氧气浓度传感器的数值比较。若最佳氧气浓度值大于或小于氧气浓度传感器的数值，则电控单元计算出浓度差距，转换成电磁阀/调流阀控制脉冲信号，发送到电磁阀/调流阀，调节其开度，以此调节通过电磁阀/调流阀的氧气流量，达到调整进气氧浓度的目的。氧气经过电磁阀/调流阀后至单向阀，单向阀用于防止在发动机某些工况下的气体逆流。氧气通过单向阀后，连接一个三通管，氧气与空气或者EGR废气在发动机负压作用下进行混和，并经过空气滤清器进入发动机进气总管，然后进入发动机燃烧室内完成助燃工作。

Claims (5)

1.一种发动机富氧燃烧氧气供给控制系统，包括发动机、制氧装置，制氧装置的氧气输出管路与空气/EGR废气的输出管路共同连通至发动机进气总管，其特征在于：在氧气输出管路上安装有减压阀、调节阀、单向阀，在发动机进气总管上安装有氧气浓度传感器、节气门开度传感器，该氧气浓度传感器、节气门开度传感器分别与电控单元的第一、第二信号输入口相连接，该电控单元的第三、第四信号输入口分别与发动机转速检测装置及发动机曲轴转角检测装置的信号输出端相连接，该电控单元的信号输出口与调节阀相连接。
2.根据权利要求1所述的发动机富氧燃烧氧气供给控制系统，其特征在于：所述的减压阀为不锈钢氧气减压阀。
3.根据权利要求1所述的发动机富氧燃烧氧气供给控制系统，其特征在于：所述的减压阀与调节阀之间的氧气输送管路上安装有氧气流量计，该氧气流量计与电控单元的一信号输入口相连接。
4.根据权利要求1或3所述的发动机富氧燃烧氧气供给控制系统，其特征在于：所述的调节阀为电磁阀或者调流阀。
5.根据权利要求1所述的发动机富氧燃烧氧气供给控制系统，其特征在于：所述的氧气输出管路与空气/EGR废气输出管路通过三通汇合并后连通至发动机进气总管，在三通汇合后的管路上安装有空气滤清器。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090909