CN103225561A - 双燃料发动机火花点火与均质压燃模式切换策略及其实施装置 - Google Patents

双燃料发动机火花点火与均质压燃模式切换策略及其实施装置 Download PDF

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李忠照
黄震
吕兴才
方俊华
章健勇
张旭洲
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Abstract

一种内燃机技术领域的火花点火与均质压燃切换策略及其实施装置,包括电子控制单元、进气管压力温度传感器、汽油供油系统和正庚烷供油系统,汽油喷油器、正庚烷喷油器、压力温度传感器均安装在进气管上。在燃烧模式切换过程中,电子控制单元采集进气歧管内的进气温度和进气压力,确定该条件下实现均质压燃所需汽油和正庚烷比例;根据负载要求,电子控制单元确定节气门开度和循环供油量;根据之前所确定的循环喷油量及两种燃料的喷油比例,电子控制单元分别调节汽油喷油器和正庚烷喷油器的喷油脉宽,实现燃烧模式从火花点火切换至均质压燃。本发明设计合理,结构简单,适用基于燃料设计与管理的发动机燃烧模式切换系统。

Description

双燃料发动机火花点火与均质压燃模式切换策略及其实施装置
技术领域
[0001] 本发明涉及的是一种新型发动机燃烧模式切换控制策略及其实施装置,特别是基于传统汽油机的汽油-正庚烷双燃料发动机火花点火与均质压燃模式切换策略及其实施装置。
背景技术
[0002] 随着现代社会的发展,人们对发动机节能和环保的要求越来越高。均质压燃作为一种新型的发动机燃烧模式,可以降低燃油消耗率,大幅减少氮氧化合物排放。基于传统汽油机的均质压燃发动机,仍然面临着冷启动不易实现、负荷范围较小等亟待解决的问题。在实际应用中,发动机的工况是不断变化的,因此,需要火花点火模式和均质压燃模式的不断切换。提高缸内进气充量的温度是在传统汽油机上实现均质压燃的必要措施。
[0003] 经过对现有技术文献的检索发现,在专利200880014482.9中,描述了一种基于两级可变相位气门系火花点火/均质压燃切换控制策略。该策略通过调节两级可变相位气门,增加气缸内残余废气量,提高缸内充量的温度实现燃烧模式从火花点火向均质压燃切换。这种切换具有响应迅速,切换速度快的优点,但是受发动机运行工况的限制很大,在低负荷下很难实现切换,造成均质压燃运行范围缩小。专利201010508631.6中描述了一种基于发动机热管理的火花点火/均质压燃切换模式。在这种模式下,通过两级换热器把冷却液热量和废气热量传递给进气,提高进气温度,实现火花点火/均质压燃燃烧模式切换。这种方法具有热效率高,运行范围较广的特点,但是由于换热器的热惯性,进气加热过程较为缓慢,燃烧模式切换周期较长。
发明内容
[0004] 本发明针对上述现有技术的不足,提供了一种双燃料发动机火花点火与均质压燃模式切换策略及其实施装置,本策略拓广了均质压燃燃烧模式的应用范围。
[0005] 本发明是通过以下技术方案来实现的:
[0006] 本发明涉及一种双燃料发动机火花点火与均质压燃模式切换策略,包括如下步骤:步骤一,对汽油和正庚烷混合燃烧的均质压燃特性进行标定,得到在不同进气歧管压力和温度条件下能实现均质压燃燃烧所需的汽油和正庚烷比例,并把此标定数据存入电子控制单元内;步骤二,在火花点火与均质压燃切换过程中,电子控制单元采集进气歧管内的进气温度和进气压力,并与计算机中预存数据进行比较,确定该条件下实现均质压燃所需汽油和正庚烷比例;步骤三,根据负载要求,电子控制单元确定节气门开度和循环供油量;步骤四,根据之前所确定的循环喷油量及两种燃料的喷油比例,电子控制单元分别调节汽油喷油器和正庚烷喷油器的喷油脉宽,实现燃烧模式从火花点火切换至均质压燃。
[0007] 本发明还涉及一种实施以上所述双燃料发动机火花点火与均质压燃模式切换策略的装置,包括气缸、活塞、进气门、排气门、火花塞、进气管、排气管、节气门、喷油器、正庚烷喷油器、压力传感器、温度传感器、电子控制单元、计算机、连接线、第一油箱、第一油滤、第一油耗仪、第一油泵、第一油轨、第二油箱、第二油滤、第二油耗仪、第二油泵和第二油轨,活塞安装在气缸内,进气门、排气门和火花塞均安装在气缸的顶端,进气管的出气口、排气管的进气口均与气缸相连接,节气门安装在进气管内,汽油喷油器、正庚烷喷油器、压力传感器、温度传感器均安装在进气管上并均处于节气门的下游,电子控制单元通过连接线分别与节气门、汽油喷油器、正庚烷喷油器、压力传感器、温度传感器、计算机相连接,第一油箱、第一油滤、第一油耗仪、第一油泵、第一油轨通过油管依次连接,汽油喷油器的上端与第一油轨相连接,第二油箱、第二油滤、第二油耗仪、第二油泵、第二油轨通过油管依次连接,正庚烷喷油器的上端与第二油轨相连接,在第一油箱和第二油箱内分别装有汽油和正庚烧。
[0008] 进一步地,在本发明中发动机的压缩比为11至15。
[0009] 在本发明的工作过程中,电子控制单元内存储了在不同进气歧管压力温度下能够实现均质燃烧的两种燃料的掺混比例;在燃烧模式的切换过程中,电子控制单元采根据进气管内的进气压力温度以及预先存储在电子控制单元中的标定数据,确定该条件下实现均质压燃所需汽油和正庚烷比例;根据负载要求,电子控制单元调节节气门开度,并分别调节汽油喷油器和正庚烷喷油器的喷油脉宽,实现燃烧模式从火花点火切换至均质压燃。两套供油系统可以实时控制汽油和正庚烷的比例,调节燃料性质。
[0010] 与现有技术相比,本发明具有如下有益效果为:本发明设计合理,结构简单,不但可以扩展均质燃烧的应用范围,而且燃烧模式的切换周期也比较短。
附图说明
[0011] 图1为本发明的结构示意图;
[0012] 图2为本发明中汽油供油系统结构示意图;
[0013] 图3为本发明中正庚烷 供油系统结构示意图;
[0014] 其中:1、气缸,2、活塞,3、进气门,4、排气门,5、火花塞,6、进气管,7、排气管,8、节
气门,9、汽油喷油器,10、正庚烷喷油器,11、压力传感器,12、温度传感器,13、电子控制单兀,14、计算机,15、连接线,16、第一油箱,17、第一油滤,18、第一油耗仪,19、第一油泵,20、第一油轨,21、第二油箱,22、第二油滤,23、第二油耗仪,24、第二油泵,25、第二油轨。
具体实施方式
[0015] 下面结合附图对本发明的实施例作详细说明,本实施例以本发明技术方案为前提,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0016] 实施例
[0017] 如图1至图3所示,本发明包括气缸1、活塞2、进气门3、排气门4、火花塞5、进气管6、排气管7、节气门8、汽油喷油器9、正庚烷喷油器10、压力传感器11、温度传感器12、电子控制单元13、计算机14、连接线15、第一油箱16、第一油滤17、第一油耗仪18、第一油泵19、第一油轨20、第二油箱21、第二油滤22、第二油耗仪23、第二油泵24和第二油轨25,活塞2安装在气缸I内,进气门3、排气门4和火花塞5均安装在气缸I的顶端,进气管6的出气口、排气管7的进气口均与气缸I相连接,节气门8安装在进气管6内,汽油喷油器9、正庚烷喷油器10、压力传感器11、温度传感器12均安装在进气管6上并均处于节气门8的下游,电子控制单元13通过连接线15分别与节气门8、汽油喷油器9、正庚烷喷油器10、压力传感器11、温度传感器12、计算机14相连接,第一油箱16、第一油滤17、第一油耗仪18、第一油泵19、第一油轨20通过油管依次连接,汽油喷油器9的上端与第一油轨20相连接,第二油箱21、第二油滤22、第二油耗仪23、第二油泵24、第二油轨25通过油管依次连接,正庚烷喷油器10的上端与第二油轨25相连接,在第一油箱16和第二油箱21内分别装有汽油和正庚烷,发动机的压缩比为11至15。
[0018] 在本发明的工作过程中,电子控制单元13内存储了在不同进气歧管压力温度下能够实现均质燃烧的两种燃料的掺混比例;在燃烧模式的切换过程中,电子控制单元13根据进气管内的进气压力温度以及预先存储在电子控制单元13中的标定数据,确定该条件下实现均质压燃所需汽油和正庚烷比例;根据负载要求,电子控制单元13调节节气门8的开度,并分别调节汽油喷油器9和正庚烷喷油器10的喷油脉宽,实现燃烧模式从火花点火切换至均质压燃。两套供油系 统可以实时控制汽油和正庚烷的比例,调节燃料性质。

Claims (3)

1.一种双燃料发动机火花点火与均质压燃模式切换策略,其特征在于,包括如下步骤:步骤一,对汽油和正庚烷混合燃烧的均质压燃特性进行标定,得到在不同进气歧管压力和温度条件下能实现均质压燃燃烧所需的汽油和正庚烷比例,并把此标定数据存入电子控制单元内;步骤二,在火花点火与均质压燃切换过程中,电子控制单元采集进气歧管内的进气温度和进气压力,并与计算机中预存数据进行比较,确定该条件下实现均质压燃所需汽油和正庚烷比例;步骤三,根据负载要求,电子控制单元确定节气门开度和循环供油量;步骤四,根据之前所确定的循环喷油量及两种燃料的喷油比例,电子控制单元分别调节汽油喷油器和正庚烷喷油器的喷油脉宽,实现燃烧模式从火花点火切换至均质压燃。
2.一种实施权利要求1所述双燃料发动机火花点火与均质压燃模式切换策略的装置,包括气缸(I)、活塞(2)、进气门(3)、排气门(4)、火花塞(5)、进气管(6)、排气管(7)和节气门(8 ),活塞(2 )安装在气缸(I)内,进气门(3 )、排气门(4 )和火花塞(5 )均安装在气缸(I)的顶端,进气管(6 )的出气口、排气管(7 )的进气口均与气缸(I)相连接,节气门(8 )安装在进气管(6)内,其特征在于,还包括汽油喷油器(9)、正庚烷喷油器(10)、压力传感器(11)、温度传感器(12)、电子控制单元(13)、计算机(14)、连接线(15)、第一油箱(16)、第一油滤(17)、第一油耗仪(18)、第一油泵(19)、第一油轨(20)、第二油箱(21)、第二油滤(22)、第二油耗仪(23)、第二油泵(24)和第二油轨(25),汽油喷油器(9)、正庚烷喷油器(10)、压力传感器(11)、温度传感器(12)均安装在进气管(6)上并均处于节气门(8)的下游,电子控制单元(13)通过连接线(15)分别与节气门(8)、汽油喷油器(9)、正庚烷喷油器(10)、压力传感器(11)、温度传感器(12)、计算机(14)相连接,第一油箱(16)、第一油滤(17)、第一油耗仪(18)、第一油泵(19)、第一油轨(20)通过油管依次连接,汽油喷油器(9)的上端与第一油轨(20)相连接,第二油箱(21)、第二油滤(22)、第二油耗仪(23)、第二油泵(24)、第二油轨(25)通过油管依次连接,正庚烷喷油器(10)的上端与第二油轨(25)相连接,在第一油箱(16)和第二油箱(2 1)内分别装有汽油和正庚烷。
3.根据权利要求2所述的实施双燃料发动机火花点火与均质压燃模式切换策略的装置,其特征在于,发动机的压缩比为11至15。
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