CN103397945A

CN103397945A - 甲醇发动机负荷控制系统

Info

Publication number: CN103397945A
Application number: CN2013103587959A
Authority: CN
Inventors: 苏岩; 解方喜; 李小平; 洪伟; 王玉玲; 王新超; 卢超; 李冰; 姜北平; 李慧
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2013-08-16
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2013-11-20

Abstract

甲醇发动机负荷控制系统属于汽车发动机技术领域，本发明中气缸设于缸体中；油门踏板连接油门踏板位置传感器；固接有发动机转速传感器的飞轮固接于置于缸体的曲轴；进气歧管和排气歧管固接于缸体两侧；进气歧管进气端固接电子节气门体，电子节气门体固接节气门位置传感器；进气歧管进气端和排气歧管排气端间设EGR回流管，EGR回流管上顺序固接EGR阀和EGR中冷器，EGR阀连接EGR阀开度传感器；发动机转速传感器、油门踏板位置传感器、节气门位置传感器、电子节气门体、EGR阀开度传感器和EGR阀均由发动机ECU控制；采用本发明可有效降低泵气损失，甚至完全避免节流损失，提高充气效率；还可有效抑制爆震，并可降低NOx的排放，降低过大EGR率对燃烧的抑制作用。

Description

甲醇发动机负荷控制系统

技术领域

本发明属汽车发动机技术领域，具体涉及一种综合运用节气门体和EGR阀控制甲醇发动机负荷的系统。

背景技术

目前，火花助燃式甲醇发动机的负荷是由安装在进气管上的节气门体调节新鲜空气量的多少来调节的。这种控制方式虽然能够实现对发动机进行0—100%负荷的全程控制，但发动机大部分时间是在部分负荷下工作的，而节气门体在部分负荷时节气效果明显，产生很大的压力降，导致节气门体后面进气管内的压力远远低于大气压，不仅泵气损失大大增加，而且充气效率也降低，使发动机热效率降低，燃烧不完全，从而影响发动机的动力性、经济性和排气污染等。

由于甲醇为含氧燃料，燃烧速度比较高，稀燃极限比较大，即使加入较高的EGR率也不会造成失火。所以甲醇发动机比汽油机或柴油机能够承受更大的EGR率，虽然节气门全开时，单纯的EGR控制方式能够有效地抑制爆震，提前点火角度，提高了发动机动力性的同时有效地降低NOx生成量，但是由于受到加入EGR量过多会导致燃烧不稳定的限制，只能实现50%—100%负荷范围内的控制。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，旨在利用甲醇燃料能够承受较高EGR率这一优点提出了一种综合利用节气门体和废气再循环（EGR）技术控制甲醇发动机负荷的系统。

本发明是一种甲醇发动机负荷控制系统，由气缸2、缸体14、发动机转速传感器3、油门踏板4、油门踏板位置传感器5、进气歧管6、发动机ECU7、节气门位置传感器8、电子节气门体9、EGR阀开度传感器10、EGR阀11、EGR中冷器12、EGR回流管13、排气歧管15、飞轮16和曲轴17组成，其中气缸2设于缸体14中；油门踏板4一端连接有油门踏板位置传感器5；飞轮16固接于曲轴17的后端，曲轴17置于缸体14中，飞轮16上固接有发动机转速传感器3；缸体14的一侧固接有进气歧管6，缸体14的另一侧固接有排气歧管15；进气歧管6的进气端固接有电子节气门体9，电子节气门体9上固接有节气门位置传感器8；进气歧管6的进气端和排气歧管15的排气端之间设有EGR回流管13，EGR回流管13上顺序固接有EGR阀11和EGR中冷器12，EGR阀11上连接有EGR阀开度传感器10；发动机转速传感器3、油门踏板位置传感器5、节气门位置传感器8、电子节气门体9、EGR阀开度传感器10和EGR阀11均由发动机ECU7控制。

本发明包括甲醇发动机1、废气再循环单元、检测单元和电控单元。所述甲醇发动机1为火花塞点火，进气道喷射甲醇燃料，压缩比可以很高，进气管上安装有电子节气门体9；所述废气再循环单元包括EGR回流管13、EGR中冷器12及EGR阀11；检测单元包括油门踏板位置传感器5、发动机转速传感器3、节气门位置传感器8以及EGR阀开度传感器10；所述电控单元包括发动机ECU7及其执行机构，ECU中存储了发动机不同工况下节气门开度和EGR阀开度的脉谱图。

所述废气再循环单元中EGR回流管13一端与发动机排气歧管15固接，另一端固接于进气歧管6上电子节气门体9之后，所述EGR中冷器12和EGR阀11顺序固接于EGR回流管13上。再循环的废气从排气歧管15排出，经EGR回流管13导入到EGR中冷器12冷却后，再经EGR阀11从电子节气门体9之后引入到进气歧管6，增加了电子节气门体9之后进气管的压力，降低了电子节气门体9前后的压力差，从而降低了泵气损失。另外，再循环废气的加入也使得电子节气门体9开度变大，在一定程度上也降低了节流损失。

所述检测单元的所有传感器均与发动机ECU7连接，油门踏板位置传感器5和发动机转速传感器3将检测到的油门踏板4的位移量和转速信号传送给发动机ECU7，ECU经查询存储在其中的脉谱图后将控制信号通过电子节气门驱动电路和EGR阀驱动电路分别输送给电子节气门体9和EGR阀11，来控制电子节气门体9和EGR阀11的基本开启量。所述检测单元的节气门位置传感器8和EGR阀开度传感器10将实时监测电子节气门体9和EGR阀11的开度，并将监测信号反馈给发动机ECU7，ECU将此反馈信息与脉谱图进行对比，并对电子节气门体9和EGR阀11的开度进行修正。

本发明所提供的甲醇发动机1负荷控制系统，通过准确控制电子节气门体9和EGR阀11的开启量来调节进入气缸的新鲜空气量，以达到控制甲醇发动机1负荷的目的。

本发明的系统工作过程是：甲醇发动机1起动后，驾驶员踩油门踏板4时，由安装在油门踏板4上的油门踏板位置传感器5监测到油门踏板4的位置变化，并将此信息送往发动机ECU7，位于飞轮16上的发动机转速传感器3将监测到的转速信号发送给发动机ECU7。ECU据此查询存储在其中的负荷控制脉谱图，得到相应工况下电子节气门体9和EGR阀11的基本开启量，该脉谱图是通过对该负荷控制系统实验标定得到并存储在发动机ECU7中的。位于电子节气门体9上的节气门位置传感器8和EGR阀11上的EGR阀开度传感器10分别实时监测电子节气门体9的开度和EGR阀11开度，并将监测信号发送给发动机ECU7，发动机ECU7将此反馈信号与存储在脉谱图上的电子节气门体9和EGR阀11开度信号比对，并据此对电子节气门体9和EGR阀11基本开启量进行修正，最终确定电子节气门体9的开度和相应的EGR阀11的开度。

所述的负荷控制脉谱图是通过对该系统实验标定得到的。甲醇发动机1起动稳定运行后，把甲醇发动机1调到某一稳定转速下，在保持过量空气系数为1的条件下，调节喷醇量与原机相应工况下的喷醇量相同，调节电子节气门体9和EGR阀11的开度，直到扭矩达到最大时，记录此工况下的电子节气门体9和EGR阀11的开度；本标定实验定义的负荷为把原机过量空气系数为1的条件下喷醇量是电子节气门全开时喷醇量的百分比数作为此时的负荷。本标定的结果为中小负荷时，电子节气门体9比原机的电子节气门开度要大；大负荷时，电子节气门体9可以全部打开，用EGR量来调控。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.通过利用EGR阀11来辅助调节新鲜空气的进气量，在电子节气门体9后引入EGR，则可以提高电子节气门体9之后进气歧管6的进气压力，因而可以有效降低泵气损失。

2.在中小负荷时可以开大电子节气门体9的开度，能够降低节流损失；尤其在大负荷时电子节气门体9全开，可以完全避免节流损失，提高了充气效率。

3.EGR的加入有降低缸内最高燃烧温度和压力的作用，可以有效抑制爆震，并且可降低NOx的排放。

4.利用电子节气门体9和EGR阀11相互配合，可以降低在中小负荷时过大EGR率对燃烧的抑制作用。

附图说明

图1为甲醇发动机负荷控制系统的示意图

图2为甲醇发动机负荷控制系统工作原理示意图

其中：1.甲醇发动机 2.气缸 3.发动机转速传感器 4.油门踏板 5.油门踏板位置传感器 6.进气歧管 7.发动机ECU 8.节气门位置传感器 9.电子节气门体 10.EGR阀开度传感器 11.EGR阀 12.EGR中冷器 13.EGR回流管 14.缸体 15.排气歧管 16.飞轮17.曲轴。

具体实施方式

一、下面结合附图对本发明作详细的描述

参阅图1，本发明实现了准确控制甲醇发动机1的新鲜进气量，对发动机的负荷进行了控制，为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

本发明所述的甲醇发动机负荷控制系统包括甲醇发动机1、发动机ECU7、电子节气门体9、EGR阀11、EGR中冷器12、EGR回流管13以及电子节气门驱动电路和EGR阀驱动电路。

所述的甲醇发动机1包括气缸2、油门踏板4、进气歧管6、缸体14、排气歧管15、飞轮16和曲轴17，本实例中采用的甲醇发动机1是由压缩比为18：1的柴油机加装了电子节气门体9、点火系统和甲醇喷射系统改装而成的。

所述的发动机转速传感器3、油门踏板位置传感器5、节气门位置传感器8、EGR阀开度传感器10构成检测单元。发动机转速传感器3和油门踏板位置传感器5分别布置在甲醇发动机1的飞轮16和油门踏板4上，用来实时测量甲醇发动机1的转速和驾驶员踩油门踏板4的位置变化，并将发动机转速信号和油门踏板位置信号传送给发动机ECU7，所述发动机的转速传感器3可以采用当前绝大部分发动机上使用的电磁感应式转速传感器，所述油门踏板位置传感器5可以是当前发动机上常用的霍尔传感器；所述的节气门位置传感器8和EGR阀开度传感器10分别位于电子节气门体9和EGR阀11上，分别检测电子节气门体9的开启位置和EGR阀11的开度状态，并将此信号反馈给发动机ECU7。

二、结合附图2说明本发明的具体工作过程

1.甲醇发动机1起动工作后，由油门踏板位置传感器5和发动机转速传感器3分别测得驾驶员踩油门踏板4的位移量和发动机此时的运行转速，并将此采集的数据传输给发动机ECU7。

2.发动机ECU7对采集的数据进行分析，并查询存储在其中的脉谱图，得到相应工况下电子节气门体9和EGR阀11的基本开启量，然后发出控制指令，分别通过电子节气门驱动电路控制电子节气门体9的基本开度，通过EGR阀驱动电路控制EGR阀11的基本开启量。

3.电子节气门体9和EGR阀11收到指令后，调节到相应的基本开度。节气门位置传感器8和EGR阀开度传感器10分别对电子节气门体9的开度和EGR阀11开度进行实时监测，并将此信号反馈给发动机ECU7。此时发动机排出的废气已经进入排气歧管15，再经过EGR回流管13导入到EGR中冷器12中进行冷却，然后通过EGR阀11在电子节气门体9之后引入到进气歧管6中。

4.发动机ECU7将节气门位置传感器8和EGR阀开度传感器10传来的反馈信号与该工况下的发动机ECU7中存储的发动机负荷控制脉谱图信号进行对比，并进行电子节气门体9和EGR阀11的开启量修正。

5.发动机ECU7将修正后的电子节气门体9开度信号和EGR阀11的开度信号相应地传给电子节气门体9和EGR阀11，准确地控制其开度的大小。

Claims

1.一种甲醇发动机负荷控制系统，由气缸(2)、缸体(14)、发动机转速传感器(3)、油门踏板(4)、油门踏板位置传感器(5)、进气歧管(6)、发动机ECU(7)、节气门位置传感器(8)、电子节气门体(9)、EGR阀开度传感器(10)、EGR阀(11)、EGR中冷器(12)、EGR回流管(13)、排气歧管(15)、飞轮(16)和曲轴(17)组成，其特征在于其中气缸(2)设于缸体(14)中；油门踏板(4)一端连接有油门踏板位置传感器(5)；飞轮(16)固接于曲轴(17)的后端，曲轴(17)置于缸体(14)中，飞轮(16)上固接有发动机转速传感器(3)；缸体(14)的一侧固接有进气歧管(6)，缸体(14)的另一侧固接有排气歧管(15)；进气歧管(6)的进气端固接有电子节气门体(9)，电子节气门体(9)上固接有节气门位置传感器(8)；进气歧管(6)的进气端和排气歧管(15)的排气端之间设有EGR回流管(13)，EGR回流管(13)上顺序固接有EGR阀(11)和EGR中冷器(12)，EGR阀(11)上连接有EGR阀开度传感器(10)；发动机转速传感器(3)、油门踏板位置传感器(5)、节气门位置传感器(8)、电子节气门体(9)、EGR阀开度传感器(10)和EGR阀(11)均由发动机ECU(7)控制。