CN104343593B - 一种气体燃料发动机进气装置与燃气喷射控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种气体燃料发动机(包括双燃料发动机和气体机)的进气装置与燃气喷射控制方法。所述的进气装置主要包括进气总管、一级进气歧管、二级进气歧管、连接法兰、燃气喷射阀。一级进气歧管采用的结构是相邻两缸共用一个一级进气歧管，在每个一级进气歧管的中间位置安装一个燃气喷射阀。基于该进气装置，本发明提出了一种多点、顺序燃气喷射控制方法。由于相邻气缸发火顺序不相邻且燃气喷射时间不重叠，每个燃气喷射阀可以控制相邻两个气缸的燃气供应。本发明不仅可以简化燃气供给装置结构，还能减少燃气喷射阀的数量，从而降低气体燃料发动机燃气供给装置的成本。

Description

一种气体燃料发动机进气装置与燃气喷射控制方法
技术领域：
本发明涉及一种气体燃料发动机，具体地说是一种气体燃料发动机的进气装置，以及一种气体燃料发动机的燃气喷射控制方法。
背景技术：
发展内燃机替代燃料是实现其节能减排非常有效的手段之一，对解决越来越严峻的石油危机和环境污染具有重要意义。气体燃料(如天然气、石油气)，具有燃烧清洁、热值大等优点，尤其是天然气因其储量丰富而成为未来内燃机替代燃料的首选。对于气体燃料发动机采用多点燃气喷射可以实现燃气的定时和定量控制，节能减排效果良好。但是采用多点燃气喷射一般每缸都需安装对应的燃气喷射阀，阀的数量多；特别是用于船舶大功率内燃机的燃气喷射阀，其价格十分昂贵。这大大增加了气体燃料发动机燃气供给装置的成本，并且燃气喷射阀的布置更加困难。
公开号CN103485944A专利涉及一种双燃料柴油机燃气供气系统，该专利通过将每个气缸对应的燃气喷射器伸入到每个进气歧管的设计，达到结构紧凑，响应时间快的特点，且能消除气门重叠时间内的扫气损失；公开号CN101644215A和公开号CN101429907A的专利涉及一种设有燃料共轨的一体式进气歧管，通过将共轨搁置在进气歧管本体上的设计，达到降低振动，容易加工的目的；公开号CN201934225U的专利涉及一种用于汽车发动机的双燃料进气歧管，通过一种天然气凸台的结构，使得发动机满足汽油和CNG两种燃料的使用要求。
上述专利均是采用多点顺序喷射，即在每缸的进气歧管上都安装一个或多个相对应的燃气喷射阀，相对于本发明，现有气体燃料发动机燃气供给装置复杂、燃气喷射阀的数量多和成本成倍增加，并且控制方法复杂。
发明内容：
本发明设计了一种用于气体燃料发动机的进气装置，并基于此进气装置，提出了一种燃气喷射控制方法。用以解决气体燃料发动机进气装置复杂且成本高的问题。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的气体燃料发动机进气装置，主要包括进气总管(1)、一级进气歧管(2)、二级进气歧管(3)、连接法兰(4)、燃气喷射阀(5)。进气总管(1)上均布着数量为发动机气缸数一半的一级进气歧管(2)，每个一级进气歧管(2)上分布着两个二级进气歧管(3)，二级进气歧管(3)通过连接法兰(4)与发动机气缸盖连接，燃气喷射阀(5)安装在一级进气歧管(2)的中间位置，燃气喷射阀(5)的数量和一级进气歧管(2)的数量一致。
基于气体燃料发动机进气装置的燃气喷射控制方法为：每个燃气喷射阀(5)控制相邻两个气缸的燃气供应。根据四冲程发动机相邻气缸发火顺序不相邻且燃气喷射时间不重叠的原则，电控单元(ECU)根据发动机当前运行工况查询燃气喷射正时MAP图和燃气喷射脉宽MAP图来确定燃气喷射正时和喷射脉宽，并通过精确控制对应于该气缸的燃气喷射阀(5)实现该气缸燃气的定时定量供给；当发动机的曲轴转过一定角度，并按照发动机的气缸发火顺序，ECU通过控制与该气缸共用的燃气喷射阀(5)实现相邻气缸燃气的定时定量供给。
本发明的有益效果：
本发明在一种气体燃料发动机进气装置的基础上，提出了一种气体燃料发动机燃气喷射控制方法。采用相邻两缸共用一个一级进气歧管的结构，在每个一级进气歧管的中间位置安装一个燃气喷射阀，由于相邻缸发火顺序不相邻且燃气喷射时间不重叠，每个燃气喷射阀可以控制相邻两个气缸的燃气供应。通过本发明，不仅可以简化燃气供给装置结构，还能减少燃气喷射阀的数量，从而降低气体燃料发动机燃气供给装置的成本。
附图说明：
图1为本发明的进气装置结构示意图。
图2为现有的进气装置结构示意图。
图3为气体燃料发动机多缸配气定时图。
图4为气体燃料发动机燃气供给控制流程图。
具体实施方式：
下面结合图1～4，对本发明做更详细的描述。其中，气体燃料发动机以六缸机为例，一个燃气喷射阀控制的气缸个数以两个为例。
由图1，进气总管(1)、一级进气歧管(2)、二级进气歧管(3)、连接法兰(4)、燃气喷射阀(5)共同组成了本发明中的气体燃料发动机进气装置，进气总管(1)上均布着三个一级进气歧管(2)，一级进气歧管(2)上分布着两个二级进气歧管(3)，二级进气歧管(3)和连接法兰(4)连接，连接法兰(4)和发动机气缸盖连接。燃气喷射阀(5)安装在一级进气歧管(2)的中间位置，燃气喷射阀(5)的个数应和一级进气歧管(2)的个数相对应。对比图2，本发明的进气装置结构简化，能节约加工成本。
相邻两个气缸共用一个一级进气歧管(2)，其中1#气缸和2#气缸、3#气缸和4#气缸、5#气缸和6#气缸分别共用一个一级进气歧管(2)，燃气喷射阀(5)安装在一级进气歧管(2)的中间位置，每个燃气喷射阀(5)控制相邻两个气缸的燃气供应。根据四冲程发动机相邻气缸发火顺序不相邻且燃气喷射时间不重叠的原则，6缸机发火顺序为1#-5#-3#-6#-2#-4#，相邻气缸发火间隔为240℃A或者480℃A，由图3，发动机相邻气缸喷气时间不重叠，当1#气缸达到喷气正时时，电控单元(ECU)根据运行工况通过查询燃气喷射正时MAP图和燃气喷射脉宽MAP图来确定燃气喷射正时和喷射脉宽，并通过精确控制对应于该气缸的燃气喷射阀(5)实现该气缸燃气的定时定量供给。如图3，并按照发动机的气缸发火顺序，当发动机曲轴转过480℃A后，与1#气缸共用一个一级进气歧管(2)的相邻气缸2#达到喷气正时，电控单元(ECU)再次ECU根据运行工况通过查询燃气喷射正时MAP图和燃气喷射脉宽MAP图来确定燃气喷射正时和喷射脉宽，并通过精确控制与1#气缸共用的燃气喷射阀(5)，实现2#气缸燃气的定时定量供给。如图3，并按照发动机的气缸发火顺序，当发动机曲轴再次转过240℃A后，1#和2#气缸将重复上述燃气喷射过程。如此周而复始，ECU通过控制同一个燃气喷射阀(5)的喷射正时和喷射脉宽，实现共用一个一级进气歧管(2)的两缸的燃气喷射阶段互不重叠。
3#气缸4#气缸，5#气缸6#气缸的控制过程，和1#气缸2#气缸的控制过程相同，不同的是，由于发火顺序不同，当1#气缸达到喷气正时时，发动机曲轴要转过120℃A后，5#气缸才达到喷气正时，当发动机曲轴再次转过120℃A后，3#气缸达到喷气正时。整个发动机的燃气供给控制流程见图4。
以上的详细描述，气体燃料发动机以六缸机为例，一个燃气喷射阀(5)控制的气缸个数以两个为例。但实际涉及到本专利的权利要求时，每个燃气喷射阀(5)控制的气缸数量，可扩展到同一个燃气喷射阀所控制的气缸的燃气喷射时间不重叠为极限。

Claims (2)

1.一种气体燃料发动机进气装置的气体燃料发动机燃气喷射控制方法，其特征是：
所述气体燃料发动机的进气装置主要包括进气总管(1)、一级进气歧管(2)、二级进气歧管(3)、连接法兰(4)、燃气喷射阀(5)；
所述进气总管(1)上均布着数量为发动机气缸数一半的一级进气歧管(2)，每个一级进气歧管(2)上分布着两个二级进气歧管(3)，二级进气歧管(3)通过连接法兰(4)与发动机气缸盖连接，燃气喷射阀(5)安装在一级进气歧管(2)的中间位置，燃气喷射阀(5)的数量和一级进气歧管(2)的数量一致；
所述控制方法为：根据四冲程发动机相邻气缸发火顺序不相邻且燃气喷射时间不重叠原则，相邻两气缸可共用同一燃气喷射阀(5)实现燃气的分时控制；电控单元(ECU)根据发动机当前运行工况查询燃气喷射正时MAP图和燃气喷射脉宽MAP图，来确定燃气喷射正时和喷射脉宽；当某气缸达到喷气正时，通过控制对应于该气缸的燃气喷射阀(5)，使燃气经由进气总管(1)、一级进气歧管(2)、二级进气歧管(3)、连接法兰(4)、燃气喷射阀(5)进入该气缸，实现该气缸燃气的定时定量供给；按照发动机的气缸发火顺序，当发动机曲轴转过一定角度后，与该气缸共用同一个一级进气歧管(2)的相邻气缸达到喷气正时，电控单元(ECU)通过精确控制同一燃气喷射阀(5)实现相邻气缸燃气定时定量供给；其他共用一个一级进气歧管(2)的两相邻气缸燃气定时定量供给的控制过程与上述过程相同，当发动机每完成一个工作循环后，将重复上述过程。
2.根据权利要求1所述的喷射控制方法，其特征是：每个燃气喷射阀(5)控制的气缸数量可扩展到同一个燃气喷射阀所控制的气缸的燃气喷射时间不重叠为极限。
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