CN106939826A - 天然气发动机防喘振控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然气发动机防喘振控制系统及方法。控制系统包括电控单元、电子节气门、电子油门、节气门前压力传感器、节气门后压力传感器、取气支管及电控防喘振阀等。本控制系统结构设计简单合理，通过电子节气门控制逻辑及电控防喘振阀控制逻辑，控制精确、响应及时，能够有效控制发动机突卸负荷时形成喘振，特别适合应用于大排量的增压天然气发动机，效果极佳。

Description

天然气发动机防喘振控制系统及方法

技术领域

本发明属于发动机控制技术领域，具体涉及一种天然气发动机防喘振控制系统及方法。

背景技术

使用节气门控制的增压天然气发动机，当大负荷运行后，在突卸负荷时，节气门需要快速关小以减少发动机进气量，降低发动机功率输出；由于节气门关小，节气门后压力迅速减小，而节气门前维持增压后的高压，如果不及时将气体排出，高压气体会反向冲击压气机叶轮，影响增压器寿命，同时此工况易使发动机产生喘振。

目前，现有技术中一般通过增加防喘振阀来防止发动机发生喘振，但是由于防喘振阀打开时间仅由进气歧管负压建立时间决定，其响应性较差，并不能很好地防止喘振发生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种控制精确、响应及时、能够有效控制喘振的天然气发动机防喘振控制系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

天然气发动机防喘振控制系统，包括电控单元，还包括：

电子节气门，安装于发动机的进气总管上并由所述电控单元调控开度，用于调节可燃混合气的流量；

电子油门，传送脚踏板踩踏深浅与快慢的信号至所述电控单元，从而控制所述电子节气门的开度；

节气门前压力传感器，安装于所述电子节气门前的进气总管上，用于检测所述电子节气门前的进气压力并传送至所述电控单元；

节气门后压力传感器，安装于所述电子节气门后的进气歧管上，用于检测所述电子节气门后的进气压力并传送至所述电控单元；

取气支管，一端与所述电子节气门前的进气总管相连通，另一端安装有电控防喘振阀，所述电控防喘振阀亦由所述电控单元调控开度。

作为优选的技术方案，所述电控防喘振阀的排气端安装有消音器。

本发明还提供了一种天然气发动机防喘振控制方法，包括如下步骤：

步骤一、喘振前判定

当节气门后压力传感器检测到节气门后的进气压力下降，且电子油门传送的脚踏板下降信号同时满足时，电控单元判定司机意图卸负荷，此时激活节气门控制功能，执行步骤二；

当节气门前压力传感器、节气门后压力传感器测得的节气门前后压差达到设定值，且同时满足发动机转速限值、增压压比限值、发动机负荷限值及脚踏板位置下降斜率限值时，电控单元激活防喘振阀控制功能，执行步骤三；

步骤二、节气门控制

电子节气门打开一定开度，同时切断燃料供给，通过发动机将部分高压气排出，以防止喘振；

步骤三、防喘振阀控制

电控防喘振阀立即打开，通过取气支管、消音器释放高压气，降低节气门前的进气压力，以控制喘振。

由于采用了上述技术方案，本发明具有以下有益效果：系统结构设计简单合理，通过喘振前判定、电子节气门控制逻辑及电控防喘振阀控制逻辑，控制精确、响应及时，能够有效控制发动机突卸负荷时形成喘振，特别适合应用于大排量的增压天然气发动机，效果极佳。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明实施例中控制系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中控制方法的控制原理图。

图中：1-电控单元；2-电子节气门；3-进气总管；4-电子油门；5-节气门前压力传感器；6-节气门后压力传感器；7-进气歧管；8-取气支管；9-电控防喘振阀；10-消音器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1所示，天然气发动机防喘振控制系统，包括电控单元1，如ECU(车载电脑)，还包括：

电子节气门2，安装于发动机的进气总管3上并由所述电控单元1调控开度，用于调节可燃混合气的流量；

电子油门4，传送脚踏板踩踏深浅与快慢的信号至所述电控单元1，从而控制所述电子节气门2的开度；

节气门前压力传感器5，安装于所述电子节气门2前的进气总管3上，用于检测所述电子节气门2前的进气压力并传送至所述电控单元1；

节气门后压力传感器6，安装于所述电子节气门2后的进气歧管7上，用于检测所述电子节气门2后的进气压力并传送至所述电控单元1；

取气支管8，一端与所述电子节气门2前的进气总管3相连通，另一端安装有电控防喘振阀9，所述电控防喘振阀9亦由所述电控单元1调控开度，所述电控防喘振阀9的排气端安装有消音器10。

其中，电子节气门、电控防喘振阀等可以采用本技术领域公知常用结构实现，不再进行赘述。

请参考图1和图2，下面介绍一下本发明天然气发动机防喘振控制方法。

发动机运行过程中增压后的空气经过进气总管3、电子节气门2进入进气歧管7后分配到发动机各缸，并有压力传感器测量节气门前后进气压力。电控单元1(ECU)控制电子节气门2的开度，从而进行空气流量控制。当踩下电子油门4，发动机需大负荷运转时，压力传感器测量压力值加大，此时若突然松掉电子油门，发动机需突降负荷，电子节气门2需要快速关小以减少发动机进气量，降低发动机功率输出；由于电子节气门2关小，节气门后压力迅速减小，而节气门前维持增压后的高压。

为防止节气门前高压气因节气门关小导致逆流形成喘振，执行如下步骤：

电控单元1根据节气门后压力传感器6检测到的节气门后进气压力下降斜率，及电子油门4传送的脚踏板位置下降斜率，两个信号同时满足时，判定司机意图卸负荷，此时激活节气门控制功能，将电子节气门2打开一定开度，同时切断燃料供给，通过发动机将部分高压气排出，以防止喘振；

并且电控单元1根据节气门前压力传感器5和节气门后压力传感器6测得的节气门前后压差达到设定值，且同时满足发动机转速限值、增压压比限值、发动机负荷限值及脚踏板位置下降斜率限值时，激活防喘振阀控制功能，电控防喘振阀9立即打开，通过取气支管8、消音器10释放高压气，降低节气门前的进气压力，以控制喘振。

其中，节气门前后压差设定值、发动机转速限值、增压压比限值、发动机负荷限值及脚踏板位置下降斜率限值可以根据实际车辆和发动机工况进行标定。

本发明通过开发专用节气门控制逻辑、专用防喘振阀电控控制逻辑以及使用高性能电控防喘振阀，控制精确、响应及时且效果明显，特别是在大排量的增压天然气发动机上，效果极佳。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.天然气发动机防喘振控制系统，包括电控单元，其特征在于，还包括：

电子节气门，安装于发动机的进气总管上并由所述电控单元调控开度，用于调节可燃混合气的流量；

电子油门，传送脚踏板踩踏深浅与快慢的信号至所述电控单元，从而控制所述电子节气门的开度；

节气门前压力传感器，安装于所述电子节气门前的进气总管上，用于检测所述电子节气门前的进气压力并传送至所述电控单元；

节气门后压力传感器，安装于所述电子节气门后的进气歧管上，用于检测所述电子节气门后的进气压力并传送至所述电控单元；

取气支管，一端与所述电子节气门前的进气总管相连通，另一端安装有电控防喘振阀，所述电控防喘振阀亦由所述电控单元调控开度。

2.如权利要求1所述的天然气发动机防喘振控制系统，其特征在于：所述电控防喘振阀的排气端安装有消音器。

3.天然气发动机防喘振控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、喘振前判定

当节气门后压力传感器检测到节气门后的进气压力下降，且电子油门传送的脚踏板下降信号同时满足时，电控单元判定司机意图卸负荷，此时激活节气门控制功能，执行步骤二；

当节气门前压力传感器、节气门后压力传感器测得的节气门前后压差达到设定值，且同时满足发动机转速限值、增压压比限值、发动机负荷限值及脚踏板位置下降斜率限值时，电控单元激活防喘振阀控制功能，执行步骤三；

步骤二、节气门控制

电子节气门打开一定开度，同时切断燃料供给，通过发动机将部分高压气排出，以防止喘振；

步骤三、防喘振阀控制

电控防喘振阀立即打开，通过取气支管、消音器释放高压气，降低节气门前的进气压力，以控制喘振。