CN108071485B - 一种增压甲醇发动机系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种增压甲醇发动机系统，包括甲醇燃料供给装置、汽油燃料供给装置、活塞和ECU控制器，其中，活塞的顶面设置为平面，ECU控制器配置为在甲醇发动机启动阶段控制汽油燃料供给装置向甲醇发动机供给汽油燃料，当甲醇发动机冷却液温度高于第一温度值且汽油燃料供给装置运行时间大于或等于第一时间值时，控制切换汽油燃料供给装置和甲醇燃料供给装置，使得甲醇燃料供给装置向甲醇发动机供给甲醇燃料。本发明通过对甲醇发动机活塞顶面形状的调整以及ECU控制器控制策略的优化，不仅解决了甲醇发动机启动问题，而且使得甲醇燃料的潜力得到充分发挥，降低了使用成本，本发明的增压甲醇发动机达到了与汽油发动机相当的动力性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及车辆发动机技术领域，尤其涉及一种增压甲醇发动机系统。
背景技术
汽车保有量的持续增加加剧了我国的原油供需矛盾，同时提高了车辆的使用成本，使得开发车辆代用燃料成为当前的共识。甲醇可以通过劣质煤制取，能充分利用我国丰富的煤炭资源，同时，甲醇能量密度高、方便运输储存、流动性好、无污染，是理想的汽车代用燃料。
目前的汽车用户尤其是出租车，较为常见的做法是在现有发动机的基础上，保持发动机本体不变，通过调整燃料供给系统，增加代用燃料喷射和存储装置，从而将原本燃烧汽油或柴油的发动机改为可燃烧代用燃料的发动机，可达到降低使用成本的效果。但是由于现有技术并未根据甲醇燃料特性对发动机的内部结构以及相应的控制数据进行优化，从而无法达到最优，其动力性不及汽油发动机。此外，甲醇汽化潜热大，其低温冷启动性能差，而且甲醇作为有机溶剂其对一般的橡胶具有溶胀作用，从而增加了发动机内密封位置的泄漏风险，存在一定的安全隐患。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种增压甲醇发动机系统，该发动机系统不仅降低了使用成本，而且还达到了与汽油发动机相当的动力性和安全性。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种增压甲醇发动机，包括甲醇燃料供给装置、汽油燃料供给装置和活塞，所述甲醇燃料供给装置用于向所述甲醇发动机供给甲醇燃料，所述汽油燃料供给装置用于向所述甲醇发动机供给汽油燃料，所述活塞设置在甲醇发动机气缸内，所述活塞的顶面设置为平面，
所述发动机系统还包括ECU控制器，所述ECU控制器配置为在所述甲醇发动机启动阶段控制所述汽油燃料供给装置向所述甲醇发动机供给汽油燃料，当所述甲醇发动机冷却液温度高于第一温度值且所述汽油燃料供给装置运行时间大于或等于第一时间值时，控制切换所述汽油燃料供给装置和甲醇燃料供给装置，使得所述甲醇燃料供给装置向所述甲醇发动机供给甲醇燃料。
进一步地，所述ECU控制器还配置为在所述汽油燃料供给装置向所述甲醇发动机供给汽油燃料时，控制所述甲醇发动机的转速不超过第一预设转速。
进一步地，所述发动机系统还包括甲醇燃料量监测装置，所述ECU控制器还配置为当所述甲醇燃料量小于第一燃料阈值时，控制切换所述甲醇燃料供给装置和汽油燃料供给装置，使得所述汽油燃料供给装置向所述甲醇发动机供给汽油燃料。
进一步地，所述发动机系统还包括进气管和进气歧管，所述甲醇燃料供给装置靠近所述进气管设置，所述汽油燃料供给装置靠近所述进气歧管设置，
所述甲醇燃料供给装置包括甲醇轨和设置在所述甲醇轨一端的甲醇喷嘴，所述汽油燃料供给装置包括汽油轨和设置在所述汽油轨一端的汽油喷嘴。
进一步地，所述发动机系统还包括甲醇燃料存储罐和汽油燃料存储罐，所述甲醇燃料存储罐与所述甲醇轨的另一端连通，所述汽油燃料存储罐与所述汽油轨的另一端连通。
进一步地，所述发动机系统还包括涡轮增压装置，所述涡轮增压装置包括压气端和涡轮端，所述压气端设置在所述甲醇发动机的进气管上，所述涡轮端设置在所述甲醇发动机的排气管上。
优选的，所述发动机的压缩比范围为12～13。
进一步地，所述发动机系统中与甲醇燃料接触的密封位置采用对甲醇具有抗溶胀特性的橡胶。
优选的，所述对甲醇具有抗溶胀特性的橡胶为氟橡胶。
本发明的一种增压甲醇发动机系统，具有如下有益效果：
与现有技术相比，本发明通过对甲醇发动机活塞顶面形状的调整以及ECU控制器控制策略的优化，不仅解决了甲醇发动机启动的问题，而且使得甲醇燃料的潜力得到充分的发挥，大大降低了使用成本，本发明的增压甲醇发动机达到了与汽油发动机相当的动力性和安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明一实施例提供的增压甲醇发动机系统的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的燃料供给装置的结构示意图；
图3：(a)是现有技术中型号为JLF-10TD发动机的活塞顶面示意图；(b)是本发明一实施例提供的增压甲醇发动机系统的活塞顶面示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
本实施例提供一种增压甲醇发动机系统，该发动机系统以JLF-10TD发动机为基础，通过相应的调整发动机内部结构和优化ECU控制器的控制策略，不仅降低了使用成本，而且还达到了与汽油发动机相当的动力性和安全性。
请参阅图1至图3，其中，图1是本实施例提供的增压甲醇发动机系统的结构示意图；图2是本实施例提供的燃油供给装置的结构示意图；图3中(a)是现有技术中型号为JLF-10TD发动机的活塞顶面示意图，(b)是本实施例的活塞顶面示意图。
本实施例的增压甲醇发动机系统包括用于向甲醇发动机输送燃料的燃料供给装置1，需要说明的是，该燃料供给装置1为双燃料系统，该燃料供给装置1包括甲醇燃料供给装置11和汽油燃料供给装置12，其中，甲醇燃料供给装置11用于向所述甲醇发动机供给甲醇燃料，汽油燃料供给装置12用于向所述甲醇发动机供给汽油燃料。所述甲醇燃料供给装置11包括甲醇轨111和设置在所述甲醇轨111一端的甲醇喷嘴112，所述汽油燃料供给装置12包括汽油轨121和设置在所述汽油轨121一端的汽油喷嘴122。其中，甲醇喷嘴112和汽油喷嘴122的外形及各喷射角度可以完全相同。
该发动机系统还包括进气管和进气歧管，所述甲醇燃料供给装置11靠近所述进气管设置，所述汽油燃料供给装置12靠近所述进气歧管设置。
该发动机系统还包括甲醇燃料存储罐和汽油燃料存储罐，所述甲醇燃料存储罐与所述甲醇轨111的另一端连通，所述汽油燃料存储罐与所述汽油轨112的另一端连通。
当发动机采用甲醇燃料时，存储在甲醇燃料存储罐中的甲醇燃料经过甲醇轨111由甲醇喷嘴112雾化并喷射到进气管中，进气管中的甲醇燃料与空气充分混合后进入燃烧室，进而点火燃烧；当发动机采用汽油燃料时，存储在汽油燃料存储罐中的汽油燃料经过汽油轨121由汽油喷嘴雾化并喷射到进气管中，进气管中的汽油燃料与空气充分混合后进入燃烧室，进而点火燃烧。
本实施例的增压甲醇发动机系统还包括涡轮增压装置，所述涡轮增压装置包括压气端和涡轮端，所述压气端设置在所述甲醇发动机的进气管上，所述涡轮端设置在所述甲醇发动机的排气管上。涡轮增压装置的涡轮端在发动机尾气推动下进行高速旋转，带动涡轮增压装置的压气机，从而对发动机进气进行增压，以提高发动机充气效率。
本实施例的增压甲醇发动机系统采用双燃料系统，并将甲醇定义为常用燃料，即在发动机正常使用时采用甲醇燃料，在发动机的启动阶段采用汽油燃料，因此，甲醇燃料存储罐的存储量要远大于汽油燃料存储罐的存储量。
在一个实施方式中，增压甲醇发动机系统还包括ECU控制器，该ECU控制器配置为在所述甲醇发动机启动阶段控制所述汽油燃料供给装置向所述甲醇发动机供给汽油燃料，当所述甲醇发动机冷却液温度高于第一温度值且所述汽油燃料供给装置运行时间大于或等于第一时间值时，控制切换所述汽油燃料供给装置和甲醇燃料供给装置，使得所述甲醇燃料供给装置向所述甲醇发动机供给甲醇燃料。
具体的，可以通过设置温度传感器检测甲醇发动机冷却液的温度，该温度传感器与ECU控制器连接通信。可以通过设置时间监测装置来监测发动机启动阶段的汽油燃料供给装置的运行时间，该时间监测装置与ECU控制器连接通信。当温度传感器检测到甲醇发动机冷却液温度高于第一温度值且时间监测装置监测到汽油燃料供给装置的运行时间大于或等于第一时间值时，表明甲醇发动机启动阶段已经结束，ECU控制器控制燃料供给装置1进行切换，使得甲醇燃料供给装置向所述甲醇发动机供给甲醇燃料，此时甲醇发动机进入正常运行中。本实施例优选的，上述第一温度值为60℃，第一时间值为25s。
本实施例的ECU控制器配置为在正常情况下控制采用汽油燃料进行甲醇发动机的启动，当然，可以理解的，考虑到存在有紧急情况，如甲醇发动机需要再次启动而汽油燃料量不足等，此时ECU控制器控制采用甲醇燃料进行甲醇发动机的启动。
在一个实施方式中，ECU控制器还配置为在所述汽油燃料供给装置向所述甲醇发动机供给汽油燃料时，控制所述甲醇发动机的转速不超过第一预设转速，由于本实施例中汽油为辅助燃料，在汽油模式下，将甲醇发动机的转速控制在第一预设转速如4000r/min，有利于降低油耗。
由于甲醇燃料为常用燃料，在发动机正常使用过程中采用燃烧甲醇提供动力，为了避免因甲醇燃料耗尽导致发动机停止工作给车主带来不便，在一个实施方式中，所述发动机系统还包括甲醇燃料量监测装置，该甲醇燃料量监测装置用于监测系统的可用甲醇燃料量，所述ECU控制器还配置为当所述甲醇燃料量小于第一燃料阈值时，控制切换所述甲醇燃料供给装置和汽油燃料供给装置，使得所述汽油燃料供给装置向所述甲醇发动机供给汽油燃料，从而能够保证发动机运行一段时间，为车主预留出足够的处理时间。上述第一燃料阈值为当甲醇燃料量小于该第一燃料阈值时，甲醇发动机将无法得到足够的动力，进而无法运行。
具体的，该甲醇燃料量监测装置可以为设置在甲醇燃料存储罐上的液位检测装置，该液位检测装置与ECU控制器连接通信，当液位检测装置检测到甲醇燃料存储罐的液位低于第一燃料阈值所对应的液位高度时，ECU控制器根据该检测结果控制切换甲醇燃料供给装置和汽油燃料供给装置，使得汽油燃料供给装置向所述甲醇发动机供给汽油燃料。当然，也可以采用其他的检测装置对系统的可用甲醇燃料量进行检测，本发明对此不作限制。
现有的JLF-10TD发动机的活塞其顶面为凹陷状，如图3(a)所示，发动机的压缩比只有9.6，为了进一步提高增压甲醇发动机的动力性，在一个实施方式中，对发动机的活塞顶面形状进行了调整，如图3(b)所示，将增压甲醇发动的活塞顶面设置为平面，从而减小了燃烧室的容积，甲醇发动机的压缩比增加为12～13，更优的，该压缩比为12.5。
由于甲醇是一种优良的有机溶剂，其对发动机系统中的密封材料橡胶具有很好的溶胀作用，从而增加了密封位置的泄漏风险，存在一定的安全隐患。为了提升增压甲醇发动机的可靠性，本实施例优选的，所述发动机系统中与甲醇燃料接触的密封位置采用对甲醇具有抗溶胀特性的橡胶，如丁腈橡胶、硅橡胶等，在一个实施方式中，增压甲醇发动机系统中与甲醇燃料接触的密封位置所采用的为对甲醇具有优良抗溶胀特性的氟橡胶。
本发明的一种增压甲醇发动机系统，具有如下有益效果：
与现有技术相比，本发明通过对甲醇发动机活塞顶面形状的调整以及ECU控制器控制策略的优化，不仅解决了甲醇发动机启动的问题，而且使得甲醇燃料的潜力得到充分的发挥，大大降低了使用成本，本发明的增压甲醇发动机达到了与汽油发动机相当的动力性和安全性。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。
Claims (8)
1.一种增压甲醇发动机系统，包括甲醇燃料供给装置、汽油燃料供给装置和活塞，所述甲醇燃料供给装置用于向所述甲醇发动机供给甲醇燃料，所述汽油燃料供给装置用于向所述甲醇发动机供给汽油燃料，所述活塞设置在甲醇发动机气缸内，其特征在于，所述活塞的顶面设置为平面，所述甲醇发动机的压缩比为12～13；
所述发动机系统还包括ECU控制器，所述ECU控制器配置为在所述甲醇发动机启动阶段控制所述汽油燃料供给装置向所述甲醇发动机供给汽油燃料，当所述甲醇发动机冷却液温度高于第一温度值且所述汽油燃料供给装置运行时间大于或等于第一时间值时，控制切换所述汽油燃料供给装置和甲醇燃料供给装置，使得所述甲醇燃料供给装置向所述甲醇发动机供给甲醇燃料。
2.根据权利要求1所述的一种增压甲醇发动机系统，其特征在于，所述ECU控制器还配置为在所述汽油燃料供给装置向所述甲醇发动机供给汽油燃料时，控制所述甲醇发动机的转速不超过第一预设转速。
3.根据权利要求1所述的一种增压甲醇发动机系统，其特征在于，所述发动机系统还包括甲醇燃料量监测装置，所述ECU控制器还配置为当所述甲醇燃料量小于第一燃料阈值时，控制切换所述甲醇燃料供给装置和汽油燃料供给装置，使得所述汽油燃料供给装置向所述甲醇发动机供给汽油燃料。
4.根据权利要求1所述的一种增压甲醇发动机系统，其特征在于，所述发动机系统还包括进气管和进气歧管，所述甲醇燃料供给装置靠近所述进气管设置，所述汽油燃料供给装置靠近所述进气歧管设置，
所述甲醇燃料供给装置包括甲醇轨和设置在所述甲醇轨一端的甲醇喷嘴，所述汽油燃料供给装置包括汽油轨和设置在所述汽油轨一端的汽油喷嘴。
5.根据权利要求4所述的一种增压甲醇发动机系统，其特征在于，所述发动机系统还包括甲醇燃料存储罐和汽油燃料存储罐，所述甲醇燃料存储罐与所述甲醇轨的另一端连通，所述汽油燃料存储罐与所述汽油轨的另一端连通。
6.根据权利要求1所述的一种增压甲醇发动机系统，其特征在于，所述发动机系统还包括涡轮增压装置，所述涡轮增压装置包括压气端和涡轮端，所述压气端设置在所述甲醇发动机的进气管上，所述涡轮端设置在所述甲醇发动机的排气管上。
7.根据权利要求1所述的一种增压甲醇发动机系统，其特征在于，所述发动机系统中与甲醇燃料接触的密封位置采用对甲醇具有抗溶胀特性的橡胶。
8.根据权利要求7所述的一种增压甲醇发动机系统，其特征在于，所述对甲醇具有抗溶胀特性的橡胶为氟橡胶。
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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