CN109958528A - 一种燃气发动机双增压缸内混合调控装置及其调控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃气发动机双增压缸内混合调控装置及其调控方法，包括包括燃气调控通道、空气调控通道和气缸，所述的气缸通过燃气管道与单缸燃气调控阀连通；所述的气缸通过空气管道与空气调控阀相连通；每个气缸通过燃气总管和空气总管分别与燃气增压器和空气增压器相连通；气缸和燃气增压器之间还连通有排气分配阀；所述单缸燃气调控阀设置在每个气缸入口；所述单缸燃气调控阀、空气调控阀和排气调控阀分别与燃气发动机ECU电连接。采用本发明后，燃气发动机彻底解决了进气管或进气道回火、放炮的危险，提高了燃气发动机运行的安全性和稳定性。

Description

一种燃气发动机双增压缸内混合调控装置及其调控方法
技术领域
本发明涉及燃气发动机控制技术领域，尤其涉及一种燃气发动机双增压缸内混合调控装置及其调控方法。
背景技术
目前，燃气机主要以甲烷类的天然气、沼气和瓦斯为主要市场，此类燃气机技术成熟，可靠。非甲烷类的各种炼化尾气，例如焦炉煤气等应用较少，其中尤其以尾气中含氢成分较高，一般含氢气10％以上的尾气最难利用，由于氢气具有点火能量小、燃烧速度快、着火范围宽等特点，含有氢气的尾气作为燃气发动机的燃料，容易发生进气管回火、爆炸等危险。普通的增压前预混和燃气发动机，由于发动机进气系统进的是混合气，存在回火放炮的风险，有些燃气发动机采用进气道喷射技术，由于进气道仍然是混合气，也存在进气道回火的风险。
公开号为105518282B的发明发明专利公布了一种燃气发动机，具有用于混合两种气体成分的混合单元，该气体成分提供给燃气发动机的一个或多个燃烧室，特别是用于混合燃气和增压空气；并且具有两个压气机，通过该压气机将所述两种气体成分在提供给混合单元之前分开地压缩。在此，两个压气机由在燃气发动机的排气系中设置的涡轮机驱动。该发明虽然采用了两个压气机，但仍是将燃气和空气预混合后进入气缸燃烧，仍然无法避免回火放炮的风险。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃气发动机双增压缸内混合调控装置及其调控方法，克服现有燃气机技术的缺点和不足，以满足含氢燃料对燃气发动机的特殊要求。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种燃气发动机双增压缸内混合调控装置，包括燃气调控通道、空气调控通道和气缸，所述的燃气调控通道包括由燃气管道依次连通的燃气切断阀、调压阀、燃气增压器、燃气中冷器、节气门和单缸燃气调控阀，燃气管道进口连通燃气切断阀；所述的空气调控通道包括由空气管道依次连通的空气调控阀、空气中冷器，空气增压器和空气滤；所述的气缸通过燃气管道与单缸燃气调控阀连通；所述的气缸通过空气管道与空气调控阀相连通；每个气缸通过燃气总管和空气总管分别与燃气增压器和空气增压器相连通；气缸和燃气增压器之间还连通有排气分配阀；所述单缸燃气调控阀设置在每个气缸入口；所述单缸燃气调控阀、空气调控阀和排气调控阀分别与燃气发动机ECU电连接。
作为本发明的进一步优化，所述单缸燃气调控阀、空气调控阀和排气调控阀上分别设置有温度传感器和压力传感器。
作为本发明的进一步优化，所述燃气增压器和空气增压器为涡轮增压器。
提供了一种燃气发动机，采用本发明所述的燃气发动机双增压缸内混合调控装置。
本发明还提供了一种燃气发动机双增压缸内混合调控方法，包括如下步骤：首先将空气和燃气先分别经过增压器进行增压，然后通过各自的中冷器进行冷却，通过燃气调控阀和空气调控阀控制发动机的空燃比，通过空气总管和燃气总管，进入双路进气缸盖，在进入气缸内前，燃气和空气分开增压，空气和燃气在缸内混合。
采用本发明的产生的有益效果为：
1、在进入气缸前燃气和空气完全隔离，这样空气和燃气在整个进气系统不混合，在缸内混合，防止发动机进气管回火；
2、燃气和空气分别通过各自的增压器进行增压，通过各自的中冷器进行冷却，降低发动机对燃气压力的要求，实现发动机低压进气；
3、在每个气缸燃气进气口装有单缸燃气调控阀7，调节每缸燃气进气量，经过两个增压器的废气能量，通过排气调控阀4进行调节，使发动机满足气源压力波动，成分变化的工况，提高发动机对燃气的适应性。
4、因此，本发明与预混发动机和进气道喷射发动机技术特征明显不同。采用本发明后，燃气发动机彻底解决了进气管或进气道回火、放炮的危险，提高了燃气发动机运行的安全性和稳定性。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中：1—燃气切断阀；2-调压阀；3-燃气增压器；4-排气调控阀；5-燃气中冷器；6-节气门；7-单缸燃气调控阀；8-空气调控阀；9-空气中冷器，10-空气增压器；11-空气滤；12-气缸。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1，本发明所述的燃气发动机双增压缸内混合调控装置，包括燃气调控通道、空气调控通道和气缸，所述的燃气调控通道包括由燃气管道依次连通的燃气切断阀1、调压阀2、燃气增压器3、燃气中冷器5、节气门6和单缸燃气调控阀7，燃气管道进口连通燃气切断阀1；所述的空气调控通道包括由空气管道依次连通的空气调控阀8、空气中冷器9，空气增压器10和空气滤11；所述的气缸通过燃气管道与单缸燃气调控阀7连通；所述的气缸通过空气管道与空气调控阀8相连通；每个气缸通过燃气总管和空气总管分别与燃气增压器3和空气增压器10相连通；气缸和燃气增压器3之间还连通有排气分配阀4；所述单缸燃气调控阀7设置在每个气缸入口；所述单缸燃气调控阀7、空气调控阀8和排气调控阀4分别与燃气发动机ECU电连接。
采用上述方案，空气和燃气先分别经过增压器进行增压，然后通过各自的中冷器进行冷却，通过燃气调控阀7和空气调控阀8控制发动机的空燃比，通过空气总管和燃气总管，进入双路进气缸盖，在进入气缸内前，燃气和空气分开增压，空气和燃气在缸内混合。为了合理分配两个增压器废气能量，在燃气增压器涡轮进气前，布置一个高温排气调控阀4，调节两个增压器废气能量。
ECU(Electronic Control Unit)即电子控制单元，在ECU中CPU是核心部分，它具有运算与控制的功能，发动机在运行时，它采集各传感器的信号，进行运算，并将运算的结果转变为控制信号，控制被控对象的工作。它还实行对存储器(ROM/FLASH/EEPROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)和其它外部电路的控制；存储器ROM中存放的程序是经过精确计算和大量实验取得的数据为基础编写出来的，这个固有程序在发动机工作时，不断地与采集来的各传感器的信号进行比较和计算。把比较和计算的结果用来对发动机的点火、空燃比、怠速、废气再循环等多项参数的控制。
本发明在运行时，发动机通过ECU对单缸燃气调控阀7、空气调控阀8和排气调控阀4进行调节，使进入气缸的燃气和空气的空燃比始终保持在合理的区间，并提供合适压力的增压空气和增压燃气。通过对单缸调控阀的控制，可以控制各缸均匀性，保障机组稳定运行。
参考图1，本发明的工作过程为：空气经过增压器10增压，中冷器9冷却、空气调控阀8然后进入空气进气管，最后通过空气进气门进入气缸；燃气经过切断阀1、调压阀2、增压器增压3、中冷器5冷却、燃气调控阀6，然后进入燃气进气管，单缸燃气调控阀7，最后通过燃气进气门进入气缸，燃气和空气在通过气门进入气缸前不混合，保障机组不会发生进气道或者进气管内回火或者爆炸。
采用两个增压器分别对燃气和空气进行增压的原因是，考虑燃气成分的变化，导致空燃比和废气能量的变化，因此，在排气上布置一个排气调控阀4，用于分配空气增压器和燃气增压器的废气能量，使本控制方法更能适应燃气成分的变化。
提供了一种燃气发动机，采用本发明所述的燃气发动机双增压缸内混合调控装置。
以上内容是结合具体实施例对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于此。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (5)

1.一种燃气发动机双增压缸内混合调控装置，包括燃气调控通道、空气调控通道和气缸，其特征在于，所述的燃气调控通道包括由燃气管道依次连通的燃气切断阀(1)、调压阀(2)、燃气增压器(3)、燃气中冷器(5)、节气门(6)和单缸燃气调控阀(7)，燃气管道进口连通燃气切断阀(1)；所述的空气调控通道包括由空气管道依次连通的空气调控阀(8)、空气中冷器(9)，空气增压器(10)和空气滤(11)；所述的气缸通过燃气管道与单缸燃气调控阀(7)连通；所述的气缸通过空气管道与空气调控阀(8)相连通；每个气缸通过燃气总管和空气总管分别与燃气增压器(3)和空气增压器(10)相连通；气缸和燃气增压器(3)之间还连通有排气分配阀(4)；所述单缸燃气调控阀(7)设置在每个气缸入口；所述单缸燃气调控阀(7)、空气调控阀(8)和排气调控阀(4)分别与燃气发动机ECU电连接。
2.根据权利要求1所述的燃气发动机双增压缸内混合控制装置，其特征在于：所述单缸燃气调控阀(7)、空气调控阀(8)和排气调控阀(4)上分别设置有温度传感器和压力传感器。
3.根据权利要求1所述的燃气发动机双增压缸内混合控制装置，其特征在于：所述燃气增压器(3)和空气增压器(10)为涡轮增压器。
4.一种燃气发动机，其特征在于，采用如权利要求1至4任一权利要求所述的燃气发动机双增压缸内混合调控装置。
5.一种燃气发动机双增压缸内混合调控方法，根据权利要求1所述的燃气发动机双增压缸内混合控制装置包括如下步骤：首先将空气和燃气先分别经过增压器进行增压，然后通过各自的中冷器进行冷却，通过燃气调控阀(7)和空气调控阀(8)控制发动机的空燃比，通过空气总管和燃气总管，进入双路进气缸盖，在进入气缸内前，燃气和空气分开增压，空气和燃气在缸内混合。
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Applicant after: Xi'an Kemei Power Technology Co., Ltd

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Applicant before: XI'AN AEROSPACE BASE SIPU POWER TECHNOLOGY Co.,Ltd.