CN111412070B - 一种基于跳缸技术的天然气发动机工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种基于跳缸技术的天然气发动机工作方法，传感器通过采集当前工况下发动机负荷、转速信号，再由发动机电控单元ECU对当前工况进行判断是否符合进入跳缸的条件，如果当前工况需要进行跳缸调整，则需要根据传感器所采集的信号对所需的停缸数进行选择，然后对需要其停止工作的气缸进行切断燃气喷射以及停止点火的处理，使每一气缸都在发动机低负荷停缸的工作循环中参与停缸过程，以实现跳缸过程。本发明通过根据最优停缸数对停缸顺序进行设计既可以达到传统停缸技术所要求的将发动机工作保持在经济能耗区，也可以降低发动机在长时间处于停缸状态中，由于停止特定气缸工作所导致的曲轴受力不均匀所引起的曲轴强度问题。

Description

一种基于跳缸技术的天然气发动机工作方法
技术领域
本发明涉及的是一种天然气发动机，具体地说是天然气发动机的控制方法。
背景技术
全球石油资源的无节制开采使人类面临的资源环境以及能源枯竭的威胁正 在逐步增加。寻找开发新能源，提高现有能源的使用效率，对建立可持续发展 的能源系统，促进社会经济的发展和生态环境的改善以及减少对化石能源的依 赖具有重大意义。在诸多应用于发动机的节能方法中，停缸技术作为一种降低 发动机能耗的方法随着发动机电控系统的逐步完善再一次被重视。
停缸技术也称为可变排量技术或断缸技术，是指发动机在部分负荷下运行 时，通过相关机构切断部分气缸的燃油供给、点火和进排气，停止其工作，使 剩余工作气缸负荷率增大，以提高效率，降低燃油消耗。
目前大部分停缸技术的工作原理多为通过传感器采集发动机转速负荷等信 号，由电控单元ECU根据所得信号对当前工况进行判断是否需要进行停缸，当 需要进行停缸操作时，由电控单元判断最佳停缸数，同时切断对应缸的燃料供 给以及点火，实现发动机的停缸操作。公开号为CN107795395A的专利发明了一 种发动机断缸降扭的方法，通过在控制策略中加入降扭效率计算、降扭协调、 断缸策略、断缸执行及点火修正等功能,最终实现发动机降扭精度提高一倍以 上。然而这一发明中并未考虑断缸工作过程中由于长时间停止特定气缸工作， 曲轴会因为受力不均产生强度问题，造成发动机工作的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供解决停缸工作过程中由于长时间停止特定气缸工 作，曲轴因为受力不均产生强度问题的一种基于跳缸技术的天然气发动机工作 方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种基于跳缸技术的天然气发动机工作方法，其特征是：传感器通 过采集当前工况下发动机负荷、转速信号，再由发动机电控单元ECU对当前工 况进行判断是否符合进入跳缸的条件，如果当前工况需要进行跳缸调整，则需 要根据传感器所采集的信号对所需的停缸数进行选择，然后对需要其停止工作 的气缸进行切断燃气喷射以及停止点火的处理，使每一气缸都在发动机低负荷 停缸的工作循环中参与停缸过程，以实现跳缸过程。
本发明还可以包括：
1、当天然气发动机为六缸天然气发动机时，发动机在低负荷下运行，此时 ECU对当前工况判断发动机需进入跳缸状态以降低能耗，依据六缸天然气发动 机的点火顺序使发动机各缸轮换进行停缸操作，保证各缸停缸次数在整个跳缸 工作过程中一致，以此实现发动机的跳缸工作过程，停缸过程与曲轴转角的对 应关系如下表所示：
Figure BDA0002386491280000021
Figure BDA0002386491280000031
本发明的优势在于：本发明通过根据最优停缸数对停缸顺序进行设计既可 以达到传统停缸技术所要求的将发动机工作保持在经济能耗区，也可以降低发 动机在长时间处于停缸状态中，由于停止特定气缸工作所导致的曲轴受力不均 匀所引起的曲轴强度问题。
具体实施方式
下面举例对本发明做更详细地描述：
本发明一种基于跳缸技术的天然气发动机工作方法，适用于四缸及以上的 天然气发动机，当天然气发动机在部分负荷下运行时，通过关闭对应缸的喷气 阀和火花塞，从而切断对应缸的燃气供给及点火，停止其工作，使剩余气缸的 负荷率增大，发动机保持在中、大负荷经济能耗运转区，以提高效率降低燃气 消耗。传感器通过采集当前工况下发动机负荷、转速等信号，再由发动机电控 单元ECU对当前工况进行判断是否符合进入跳缸的条件。如果当前工况需要进 行跳缸调整，则需要根据传感器所采集的信号对所需的停缸数进行选择，根据 最佳停缸数对停缸顺序进行设计，然后对需要其停止工作的气缸进行切断燃气 喷射以及停止点火的处理，使每一气缸都能够在发动机低负荷停缸的工作循环 中参与停缸过程，以实现上述跳缸过程。以六缸天然气发动机为例，当发动机 在低负荷下运行此时ECU对当前工况判断发动机需进入跳缸状态以降低能耗， 根据计算此时最佳停缸数为两缸，依据六缸天然气发动机的点火顺序对停缸顺 序进行设计，使发动机各缸轮换进行停缸操作，保证各缸停缸次数在整个跳缸 工作过程中基本一致，以此实现发动机的跳缸工作过程，通过这一工作方式， 既可以达到传统停缸技术所要求的将发动机工作保持在经济能耗区，也可以降 低发动机在长时间处于停缸状态中，由于停止特定气缸工作所导致的曲轴受力 不均匀所引起的曲轴强度问题。
停缸过程与曲轴转角的对应关系如下表所示：
Figure BDA0002386491280000041
当发动机需要进行跳缸工作时，停缸顺序需要根据所需的停缸数进行设计， 主要设计要求在于通过设计不同的停缸顺序减小曲轴受力不均所带来的影响。
当发动机需要进行跳缸操作，按照发动机点火顺序设计停缸顺序，使曲轴 左右两端停缸数不易相差过大，防止曲轴受力不均衡产生屈曲。
以一直列六缸天然气发动机的跳缸工作过程，结合表对本发明做进一步说 明，具体工作时，跳缸过程中的停缸数以及停缸顺序不局限于该例，具体情况 依据发动机气缸数以及具体工况而定。
发动机工作时，通过传感器采集发动机负荷转速等信号，由ECU对所采集 信号进行处理，得出该工况下发动机需要进入跳缸状态以保证发动机工作在经 济能耗区，由ECU判断得出该工况下所需最佳停缸数为两缸，根据最佳停缸数 以及直列六缸发动机的点火顺序对发动机跳缸顺序进行设计，从靠近曲轴输入 端的气缸开始编号，各缸序号分别为1、2、3、4、5、6，根据直列六缸发动机 的点火顺序1-5-3-6-2-4，将发动机工作三个循环设计为一个跳缸周期，由于 跳缸工作过程要求在一个跳缸周期内所设计的停缸顺序必须保证每缸都至少进 行依次停缸操作，所以可以将发动机六缸进行分组停缸，在一个停缸周期的三个循环内，每循环停止两缸工作，同时，为保证停缸过程中曲轴受力均匀不产 生震动、噪声等有害现象，应当使每循环内所停的两缸位于曲轴的对称位置上， 根据上述要求，将停缸顺序设计为：循环一1-6，循环二2-5，循环三3-4， 对应各循环点火顺序为，5-3-2-4，1-3-6-4，1-5-6-2。

Claims (1)

1.一种基于跳缸技术的天然气发动机工作方法，其特征是：传感器通过采集当前工况下发动机负荷、转速信号，再由发动机电控单元ECU对当前工况进行判断是否符合进入跳缸的条件，如果当前工况需要进行跳缸调整，则需要根据传感器所采集的信号对所需的停缸数进行选择，然后对需要其停止工作的气缸进行切断燃气喷射以及停止点火的处理，使每一气缸都在发动机低负荷停缸的工作循环中参与停缸过程，以实现跳缸过程，每循环内所停的两缸位于曲轴的对称位置上；
当天然气发动机为六缸天然气发动机时，发动机在低负荷下运行，此时ECU对当前工况判断发动机需进入跳缸状态以降低能耗，依据六缸天然气发动机的点火顺序使发动机各缸轮换进行停缸操作，保证各缸停缸次数在整个跳缸工作过程中一致，以此实现发动机的跳缸工作过程，停缸过程与曲轴转角的对应关系如下表所示：
Figure FDA0003762955130000011
Figure FDA0003762955130000021
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