CN111425309A - 一种节能减排发动机的控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种节能减排发动机的控制系统，通过在外环燃气通道内设置外环流量传感器能够检测输送的燃气流量，根据该燃气流量能够准确地确定发动机的动力；可以将甲醇和天然气同时为一种发动机作为燃料，使其工作在单一甲醇、单一天然气和甲醇/天然气混合燃料3种燃料模式下。在发动机处于低温状态下可以用天然气起动发动机和进行暖车，可以解决甲醇发动机低温起动的问题。这样就可以扩大发动机的燃料选择范围，使以这种发动机为动力的车辆具有更好的区域适应性。由于天然气的燃烧速度慢，甲醇的燃烧速度快，使用甲醇和天然气双燃料模式可以比原天然气发动机具有更好的燃烧性能，改善发动机的动力性和燃料经济性。

Description

一种节能减排发动机的控制系统
技术领域
本发明属于发动机节能减排的技术领域，具体涉及一种节能减排发动机的控制系统。
背景技术
从发动机的能量热平衡角度分析，一般发动机输出的有效功率只占燃油燃烧总热量的20％-40％左右，其余热能量则主要通过排气和冷却介质(冷却水、机油散热等)被传递到大气环境中。由此可以看出，对于车用发动机，其余热能量具有很大的节能潜力，余热能回收利用技术有广泛的应用空间。目前，发动机余热能利用技术主要集中在增压、余热制冷、余热取暖、余热发电和改良燃料燃烧性能等几个方面。在当前车用余热利用的各种技术方案中，朗肯循环余热回收技术的热效率最高，是最有可能首先实现产业化的技术。
目前发动机可以使用纯甲醇作为燃料(简称M100)，或者甲醇与汽油按一定的比例混合成为甲醇汽油，通常有15％的甲醇加85％的汽油这个比例混合的甲醇汽油，称为M15，等。使用纯甲醇作为燃料时存在的问题是：1、甲醇的气化潜热大，造成发动机冷起动困难，因此目前的甲醇发动机在温度较低时通常使用汽油起动，在起动、暖机运行发动机至较高温度后切换到甲醇工作方式。2、目前甲醇的供应链还不够完善，甲醇燃料的加注还存在一定的问题，所以对于以甲醇发动机为动力的汽车在行驶到无甲醇供应的地区就无法长时间运行，汽车的使用区域受到限制。
目前以天然气为燃料的天然气发动机在乘用车或者商用车上都得到了较好的运用。但目前天然气的供应链也还不够完善，天然气燃料的加注不少地区还存在一定的问题，尤其是冬天因采暖消耗导致供应车用的天然气供应紧张。因此以天然气发动机为动力的汽车在行驶到无天然气供应的地区就无法长时间运行，汽车的使用区域也受到限制。
甲醇和天然气作的着火温度都比较高，适合作为火花点火发动机的燃料；甲醇的辛烷值为114，天然气的辛烷值为127，均具有较高的辛烷值的特点。虽然甲醇的辛烷值比天然气略低，但甲醇具有更大的蒸发气化潜热导致进气终了气缸内的混合气温度比天然气发动机温度低，而且甲醇的火焰传播速度比天然气快，所以目前压缩比为10-13的天然气发动机，此压缩比也适合甲醇发动机，因此目前的甲醇发动机也基本上是在天然气发动机的基础上针对甲醇的特点做了适应性开发，使其兼顾适合使用两种燃料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在经过燃料适应性设计的前提下使用此系统后可以成为适合甲醇和天然气两种燃料的发动机，发动机运行更加安全可靠、经济和环保的节能减排发动机的控制系统。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种用于发动机的调节阀，包括：
阀体，所述阀体在入口端口和出口端口之间的内室中容纳阀元件，所述阀元件调节通过所述阀体的燃料流量；
致动器，所述致动器被联接成使所述阀元件相对于所述阀体移动；
控制器，所述控制器配置成基于差压和绝对压力测量值经由所述致动器调节所述阀体的位置，以实现通过所述阀体的所述燃料的目标质量流量；
连通至所述阀体的外部燃气通道，所述阀体能够控制所述外部燃气通道内的燃气流量，其中流量传感器，其包括外流量传感器，其设置在所述外部燃气通道上，用于检测所述外部燃气通道内的燃气流量；
差压和绝对压力传感器，所述差压和绝对压力传感器被布置成提供所述压力测量值。
上述的用于发动机的调节阀，所述调节阀还包括连通至所述阀体的内部燃气通道，所述阀体还能够控制所述内部燃气通道内的燃气流量，所述流量传感器还包括内流量传感器，其设置在所述内部燃气通道上，用于检测所述内部燃气通道内的燃气流量。
上述的用于发动机的调节阀，所述差压传感器流体地联接到上游压力探针和下游压力探针，使得所述差压测量值对应于所述阀元件上的差压。
上述的用于发动机的调节阀，所述上游压力探针包括皮托管探针，并且所述下游压力探针包括静压力探针。
上述的用于发动机的调节阀，所述调节阀还包括阀杆，所述阀杆连接至所述阀体，并且相对于所述阀体可旋转，所述阀体上设置有微动开关，且所述阀杆上设置有触动件，所述触动件在所述阀杆转动时能够触发所述微动开关。
上述的用于发动机的调节阀，所述流量传感器设置在靠近所述阀体的位置处。
上述的用于发动机的调节阀，所述调节阀还包括连通至所述阀体的内环燃气通道，所述阀体还能够控制所述内环燃气通道内的燃气流量，其中所述阀体包括：
阀壳，其具有一个进气口和两个出气口，所述外环燃气通道和所述内环燃气通道分别连通至所述两个出气口；
阀芯，其可旋转地设置在所述阀壳内，所述阀芯具有阀芯燃气通道和与所述阀芯燃气通道连通的气孔，所述气孔在所述阀芯相对于所述阀壳旋转时与所述两个出气口配合来调节输送至所述外环燃气通道和所述内环燃气通道的燃气流量，
所述调节阀还包括阀杆，具有相对设置的第一端和第二端，所述第一端连接至所述阀芯，且所述第二端延伸到所述阀壳的外部。
上述的用于发动机的调节阀，所述调节阀还包括点火装置，所述点火装置连接所述阀杆的所述第二端，以通过操作所述点火装置转动所述阀杆。
一种节能减排发动机的控制系统，包括上述中任一项所述的用于发动机的调节阀、甲醇燃料供油喷射系统、天然气供气喷射系统和燃料电控系统；其中，
甲醇供油喷射系统包括依次相连的甲醇燃油箱、甲醇泵、甲醇滤清器、甲醇共轨喷嘴组件和甲醇喷嘴；
天然气供气喷射系统包括天然气储存罐，以及设置在天然气储存罐与燃气分配管的天然气连接管路上的燃气控制喷嘴、燃气开关电磁阀和燃气滤清器；
燃料电控系统包括传感器、执行器以及采集传感器的信号并控制执行器运作的甲醇/天然气燃料电子控制单元ECU；
其中ECU包括用于接收传感器采集的信号的输入信号处理模块、与执行器相连的ECU内部驱动电路模块以及与输入信号处理模块和ECU内部驱动电路模块相连的微处理器；
所述执行器包括与ECU相连的甲醇泵、甲醇喷嘴、燃气开关电磁阀和燃气控制喷嘴，以及用于对发动机进气空气流量进行控制的电子节气门体和涡轮增压器控制阀；传感器包括与ECU相连的位于发动机机体上的水温传感器、位于进气总管上的进气歧管压力温度传感器/进气流量传感器、发动机的曲轴位置传感器、位于油泵凸轮轴或进排气门凸轮轴处的凸轮轴位置传感器和用于检测油门踏板位置的油门踏板位置传感器，以及用于测量燃气控制喷嘴进口处燃气压力和温度的天然气压力和温度传感器和设置在天然气储存罐内的天然气液位或压力传感器，传感器还包括位于电子节气门体上的节气门位置传感器，所有传感器的输出端分别与输入信号处理模块相连。
上述的节能减排发动机的控制系统，所述传感器还包括用于测量发动机工作空气燃料混合比的氧传感器，氧传感器安装于排气歧管或排气管上。
上述的节能减排发动机的控制系统，还包括废气涡轮增压器，所述传感器还包括设置在废气涡轮增压器上的增压压力温度传感器，该增压压力温度传感器的输出端与输入信号处理模块相连。
上述的节能减排发动机的控制系统，所述控制系统还包括连接于ECU的甲醇/天然气模式选择开关与控制系统信息显示组合终端，其用于提供选择发动机工作燃料模式的信息。
本发明的优点在于：本发明这种节能减排发动机的控制系统通过在外环燃气通道内设置外环流量传感器能够检测外环燃气通道输送的燃气流量，根据该燃气流量能够准确地确定发动机的火力，进而使用时能够清楚地掌握发动机目前的火力；可以将甲醇和天然气同时为一种火花点火发动机作为燃料，使其工作在单一甲醇、单一天然气和甲醇/天然气混合燃料3种燃料模式下。在发动机处于低温状态下可以用天然气起动发动机和进行暖车，而无须像现有技术一样使用汽油起动，这样也可以解决甲醇发动机低温起动的问题。所以甲醇可以作为天然气发动机的一种新的燃料选择，同时天然气也可以作为甲醇发动机的一种新的燃料选择，这样就可以扩大发动机的燃料选择范围，使以这种发动机为动力的车辆具有更好的区域适应性，解决了甲醇发动机的低温起动和暖车问题，不再需要用原来的汽油供油系统。由于天然气的燃烧速度慢，甲醇的燃烧速度快，使用甲醇和天然气双燃料模式可以比原天然气发动机具有更好的燃烧性能，改善发动机的动力性和燃料经济性。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
本发明提供一种用于发动机的调节阀，包括：
阀体，所述阀体在入口端口和出口端口之间的内室中容纳阀元件，所述阀元件调节通过所述阀体的燃料流量；
致动器，所述致动器被联接成使所述阀元件相对于所述阀体移动；
控制器，所述控制器配置成基于差压和绝对压力测量值经由所述致动器调节所述阀体的位置，以实现通过所述阀体的所述燃料的目标质量流量；
连通至所述阀体的外部燃气通道，所述阀体能够控制所述外部燃气通道内的燃气流量，其中流量传感器，其包括外流量传感器，其设置在所述外部燃气通道上，用于检测所述外部燃气通道内的燃气流量；
差压和绝对压力传感器，所述差压和绝对压力传感器被布置成提供所述压力测量值。
进一步地，本发明一种用于发动机的调节阀的较佳实施例中，所述调节阀还包括连通至所述阀体的内部燃气通道，所述阀体还能够控制所述内部燃气通道内的燃气流量，所述流量传感器还包括内流量传感器，其设置在所述内部燃气通道上，用于检测所述内部燃气通道内的燃气流量。
进一步地，本发明一种用于发动机的调节阀的较佳实施例中，所述差压传感器流体地联接到上游压力探针和下游压力探针，使得所述差压测量值对应于所述阀元件上的差压。
进一步地，本发明一种用于发动机的调节阀的较佳实施例中，所述上游压力探针包括皮托管探针，并且所述下游压力探针包括静压力探针。
入口管包括由内凸缘a和外凸缘a包围的管状主体a。类似地，出口管包括由内凸缘b和外凸缘b包围的管状主体b。内凸缘a、b通过机械紧固件联接到阀体的配合凸缘。凸缘限定阀体的入口端口和出口端口。入口管能够通过外凸缘a联接到从燃料源引出的上游管道。出口管能够通过外凸缘b联接到通往发动机的下游管道。
在阀体的凸缘之间设置内室以容纳阀元件。入口管和出口管的中心孔与阀体的入口端口和出口端口对齐，并且因此与内室流体连通以形成通过流量传感器的连续流动路径。阀元件可相对于阀体移动，以通过改变通过阀的流动路径的大小来调节通过其中的气体燃料的流量。缩小阀面积的阀元件的移动将减小燃料的质量流量，并且增大阀面积的移动将增加燃料质量流量。在该示例中，阀元件是安装在可旋转阀轴上的旋转蝶阀。阀轴联接到致动器的旋转驱动杆。致动器用作旋转定位器以将阀轴和因此阀元件旋转到指定的角度位置。在该示例中，致动器包括电磁伺服驱动系统，其包括位移传感器和集成控制器。然而，在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用其他合适的驱动系统，例如电液伺服驱动器、步进马达、气动致动器或有限角度扭矩马达。
阀元件其蝶形盘的面与阀体的入口端口完全对齐以阻止流体流动。阀元件沿着阀轴的中心轴线的逐渐旋转将蝶形盘转动至不与阀体的入口端口对齐，以逐渐打开流动路径并增大阀面积，这增加了输送到发动机的气体燃料的质量流量。阀元件可以通过致动器经由阀轴而旋转通过在完全关闭位置和完全打开位置之间的多个位置，在所述位置处蝶形盘被转动远离阀体的入口端口。
阀控制器可通信地联接到致动器。阀控制器的电路可以包括一个或多个微处理器，其被配置成执行存储在一个或多个存储器设备上的计算机可读指令以实现本文描述的任何控制操作。在使用期间，阀控制器提供位置命令信号，该信号由致动器的集成控制器接收并由驱动系统执行，以改变阀体内的阀元件的角位置，如上所述。阀控制器基于经由数据端口从ECU接收的燃料速率需求信号来导出位置命令信号。即，阀控制器确定对应于需要物理地实现燃料速率需求信号所指示的质量流量的阀面积的阀元件的角位置。
在示例性实施例中，传感器模块经由数据传输电缆可通信地联接到阀控制器。传感器模块包括安装到出口管的外壳和封闭在外壳的内部空间内的一系列传感器，所述传感器以预定的采样率经由数据传输电缆连续地向阀控制器提供输出。阀控制器接收传感器输出信号并基于其中包含的数据计算必要的阀面积。在该示例中，传感器模块包括入口压力传感器、差压传感器和温度传感器。然而，在本公开的范围内也可以设想其他合适的传感器配置。燃料计量阀包括安装在入口管上的滞止压力探针以及安装在出口管上的静压力探针和温度探针。流体管线将滞止压力探针流体地联接到传感器模块。
调节阀包括：入口压力传感器，其流体地联接到位于阀元件的入口侧的滞止压力探针；差压传感器，其流体地联接到滞止压力探针和位于阀元件的出口侧的静压力探针；以及温度传感器，其联接到位于阀元件的出口侧上的温度探针。入口压力传感器被适当地配置成测量由燃料源提供的气体燃料的进入流的绝对总压力。差压传感器被适当地配置成测量阀元件上的滞止-静差压。在一些示例中，差压传感器是双端口电阻式或电容式压力换能器。
阀控制器被配置成通过实施适当的流量方程促进经由致动器对阀元件的控制，该方程使用由传感器模块提供的传感器输出作为输入变量，以便满足由来自ECU的燃料速率需求信号指示的物理质量流量。
进一步地，本发明一种用于发动机的调节阀的较佳实施例中，所述调节阀还包括阀杆，所述阀杆连接至所述阀体，并且相对于所述阀体可旋转，所述阀体上设置有微动开关，且所述阀杆上设置有触动件，所述触动件在所述阀杆转动时能够触发所述微动开关。
进一步地，本发明一种用于发动机的调节阀的较佳实施例中，所述流量传感器设置在靠近所述阀体的位置处。
进一步地，本发明一种用于发动机的调节阀的较佳实施例中，所述调节阀还包括连通至所述阀体的内环燃气通道，所述阀体还能够控制所述内环燃气通道内的燃气流量，其中所述阀体包括：
阀壳，其具有一个进气口和两个出气口，所述外环燃气通道和所述内环燃气通道分别连通至所述两个出气口；
阀芯，其可旋转地设置在所述阀壳内，所述阀芯具有阀芯燃气通道和与所述阀芯燃气通道连通的气孔，所述气孔在所述阀芯相对于所述阀壳旋转时与所述两个出气口配合来调节输送至所述外环燃气通道和所述内环燃气通道的燃气流量，
所述调节阀还包括阀杆，具有相对设置的第一端和第二端，所述第一端连接至所述阀芯，且所述第二端延伸到所述阀壳的外部。
进一步地，本发明一种用于发动机的调节阀的较佳实施例中，所述调节阀还包括点火装置，所述点火装置连接所述阀杆的所述第二端，以通过操作所述点火装置转动所述阀杆。
阀芯在阀壳内部，相对于阀壳可旋转，从而调节通过该阀体的燃气量。调节阀还可以包括阀杆。阀杆具有相对设置的第一端和第二端。阀杆的第一端连接至阀芯，阀杆带动阀芯在阀壳内旋转。阀杆的第二端延伸到阀壳的外部。阀杆的第二端用于连接操作件，使用时通过操作该操作件来带动阀杆旋转。因此，从整体上看，阀杆相对于阀体可旋转。
使用时旋转该点火装置可以带动阀杆转动。在未示出的其它实施例中，操作件还可以具有其它结构和类型，只要能够转动阀杆即可。为了便于使用时操作，点火装置构造为能够在0-120度之间旋转。相应地，阀杆的旋转范围也可以为0-120度。可选地，阀杆也可以通过第一磁性件与操作件上的第二磁性件相互吸引而与操作件形成联动关系。在此情况下，第一磁性件可以安装在阀杆的第二端。利用传统的点火装置来操作阀杆，对现有技术的灶具改进较小，因此可以缩短产品的设计周期，并且产品的更新成本较低。
在一个优选实施例中，阀芯可以具有阀芯燃气通道、以及与该阀芯燃气通道连通的气孔。阀芯燃气通道连通至阀体的进气口。燃气经过进气口进入阀芯燃气通道内，并输送至阀芯上的气孔。气孔在阀芯相对于阀壳旋转时，能够与两个出气口配合，以调节输送至外环燃气通道和内环燃气通道的燃气流量。这种旋塞阀形式的调节阀属于机械部件，在日常频繁操作的情况下仍然能够保持较长的使用寿命，并且启闭迅速、轻便。此外，旋塞阀形式的调节阀还具有流体阻力小、阀结构简单、相对体积小、重量轻、便于维修、密封性能好、噪声小等诸多优点。
一种节能减排发动机的控制系统，包括上述中任一项所述的用于发动机的调节阀、甲醇燃料供油喷射系统、天然气供气喷射系统和燃料电控系统；其中，
甲醇供油喷射系统包括依次相连的甲醇燃油箱、甲醇泵、甲醇滤清器、甲醇共轨喷嘴组件和甲醇喷嘴；
天然气供气喷射系统包括天然气储存罐，以及设置在天然气储存罐与燃气分配管的天然气连接管路上的燃气控制喷嘴、燃气开关电磁阀和燃气滤清器；
燃料电控系统包括传感器、执行器以及采集传感器的信号并控制执行器运作的甲醇/天然气燃料电子控制单元ECU；
其中ECU包括用于接收传感器采集的信号的输入信号处理模块、与执行器相连的ECU内部驱动电路模块以及与输入信号处理模块和ECU内部驱动电路模块相连的微处理器；
所述执行器包括与ECU相连的甲醇泵、甲醇喷嘴、燃气开关电磁阀和燃气控制喷嘴，以及用于对发动机进气空气流量进行控制的电子节气门体和涡轮增压器控制阀；传感器包括与ECU相连的位于发动机机体上的水温传感器、位于进气总管上的进气歧管压力温度传感器/进气流量传感器、发动机的曲轴位置传感器、位于油泵凸轮轴或进排气门凸轮轴处的凸轮轴位置传感器和用于检测油门踏板位置的油门踏板位置传感器，以及用于测量燃气控制喷嘴进口处燃气压力和温度的天然气压力和温度传感器和设置在天然气储存罐内的天然气液位或压力传感器，传感器还包括位于电子节气门体上的节气门位置传感器，所有传感器的输出端分别与输入信号处理模块相连。
进一步地，本发明一种节能减排发动机的控制系统的较佳实施例中，所述传感器还包括用于测量发动机工作空气燃料混合比的氧传感器，氧传感器安装于排气歧管或排气管上。
进一步地，本发明一种节能减排发动机的控制系统的较佳实施例中，还包括废气涡轮增压器，所述传感器还包括设置在废气涡轮增压器上的增压压力温度传感器，该增压压力温度传感器的输出端与输入信号处理模块相连。
进一步地，本发明一种节能减排发动机的控制系统的较佳实施例中，所述控制系统还包括连接于ECU的甲醇/天然气模式选择开关与控制系统信息显示组合终端，其用于提供选择发动机工作燃料模式的信息。
根据发动机进气流量的测量方法的不同，所述传感器中若采用进气歧管压力温度传感器，则速度密度法按照发动机的充气模型计算得到发动机各缸的充气量，计算模型在后面详细说明；若采用位于废气涡轮增压器之前的进气流量传感器，则直接测量发动机进气流量计算各缸充气量，两种方法使用其中之一即可。
所述ECU包括与各传感器相连的输入信号处理模块、微处理器和ECU内部驱动电路模块，各个传感器的信号经过输入信号处理模块处理转变为微处理器所能接受的数字量，微处理器经过运算、判断处理和产生的输出量通过相应的ECU内部驱动电路模块，使执行器工作。
所述执行器包括连接于ECU的增压器控制阀、废气再循环控制阀，所述执行器还包括连接于ECU的甲醇喷嘴、点火线圈、天然气喷嘴、控制发动机进气空气量的电子节气门体、连接于ECU的氧传感器加热器，连接于ECU的甲醇/天然气模式选择开关与控制系统信息显示组合终端。其中甲醇喷嘴驱动模块可以采用以专门的低边驱动集成电路如TLE6244为核心组成的电路，电子节气门驱动模块可以采用专门的驱动集成电路如TLE6209，氧传感器接口模块可采用如CJ125，微处理器可采用32位SPC564。甲醇/天然气模式选择开关与控制系统信息显示组合终端与ECU采用双向通信的方式将燃料模式选择开关的信息发给ECU，同时ECU将需要显示的数据信息发给甲醇/天然气模式选择开关与控制系统信息显示组合终端，根据通信方式的不同，其接口电路也不同，可以采用汽车上常用的通信方式如K线方式、CAN总线方式和LIN总线方式等实现，电控系统各部件通过电缆线束相连。
所述ECU控制天然气喷射量、喷射正时，控制电子节气门体来控制进气空气量，控制甲醇喷射量及喷油时刻，控制废气涡轮增压器，控制废气再循环等；所述ECU通过甲醇/天然气选择开关的信息和发动机的工作条件判断发动机工作在纯甲醇模式、天然气模式或者双燃料模式，当发动机工作在纯甲醇模式时，ECU根据其控制模型策略和所存储的甲醇MAP计算出甲醇喷射量和喷射时刻(喷射正时)，并输出控制甲醇喷嘴工作，停止天然气喷嘴工作；同理当发动机工作在纯天然气模式时，ECU根据其控制模型策略和所存储的各天然气MAP计算出天然气喷射量和喷射时刻(喷射正时)，并输出控制天然气喷嘴工作，停止甲醇喷嘴工作；双燃料工作模式时，ECU根据其控制策略和所存储的与双燃料有关的MAP分别计算甲醇喷射量、甲醇喷射时刻、天然气喷射量和天然气喷射时刻，并控制甲醇喷嘴、天然气喷嘴工作；在三种模式下ECU均通过电子节气门体对进气流量进行控制，并利用氧传感器对发动机运行的空燃比进行闭环控制，从而保证发动机安全平稳运行，减低燃料消耗，减少尾气排放。
通常将进气管绝对压力传感器和进气温度传感器集成为一体，成为进气歧管压力温度传感器，但分开放置也不影响传感器和系统的功能。
通常将燃气压力传感器和燃气温度传感器集成为一体，成为燃气压力温度传感器，但分开放置也不影响传感器和系统的功能。
本发明提供的甲醇/天然气灵活燃料电控系统控制方法，该控制方法通过甲醇/天然气模式选择开关与控制系统信息显示组合终端提供的信息检测用户要求发动机工作的燃料模式，纯甲醇工作模式下ECU35根据其所在模式下对应的控制策略、所存储的MAP计算得到控制甲醇喷嘴喷油，并控制天然气喷嘴停止喷射燃气；纯天然气工作模式下ECU根据其所在模式下对应的控制模型策略、所存储的MAP计算得到天然气喷射量，控制天然气喷嘴喷射，并控制甲醇喷嘴停止喷射甲醇；甲醇油/天然气双燃料工作模式：ECU根据其所在模式下对应的控制策略、所存储和计算得到的总燃料量MAP，和甲醇/天然气比例MAP，分别计算得到天然气量和甲醇量，并根据甲醇喷油器流量特性MAP和天然气喷嘴流量特性MAP、甲醇喷射正时MAP和天然气气喷射正时MAP、发动机参数修正MAP和天然气气参数修正MAP，计算甲醇喷射量和燃气喷射量，并产生和输出甲醇喷嘴和燃气喷嘴驱动信号，实施对甲醇喷嘴和天然气喷嘴的控制。
所述ECU还通过安装于发动机进气总管上的电子节气门体控制发动机进气量，ECU根据所供发动机油门踏板位置、发动机转速和设定的空燃比MAP计算对应工况下所需空气量，通过电子节气门体调节其节气门开度实现对目标空气量的控制。空气量的测量方法可以进气流量传感器直接测量，或者通过安装于电子节气门体下游进气总管上的进气歧管压力温度传感器，由发动机的进气量模型计算得到。
所述控制方法还包括采用安装于排气管上的氧传感器测量和控制发动机工作空燃比(空气燃料混合比)，发动机空燃比的控制采用开环控制与闭环控制相结合的方法。发动机空燃比的控制首先是建立在开环控制的基础上，所述的开环控制过程是：ECU根据所供发动机油门踏板位置、发动机转速和设定的空燃比MAP计算对应工况下所需空气量，并以此为基础，根据所存储的MAP、发动机的工作状态参数和工况参数来计算甲醇量和天然气量。
然而由于实际控制的甲醇量和天然气量与计算甲醇量和天然气量存在误差、计算空气量与实际空气量也存在误差等多方面误差的存在使得发动机工作的实际工作空燃比与目标空燃比存在差异，为了减小这种差异，需要根据宽域氧传感器所测量的实际空燃比与目标空燃比的差异闭环调节燃料量，使实测空燃比与目标空燃比一致。通常闭环控制的方法采用比例-积分-微分(PID)方法进行。
本发明这种节能减排发动机的控制系统通过在外环燃气通道内设置外环流量传感器能够检测外环燃气通道输送的燃气流量，根据该燃气流量能够准确地确定发动机的火力，进而使用时能够清楚地掌握发动机目前的火力；可以将甲醇和天然气同时为一种火花点火发动机作为燃料，使其工作在单一甲醇、单一天然气和甲醇/天然气混合燃料3种燃料模式下。在发动机处于低温状态下可以用天然气起动发动机和进行暖车，而无须像现有技术一样使用汽油起动，这样也可以解决甲醇发动机低温起动的问题。所以甲醇可以作为天然气发动机的一种新的燃料选择，同时天然气也可以作为甲醇发动机的一种新的燃料选择，这样就可以扩大发动机的燃料选择范围，使以这种发动机为动力的车辆具有更好的区域适应性，解决了甲醇发动机的低温起动和暖车问题，不再需要用原来的汽油供油系统。由于天然气的燃烧速度慢，甲醇的燃烧速度快，使用甲醇和天然气双燃料模式可以比原天然气发动机具有更好的燃烧性能，改善发动机的动力性和燃料经济性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种用于发动机的调节阀，其特征在于，包括：
阀体，所述阀体在入口端口和出口端口之间的内室中容纳阀元件，所述阀元件调节通过所述阀体的燃料流量；
致动器，所述致动器被联接成使所述阀元件相对于所述阀体移动；
控制器，所述控制器配置成基于差压和绝对压力测量值经由所述致动器调节所述阀体的位置，以实现通过所述阀体的所述燃料的目标质量流量；
连通至所述阀体的外部燃气通道，所述阀体能够控制所述外部燃气通道内的燃气流量，其中流量传感器，其包括外流量传感器，其设置在所述外部燃气通道上，用于检测所述外部燃气通道内的燃气流量；
差压和绝对压力传感器，所述差压和绝对压力传感器被布置成提供所述压力测量值。
2.如权利要求1所述的用于发动机的调节阀，其特征在于，所述调节阀还包括连通至所述阀体的内部燃气通道，所述阀体还能够控制所述内部燃气通道内的燃气流量，所述流量传感器还包括内流量传感器，其设置在所述内部燃气通道上，用于检测所述内部燃气通道内的燃气流量。
3.如权利要求1所述的用于发动机的调节阀，其特征在于，所述差压传感器流体地联接到上游压力探针和下游压力探针，使得所述差压测量值对应于所述阀元件上的差压。
4.如权利要求1所述的用于发动机的调节阀，其特征在于，所述调节阀还包括阀杆，所述阀杆连接至所述阀体，并且相对于所述阀体可旋转，所述阀体上设置有微动开关，且所述阀杆上设置有触动件，所述触动件在所述阀杆转动时能够触发所述微动开关。
5.如权利要求1所述的用于发动机的调节阀，其特征在于，所述调节阀还包括连通至所述阀体的内部燃气通道，所述阀体还能够控制所述内部燃气通道内的燃气流量，其中所述阀体包括：
阀壳，其具有一个进气口和两个出气口，所述外部燃气通道和所述内部燃气通道分别连通至所述两个出气口；
阀芯，其可旋转地设置在所述阀壳内，所述阀芯具有阀芯燃气通道和与所述阀芯燃气通道连通的气孔，所述气孔在所述阀芯相对于所述阀壳旋转时与所述两个出气口配合来调节输送至所述外部燃气通道和所述内部燃气通道的燃气流量，
所述调节阀还包括阀杆，具有相对设置的第一端和第二端，所述第一端连接至所述阀芯，且所述第二端延伸到所述阀壳的外部。
6.如权利要求5所述的用于发动机的调节阀，其特征在于，所述调节阀还包括点火装置，所述点火装置连接所述阀杆的所述第二端，以通过操作所述点火装置转动所述阀杆。
7.一种节能减排发动机的控制系统，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的用于发动机的调节阀、甲醇燃料供油喷射系统、天然气供气喷射系统和燃料电控系统；其中，
甲醇供油喷射系统包括依次相连的甲醇燃油箱、甲醇泵、甲醇滤清器、甲醇共轨喷嘴组件和甲醇喷嘴；
天然气供气喷射系统包括天然气储存罐，以及设置在天然气储存罐与燃气分配管的天然气连接管路上的燃气控制喷嘴、燃气开关电磁阀和燃气滤清器；
燃料电控系统包括传感器、执行器以及采集传感器的信号并控制执行器运作的甲醇/天然气燃料电子控制单元ECU；
其中ECU包括用于接收传感器采集的信号的输入信号处理模块、与执行器相连的ECU内部驱动电路模块以及与输入信号处理模块和ECU内部驱动电路模块相连的微处理器；
所述执行器包括与ECU相连的甲醇泵、甲醇喷嘴、燃气开关电磁阀和燃气控制喷嘴，以及用于对发动机进气空气流量进行控制的电子节气门体和涡轮增压器控制阀；传感器包括与ECU相连的位于发动机机体上的水温传感器、位于进气总管上的进气歧管压力温度传感器/进气流量传感器、发动机的曲轴位置传感器、位于油泵凸轮轴或进排气门凸轮轴处的凸轮轴位置传感器和用于检测油门踏板位置的油门踏板位置传感器，以及用于测量燃气控制喷嘴进口处燃气压力和温度的天然气压力和温度传感器和设置在天然气储存罐内的天然气液位或压力传感器，传感器还包括位于电子节气门体上的节气门位置传感器，所有传感器的输出端分别与输入信号处理模块相连。
8.如权利要求7所述的节能减排发动机的控制系统，其特征在于，所述传感器还包括用于测量发动机工作空气燃料混合比的氧传感器，氧传感器安装于排气歧管或排气管上。
9.如权利要求8所述的节能减排发动机的控制系统，其特征在于，还包括废气涡轮增压器，所述传感器还包括设置在废气涡轮增压器上的增压压力温度传感器，该增压压力温度传感器的输出端与输入信号处理模块相连。
10.如权利要求9所述的节能减排发动机的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括连接于ECU的甲醇/天然气模式选择开关与控制系统信息显示组合终端，其用于提供选择发动机工作燃料模式的信息。
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