CN114033563A - 一种乙醇汽油双燃料转子机控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种乙醇汽油双燃料转子机控制方法属于内燃机领域。乙醇汽油混合燃料已经在一些国家和地区进行了大规模应用，但不可避免的会导致动力性的缺失。采用转子机可以弥补采用乙醇汽油的混合燃料导致动力性不足的缺点。本发明以发动机的转速传感器和进气压力传感器为信号，判断转子机运行情况，根据转子机所处工况控制乙醇和汽油的混合比例，实现乙醇汽油供给比例协同工况控制，实现转子机在全工况下的良好性能。
Description
技术领域
本发明设计了一种乙醇汽油双燃料转子机控制方法，具体涉及一种协同工况控制乙醇和汽油供给比例的控制方法，属于内燃机领域。
背景技术
随着排放法规的日益严格以及世界各个国家和地区对碳排放的愈加重视，寻求高效低排放的内燃机成为研究的重点。乙醇是一种短链烃类燃料，相较汽油具有排放性能好的优点，但乙醇具有动力性不足的缺点。因此人们提出通过在汽油中掺混乙醇作为燃料，以达到节能减排的目的。乙醇汽油混合燃料已经在一些国家和地区进行了大规模应用，但不可避免的会导致动力性的缺失。转子发动机是一款结构特殊的四冲程内燃机，相对往复式发动机，其具有功重比高、NVH特性好以及转速高等优点。通过采用转子机可以弥补采用乙醇汽油的混合燃料导致动力性不足的缺点。
因此，本申请设计了一种乙醇汽油双燃料转子机，通过转子机弥补乙醇汽油燃料动力性不足的问题。同时，为了充分发挥两种燃料各自的优点，协同工况控制乙醇和汽油的供给比例，而不采取单一的混合比例，使乙醇汽油转子机在全工况范围内都可以实现最佳的性能。
发明内容
为了实现一种低排放高动力性的动力装置，本申请提供了一种乙醇汽油双燃料转子机控制方法，并协同工况控制乙醇和汽油的供给比例，实现全工况良好性能。
本发明解决上述技术问题是通过以下技术方案解决的：
一种乙醇汽油双燃料转子机控制方法，具体涉及一种根据转子机工况控制乙醇和汽油的供给比例的控制方法，包括：进气管路(P1)，其上依次串联有：空气滤清器(1)、空气质量流量计(2)、节气门(11)和进气压力传感器(12)；汽油供给管路(P2)，其上依次串联有：汽油罐(3)、汽油泵(4)、汽油质量流量计(5)、汽油喷嘴(6)；乙醇供给管路(P3)，其上依次串联有：乙醇罐(7)、乙醇泵(8)、乙醇质量流量计(9)、乙醇喷嘴(10)；汽油和乙醇分别通过汽油喷嘴(6)和乙醇喷嘴(10)喷入进气管路(P1)，与新鲜空气混合形成新鲜混合气，新鲜混合气进入转子机(13)，经历一个循环后，通过排气管路(P4)进入大气；转速传感器(14)安装于转子机上测量转子机转速；ECU(E)通过与传感器和执行器之间的信号交互实施控制：获取来自转速传感器(14)的第一信号(A1)、进气压力传感器(12)的第二信号(A2)和空气质量流量计(2)的第三信号(A3)，输出第四信号(A4)至汽油质量流量计(5)和第五信号(A5)至乙醇质量流量计(9)。
一种以汽油和乙醇双燃料的转子机控制方法包括以下控制过程：
转子机ECU(E)接收来自转速传感器(14)的第一信号(A1)和进气压力传感器(12)的第二信号(A2)分别获得当前转速n(r/min)和进气压力P(kPa):
当n从n＝0变为n≠0时，此时为起动阶段，设定起动阶段维持3秒，起动阶段排放较差，因此为了顺利起动，选择点火能量低且排放性能好的乙醇作为燃料，采用纯乙醇模式，ECU(E)输出第五信号(A5)至乙醇质量流量计(9)，使转子机获得乙醇供给。
当0＜n≤4000r/min，P≤60kPa，此时为低转速低负荷工况，燃烧过程对应时间较长且动力输出较低，因此选择热值低但排放性能好的乙醇作为燃料，采用纯乙醇模式，ECU(E)输出第五信号(A5)至乙醇质量流量计(9)，使转子机获得乙醇供给。
当0＜n≤4000r/min，P＞60kPa，此时为低转速中高负荷工况，为保证动力输出，选择汽油和乙醇同时供应，采用乙醇汽油混合模式，ECU(E)分别输出第四信号(A4)至汽油质量流量计(5)和输出第五信号(A5)至乙醇质量流量计(9)，使转子机获得乙醇和汽油供给。并且汽油占总燃料的质量比为B＝0.5*(n/4000+(P-60)/40)。
当4000r/min＜n≤10000r/min，P≤60kPa，此时为中高转速低负荷，为了保证动力输出，选择汽油和乙醇同时供应，采用乙醇汽油混合模式，ECU(E)分别输出第四信号(A4)至汽油质量流量计(5)和输出第五信号(A5)至乙醇质量流量计(9)，使转子机获得乙醇和汽油供给。并且汽油占总燃料的质量比为B＝0.5*((n-4000)/6000+P/60)。
当4000r/min＜n≤10000r/min，P＞60kPa，此时为中高转速中高负荷工况，为了保证足够的动力性，选择热值高的汽油作为燃料，采用纯汽油模式，ECU(E)输出第四信号(A4)至汽油质量流量计(5)，使转子机获得汽油供给。
当n＞10000r/min，此时转速过高，为了保证安全性，停止燃料供给，ECU(E)输出第四信号(A4)至汽油质量流量计(5)，使转子机停止燃料供给，停止供给维持1秒后恢复燃料供给。
其中，整个过程始终保持过量空气系数λ＝1，λ＝mair/(mgasoline*AFst,gasoline+methanol*AFst,ethanol)，其中mair为空气质量流量，获取自来自空气质量流量计(2)的第三信号(A3)，mgasoline和methanol分别为汽油质量流量和乙醇质量流量，AFst,gasoline和AFst,ethanol分别为汽油和乙醇的空燃比；此外，汽油占总燃料的质量比B＝mgasoline/(mgasoline+methanol)。
附图说明
图1.本发明的结构和工作原理图
图1中：进气管路(P1)：空气滤清器(1)、空气质量流量计(2)、节气门(11)和进气压力传感器(12)；汽油供给管路(P2)：汽油罐(3)、汽油泵(4)、汽油质量流量计(5)、汽油喷嘴(6)；乙醇供给管路(P3)：乙醇罐(7)、乙醇泵(8)、乙醇质量流量计(9)、乙醇喷嘴(10)；转子机(13)；排气管路(P4；转速传感器(14)；ECU(E)：ECU(E)获取来自转速传感器(14)的第一信号(A1)、进气压力传感器(12)的第二信号(A2)和空气质量流量计(2)的第三信号(A3)，输出第四信号(A4)至汽油质量流量计(5)和第五信号(A5)至乙醇质量流量计(9)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对于本发明做进一步的说明：
包括：进气管路(P1)，其上依次串联有：空气滤清器(1)、空气质量流量计(2)、节气门(11)和进气压力传感器(12)；汽油供给管路(P2)，其上依次串联有：汽油罐(3)、汽油泵(4)、汽油质量流量计(5)、汽油喷嘴(6)；乙醇供给管路(P3)，其上依次串联有：乙醇罐(7)、乙醇泵(8)、乙醇质量流量计(9)、乙醇喷嘴(10)；汽油和乙醇分别通过汽油喷嘴(6)和乙醇喷嘴(10)喷入进气管路(P1)，与新鲜空气混合形成新鲜混合气，新鲜混合气进入转子机(13)，经历一个循环后，通过排气管路(P4)进入大气；转速传感器(14)安装于转子机上测量转子机转速；ECU(E)通过与传感器和执行器之间的信号交互实施控制：获取来自转速传感器(14)的第一信号(A1)、进气压力传感器(12)的第二信号(A2)和空气质量流量计(2)的第三信号(A3)，输出第四信号(A4)至汽油质量流量计(5)和第五信号(A5)至乙醇质量流量计(9)。
转子机ECU(E)接收来自转速传感器(14)的第一信号(A1)和进气压力传感器(12)的第二信号(A2)分别获得当前转速n(r/min)和进气压力P(kPa):
在起动阶段时，由于缸内流动较弱，因此排放较差，故而此工况选择排放性能较好的乙醇作为燃料，采用纯乙醇模式。当n从n＝0变为n≠0时，ECU(E)输出第五信号(A5)至乙醇质量流量计(9)，使转子机获得乙醇供给。
低转速低负荷工况下，缸内流动弱，排放较差，因此选择乙醇作为此工况下的燃料，此外，由于转速较低，燃烧过程对应的时间较长，因此纯乙醇可以在此工况下充分燃烧，同时由于低负荷对动力输出要求较低，低热值的乙醇也可以作为燃料。当0＜n≤4000r/min，P≤60kPa，采用纯乙醇模式，ECU(E)输出第五信号(A5)至乙醇质量流量计(9)，使转子机获得乙醇供给。
低转速中高负荷工况下，纯乙醇作为燃料不足以满足动力输出，因此选择高热值的汽油和低热值的乙醇同时供给，同时，根据转速和负荷的增加，汽油的供给比例不断增加同时乙醇的比例降低。当0＜n≤4000r/min，P＞60kPa，采用乙醇汽油混合模式，ECU(E)分别输出第四信号(A4)至汽油质量流量计(5)和输出第五信号(A5)至乙醇质量流量计(9)，使转子机获得乙醇和汽油供给。并且汽油占总燃料的质量比为B＝0.5*(n/4000+(P-60)/40)。
中高转速低负荷工况下，燃烧过程对应的时间较短，纯乙醇无法保证充分燃烧，因此选择汽油和乙醇混合燃烧，同时混合燃烧也可以满足高转速的下动力输出。此外，随着转速和负荷的增加，汽油的比重不断增加。当4000r/min＜n≤10000r/min，P≤60kPa，采用乙醇汽油混合模式，ECU(E)分别输出第四信号(A4)至汽油质量流量计(5)和输出第五信号(A5)至乙醇质量流量计(9)，使转子机获得乙醇和汽油供给。并且汽油占总燃料的质量比为B＝0.5*((n-4000)/6000+P/60)。
中高转速和中高负荷下，此时动力要求较高，为了保证动力输出，采用热值高的汽油作为燃料，不再采用乙醇。当4000r/min＜n≤10000r/min，P＞60kPa，采用纯汽油模式，ECU(E)输出第四信号(A4)至汽油质量流量计(5)，使转子机获得汽油供给。
当n＞10000r/min，此时转速过高，为了保证安全性，停止燃料供给，ECU(E)输出第四信号(A4)至汽油质量流量计(5)，使转子机停止燃料供给，停止供给维持1秒后恢复燃料供给。
其中，整个过程始终保持过量空气系数λ＝1，λ＝mair/(mgasoline*AFst,gasoline+methanol*AFst,ethanol)，其中mair为空气质量流量，获取自来自空气质量流量计(2)的第三信号(A3)，mgasoline和methanol分别为汽油质量流量和乙醇质量流量，AFst,gasoline和AFst,ethanol分别为汽油和乙醇的空燃比；此外，汽油占总燃料的质量比B＝mgasoline/(mgasoline+methanol)。
Claims (2)
1.一种乙醇汽油双燃料转子机，其特征在于，包括：进气管路(P1)，其上依次串联有：空气滤清器(1)、空气质量流量计(2)、节气门(11)和进气压力传感器(12)；汽油供给管路(P2)，其上依次串联有：汽油罐(3)、汽油泵(4)、汽油质量流量计(5)、汽油喷嘴(6)；乙醇供给管路(P3)，其上依次串联有：乙醇罐(7)、乙醇泵(8)、乙醇质量流量计(9)、乙醇喷嘴(10)；汽油和乙醇分别通过汽油喷嘴(6)和乙醇喷嘴(10)喷入进气管路(P1)，与空气混合形成新鲜混合气，新鲜混合气进入转子机(13)，经历一个循环后，通过排气管路(P4)进入大气；转速传感器(14)安装于转子机上测量转子机转速；ECU(E)通过与传感器和执行器之间的信号交互实施控制：获取来自转速传感器(14)的第一信号(A1)、进气压力传感器(12)的第二信号(A2)和空气质量流量计(2)的第三信号(A3)，输出第四信号(A4)至汽油质量流量计(5)和第五信号(A5)至乙醇质量流量计(9)。
2.控制如权利要求1所述转子机的方法，其特征在于：
转子机ECU(E)接收来自转速传感器(14)的第一信号(A1)和进气压力传感器(12)的第二信号(A2)分别获得当前转速n和进气压力P；
当n从n＝0变为n≠0时，此时为起动阶段，设定起动阶段维持3秒，采用纯乙醇模式，ECU(E)输出第五信号(A5)至乙醇质量流量计(9)，使转子机获得乙醇供给；
当0＜n≤4000r/min，P≤60kPa，采用纯乙醇模式，ECU(E)输出第五信号(A5)至乙醇质量流量计(9)，使转子机获得乙醇供给；
当0＜n≤4000r/min，P＞60kPa，采用乙醇汽油混合模式，ECU(E)分别输出第四信号(A4)至汽油质量流量计(5)和输出第五信号(A5)至乙醇质量流量计(9)，使转子机获得乙醇和汽油供给；并且汽油占总燃料的质量比为B＝0.5*(n/4000+(P-60)/40)；
当4000r/min＜n≤10000r/min，P≤60kPa，采用乙醇汽油混合模式，ECU(E)分别输出第四信号(A4)至汽油质量流量计(5)和输出第五信号(A5)至乙醇质量流量计(9)，使转子机获得乙醇和汽油供给；并且汽油占总燃料的质量比为B＝0.5*((n-4000)/6000+P/60)；
当4000r/min＜n≤10000r/min，P＞60kPa，采用纯汽油模式，ECU(E)输出第四信号(A4)至汽油质量流量计(5)，使转子机获得汽油供给；
当n＞10000r/min，此时转速过高，停止燃料供给，ECU(E)输出第四信号(A4)至汽油质量流量计(5)，使转子机停止燃料供给，停止供给维持1秒后恢复燃料供给；
整个过程始终保持过量空气系数λ＝1，λ＝mair/(mgasoline*AFst,gasoline+methanol*AFst,ethanol)，其中mair为空气质量流量，获取自来自空气质量流量计(2)的第三信号(A3)，mgasoline和methanol分别为汽油质量流量和乙醇质量流量，AFst,gasoline和AFst,ethanol分别为汽油和乙醇的空燃比；此外，汽油占总燃料的质量比B＝mgasoline/(mgasoline+methanol)。
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