CN114060153B - 一种双燃料发动机的燃料供给系统和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种双燃料发动机的燃料供给系统，系统设有四相混合器，所述四相混合器设有四个进口和一个出口，其中出口连接发动机进气总管向发动机注入混合气体，燃气罐通过设有减压阀、流量控制阀的燃气管连通四相混合器其中一个进口，燃料箱通过燃料管路连接四相混合器其在一个进口上的喷嘴，所述发动机的排气管连接涡轮增压器的废气进口，所述排气管上连接有与四相混合器其中一个进口连接的废气管，所述废气管上设有冷却器，所述涡轮增压器空气出口经管路连接四相混合器其中一个进口。系统能够对发动机爆震进行优化控制，从原来的单一被动推迟点火角方式，增加了一种主动抑制爆震控制方式，在发动机易发生爆震的工况和场景下，可以提前加大甲醇喷射量，降低混合气温度，从而避免爆震发生。

Description

一种双燃料发动机的燃料供给系统和控制方法
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种以天然气(LNG、CNG)为主燃料、甲醇燃料为辅助燃料，采用双燃料的一种燃料供给系统和控制方法。
背景技术
随着全球对温室气体排放的限制，以液化天然气和压缩天然气为燃料的发动机受到越来越广泛的应用，这是因为相对汽油、柴油燃料，天然气单位摩尔碳含量下的燃料热值更高，并与空气混合的较为均匀，燃烧效率高，排放污染物和二氧化碳排放量均得到大幅降低，加上天然气单位热量的成本价格比柴油、汽油燃料较低，经济性较好，因此作为一种经济清洁能源燃料在市场上应用越来越广泛。目前国内重型商用车发动机，天然气发动机市场销售占比已达到20-30％，随着排放法规和油耗限值的加严，未来天然气发动机作为商用车动力系统这一趋势还会进一步逐渐扩大。
目前满足国六排放法规的天然气发动机多采用涡轮增压、中冷EGR、混合气当量比控制、三元催化器的主流技术路线。相对于国五排放法规下的天然气发动机，国六发动机由于其采用当量空燃比燃烧，其排气温度大幅较高，燃油经济性也略有下降。由于排气温度较高，排气流量较大，冷却EGR需要的热交换量较大，因此EGR冷却器结构较为庞大，内部芯体材料受到的热应力较大，可靠性严重下降，这几因素不利成为当下制约商用车天然气发动机进一步发展的重大瓶颈问题。
甲醇作为一种清洁高效燃料，其制作原材料来源丰富，成本低廉，工业化基础较好，在我国得到较为广泛的应用，我国也已多年蝉联甲醇燃料第一制造国和消费国。甲醇作为内燃机的一种燃料，目前已在乘用车和商用车领域进行商品化，在特定的地区和细分市场得到应用。但甲醇燃料由于其具燃烧中间产物具有一定的腐蚀性，并且低温冷启动差，燃烧雾化不良，易造成机油稀释，影响发动机寿命和维护性，一些技术应用因素制约了其大规模应用，因此以甲醇燃料作为车辆动力燃料目前还处在市场培育阶段，全国应用范围不大。
甲醇燃料作为内燃机单一燃料，虽然有上述不利影响，但甲醇燃料和天然气燃料具有非常友好的互补性，首先天然气燃料着火温度较高，火焰传播速度较慢，而甲醇燃料由于其含有氧元素，燃烧速度较快，在大负荷下天然气掺加一定的甲醇燃料，可大幅改善天然气燃烧做功等容度，提高发动机热效率，降低排放污染物。其次由于天然气的低温环境下的气化温度为-162℃，即使在极低的冬季环境下，也非常容易和空气形成均匀的混合气，低温冷启动非常好，而甲醇燃料由于其气化潜热较大，气化潜热高达1.1Mj/kg以上，在低温环境下不易气化，冷启动非常困难，目前的甲醇燃料发动机，低温环境下往往依靠进气加热或者依靠汽油先点燃预热的方式进行冷启动。再其次，天然气和甲醇两种燃料，抗爆性都高于汽油机，抗爆性指标辛烷值分别达到127和114，因此均可采用火花塞点火的方式进行混合气扩散燃烧，同时相对汽油机，可以提高发动机的压缩比。
综述所述，天然气和甲醇燃料，在商用车动力系统，可以形成非常好的黄金组合燃料，在现有天然气燃料发动机基础上，开发天然气甲醇双燃料发动机是一种很好的替代方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种可靠的双燃料发动机的燃料供给系统。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种双燃料发动机的燃料供给系统，系统设有四相混合器，所述四相混合器设有四个进口和一个出口，其中出口连接发动机进气总管向发动机注入混合气体，燃气罐通过设有减压阀、流量控制阀的燃气管连通四相混合器其中一个进口，燃料箱通过燃料管路连接四相混合器其在一个进口上的喷嘴，所述发动机的排气管连接涡轮增压器的废气进口，所述排气管上连接有与四相混合器其中一个进口连接的废气管，所述废气管上设有冷却器，所述涡轮增压器空气出口经管路连接四相混合器其中一个进口。
所述减压阀和流量控制阀之间的燃气管上设有压力调节阀，所述压力调节阀通过压力连接管连接燃料箱，所述压力调节阀通过压力连接管为燃料箱内提供0.7-0.8Mpa的喷射压力。
所述燃气罐为存储天然气的天然气储气罐，所述燃料箱为存储甲醇的甲醇箱。
所述冷却器与四相混合器进口之间的废气管上设有测量控制阀和温度传感器，所述发动机的缸体上固定有爆震传感器。
所述涡轮增压器与四相混合器进口之间的管路上设有中冷器，所述涡轮增压器的空气进口设有空气滤清器。
所述四相混合器中连接废气管的进口与喷嘴的喷射方向为相互对射关系。
一种双燃料发动机的燃料供给方法，采用所述双燃料发动机的燃料供给系统，包括以下三种工作模式：
模式1、天然气喷射模式：仅以天然气作为燃料输送至四相混合器，甲醇喷射比例为零，当温度传感器采集的温度大于设定阈值A时，喷嘴开始进行喷射，并在温度传感器采集的温度低于设定阈值时关闭喷嘴；
模式2、甲醇和天然气双燃料模式：天然气和甲醇以设定比例输送至四相混合器；
模式3、过浓混合气燃烧方式：当执行模式2时，若温度传感器采集的温度大于设定阈值B，或者爆震传感器的爆震强度大于设定阈值，则增大喷嘴的甲醇喷射量。
所述模式2中天然气和甲醇的比例关系通过查表获得，甲醇喷射量＝K×EGR流量，其中EGR流量由测量控制阀获得，K数值通过查表得到；天然气喷射量＝(空气流量-(甲醇喷射量×甲醇空燃比))÷天然气空燃比。
本发明提供的一种天然气、甲醇双燃料发动机的燃料供给系统及控制方法，甲醇燃料供给系统利用了天然气高压气罐的气压，通过高压管路把天然气燃气压力传递到甲醇高压燃油箱，保为甲醇燃料喷射提供所需的压力，无需再配置甲醇燃料电动泵，降低电源能耗，并且可提供比电动甲醇泵更高的喷射压力，可靠性高，系统结构简单。
本发明提供的一种天然气、甲醇双燃料发动机的燃料供给系统及控制方法，采用了一种四相混合器，四相混合器可以对EGR废气进行二次冷却，降低了EGR冷却器结构设计尺寸，满足更低的EGR废气冷却温度要求，同时甲醇燃料在四相混合器内利用EGR高温废气，更好的挥发，并与新鲜空气、废气、天然气混合的更为均匀，提高发动机进气量和做功能力。
本发明是一种天然气、甲醇双燃料发动机的燃料供给系统及控制方法，可以对发动机爆震进行优化控制，从原来的单一被动推迟点火角方式，增加了一种主动抑制爆震控制方式，在发动机易发生爆震的工况和场景下，可以提前加大甲醇喷射量，降低混合气温度，从而避免爆震发生。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为双燃料发动机的燃料供给系统原理图；
图2为甲醇燃料喷射系统三种控制控制模式运行工况示意图；
上述图中的标记均为：1、天然气储气罐；2、甲醇箱；3、燃料管路；4、爆震传感器；5、排气管；6、缸体；7、冷却器；8、涡轮增压器；9、空气滤清器；10、中冷器；11、测量控制阀；12、温度传感器；13、四相混合器；14、流量控制阀；15、喷嘴；16、压力连接管；17、压力调节阀；18、减压阀。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
本专利发明发动机的燃料供给系统有两套独立的燃油箱，燃料优选采用天然气和甲醛，发动机以天然气发动机(LNG、CNG，下指天然气)为主燃料，甲醇燃料为辅助燃料，采用双燃料进行燃料供给方式。
天然气燃料供给系统可采用目前市场上已商品化的布置结构，天然气燃料供给系统主要包括天然气储气罐1、减压阀18、调压阀、天然气流量控制阀14等部件，甲醇燃料供给系统包括：喷嘴15、甲醇燃料箱、甲醇管路器等。两种燃料供给系统之间，有一高压管路进行连接，高压管路一端连接天然气燃料供给系统的调压阀上，一端连接甲醇燃油箱上端，可以把天然气的高压传递给甲醇燃料箱，提供甲醇燃料喷射所需的压力。天然气储气罐1经过减压阀18气化减压后，再经过调压阀调压形成较为稳定的压力，压力大小通过调节在0.7-0.8MPa范围，由于连接调压阀和甲醇喷油器管路有一定的压降，因此可以传递给甲醇喷油器的喷射压力在0.7MPa左右，较高的甲醇喷射压力，便于甲醇更好的雾化，加快其挥发形成均质混合气。
甲醇燃料的喷射压力，来自于天然气气压提供，通过一套特定的压力调节机构对甲醇供油压力进行控制，不需要额外配置甲醇燃油泵，保证甲醇喷射雾化良好，其结构简单可靠，成本低廉。甲醇燃料箱是一种耐高压金属燃料箱，其可承受1MPa以上的压力，其存储甲醇容积是天然气罐存储容积的1/2～1/3。这种容量设计主要是考虑到甲醇与天然气消耗量的比率。
燃料管路3均与四相混合器13连接，将燃料输送至四相混合器13，四相混合器13是一个将新鲜空气、天然气燃料、甲醇燃料、EGR废气混合的腔体，四相混合器13中新鲜空气的进气口经设有中冷器10的管路连接涡轮增压器8的空气口，涡轮增压器8的进气口设有空气滤清器9。发动机的排气管5连接涡轮增压器8的废气进口，涡轮增压器8的废气出口连接汽车排气管5。四相混合器13的废气进口连接EGR出气管，EGR出气管上安装有(EGR)温度传感器12和测量控制阀11(EGR流量测量及控制阀)，EGR出气管的另一端接入发动机的排气管5。四相混合器13不仅保证新鲜空气、天然气燃料、甲醇燃料、EGR废气四种物质混合均匀，还可利用甲醇气化潜热对EGR高温出气进行冷却，同时也提高了甲醇燃料喷射的温度，加快其雾化。
天然气燃料、甲醇燃料、EGR废气在进入发动机缸内之前，经过一个四相混合器13，混合器可以把新鲜空气、天然气燃料、甲醇燃料、EGR废气四者充分混合，甲醇喷嘴15布置在四相混合器13上，并且利用EGR出气的高温气体对其进行加热，形成甲醇蒸汽，保证进入缸内几种混合物混合的均匀性。
甲醇喷油器采用单点喷射方式，安装布置在四相混合器13上，四相混合器13串联布置在发动机进气总管上，上游连接电子节气门，下游连接发动机进气总管，即四相混合器13的输出口连接发动机，能够向发动机内喷射混合的气体。
甲醇喷嘴15靠近EGR废气出气管位置，喷射方向与EGR废气逆流相对，这样保证充分利用EGR高温气体来加热雾化甲醇燃料。EGR冷却器7的换热规格不同于一般的EGR冷却器7，换热量相对一般的EGR冷却器7可下降1/3以上。EGR废气首先经过EGR冷却器7进行一级冷却，冷却后的EGR出气温度在200-250℃，然后通过在四相混合器13内喷射甲醇，利用甲醇气化潜热对EGR废气进行二级冷却，通过二级冷却可以保证EGR出气温度由200-250℃降低至105℃以下，这种双喷燃料喷射系统可以大幅降低EGR冷却器7的结构体积。
甲醇燃料喷嘴15布置在EGR控制阀与EGR混合器之前，利用较高的EGR出气温度，保证了甲醇燃料在进入发动机燃烧之前，利用EGR冷却器7的高温气体，进行雾化蒸发，甲醇燃料混合均匀，以气态形式与天然气、空气形成混合气，再进入缸内燃烧，降低了对发动机机油稀释的影响，并提高活塞、缸体6摩擦副寿命。这种方式利用EGR高温气体需要降温与甲醇气化潜热吸热大两种特点，起到很好互补作用。
发动机中冷器10布置在四相混合器13前端，涡轮增压器8之后，空气滤清器9连接在增压器进气口端。爆震传感器4安装在发动机缸体6上，可以通过爆震时机体振动信号来识别各缸爆震情况。
根据发动机运行工况不同，甲醇参与喷射的比例分为三个模式：模式一是发动机起动和小负荷工况采用单一天然气喷射模式，该工况下甲醇喷射比例为零；该模式下，发动机电控控制单元根据发动机转速、负荷MAP信息，设定为单一天然气喷射模式，并以EGR出气温度阈值作为甲醇喷射是否介入的第二判断条件。该模式下发动机电控策略采用较小EGR率的方式，控制EGR温度在一定的范围内，设定EGR出气温度最高阈值，一旦EGR出气温度超过阈值，甲醇喷嘴15开始进行喷射，以降低EGR出气温度；该模式下主要是考虑发动机热负荷不高，无需引入甲醇喷射，这样可以降低泵气损失，提高发动机燃油经济性；天然气和空气采用当量比控制模式，保证三元催化器有较高的催化转换效率。
模式二是发动机中等负荷工况下采用甲醇和天然气双燃料模式，该模式下甲醇喷射量主要根据EGR率大小进行控制，甲醇喷射量与EGR保持一定的比例，甲醇喷射和EGR流量可以在发动机电控标定系统转速和负荷MAP工况中进行查询。混合气采用当量燃烧模式，甲醇喷射量和天然气喷射量与空气流量，按照各自的当量空燃比，保持协同关系，以确保混合气是当量比燃烧，三元催化器可以达到较高的转化效率。甲醇喷射量＝K×EGR流量，EGR流量可以根据EGR流量阀进行测得，K数值通过查表得到；天然气喷射量＝(空气流量-(甲醇喷射量×6.4))÷17.25。6.4为甲醇空燃比，17.25为天然气空燃比。
模式三与模式二相似，不同点在于模式三可根据发动机瞬态运行工况情况，采用过浓混合气燃烧方式，甲醇喷射比例在模式二的基础上，可根据EGR出气温度和爆震信号反馈进行喷射量修正。如果发动机EGR出气温度高于设定的阈值，或者有爆震现象发生，则甲醇喷射量在模式二方式的基础上，增大喷射量，甲醇喷射量的比例根据爆震强度和EGR出气温度进行闭环控制。由于模式三多发生在发动机瞬态工况，运行时间较短，虽然该模式下混合气是过浓混合气，影响催化器一定的转化效率，但过浓混合气的排放污染物经过标定，可以得到控制。
此外，在特定情况下，如果甲醇燃料先于天然气燃料消耗完，则进入单一天然气燃料模式，此种模式下发动机进行一定的限扭运行，并且降低EGR率，以保证在无甲醇喷射下，EGR出气温度满足要求，保护发动机零部件安全性。甲醇燃料的喷射量，是基于EGR率大小进行映射控制，也即甲醇燃料的喷射量根据EGR率大小进行标定控制，并受EGR出气温度和进气温度(增压中冷后)修正。甲醇喷射量还与发动机爆震形成闭环控制，一旦发生爆震时，通过爆震信号反馈，加大甲醇喷射量，形成过浓混合气，快速降低混合气温度，来降低发动机强烈爆震发生频次，保护发动机。甲醇燃料电控单元可在现有的天然气发动机上进行简单改装，外挂单独的甲醇控制器对甲醇喷射量进行独立控制。对原天然气的喷射量控制只需要按照EGR大小，同步减小天然气喷射量即可，改动工作较小。
本专利发明了利用增大甲醇喷射量来主动降低爆震的控制方法。甲醇喷射量与发动机爆震信号形成闭环控制，一旦发动机发生爆震，通过爆震传感器4信号强度反馈，发动机电控系统会优先推迟点火角，来避免强烈爆震，但是推迟点火角会降低发动机扭矩输出，燃料消耗量增加，并且导致排温升高，带来动力性、经济性、可靠性下降。因此在发生连续爆震时，可通过加大甲醇喷射量，形成过浓混合气，快速降低混合气温度，加快燃烧速度，来主动降低发动机强烈爆震倾向。
本专利发明的甲醇燃料供给系统和控制方法，其甲醇燃料电控单元可在现有的天然气发动机上进行简单改装，采用外挂式的甲醇控制单元，对甲醇喷射进行独立控制，甲醇喷射控制也可集成在天然气电控单元内。外挂式的甲醇控制单元通过与天然气控制单元进行基本的数据交流，从原天然气控制单元中提取EGR率、废气温度、进气温度、爆震信号、爆震点火角推迟等参数，进行甲醇喷射量计算，同时把甲醇喷射量等信号反馈给原天然气控制单元，以调节天然气喷射量。在保证当量混合气燃烧的闭环控制下，天然气喷射量减小量等于甲醇喷射量和两者的空气过量系数之比(甲醇空气过量6.4除以天然气过量系数17.25)。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双燃料发动机的燃料供给系统，其特征在于：系统设有四相混合器，所述四相混合器设有四个进口和一个出口，其中出口连接发动机进气总管向发动机注入混合气体，燃气罐通过设有减压阀、流量控制阀的燃气管连通四相混合器其中一个进口，燃料箱通过燃料管路连接四相混合器其在一个进口上的喷嘴，所述发动机的排气管连接涡轮增压器的废气进口，所述排气管上连接有与四相混合器其中一个进口连接的废气管，所述废气管上设有冷却器，所述涡轮增压器空气出口经管路连接四相混合器其中一个进口；
所述双燃料发动机的燃料供给系统，包括以下三种工作模式：
模式1、天然气喷射模式：仅以天然气作为燃料输送至四相混合器，甲醇喷射比例为零，当温度传感器采集的温度大于设定阈值A时，喷嘴开始进行喷射，并在温度传感器采集的温度低于设定阈值时关闭喷嘴；
模式 2、甲醇和天然气双燃料模式：天然气和甲醇以设定比例输送至四相混合器；
模式3、过浓混合气燃烧方式：当执行模式2时，若温度传感器采集的温度大于设定阈值B，或者爆震传感器的爆震强度大于设定阈值，则增大喷嘴的甲醇喷射量。
2.根据权利要求1所述的双燃料发动机的燃料供给系统，其特征在于：所述减压阀和流量控制阀之间的燃气管上设有压力调节阀，所述压力调节阀通过压力连接管连接燃料箱，所述压力调节阀通过压力连接管为燃料箱内提供0.7-0.8Mpa的喷射压力。
3.根据权利要求2所述的双燃料发动机的燃料供给系统，其特征在于：所述燃气罐为存储天然气的天然气储气罐，所述燃料箱为存储甲醇的甲醇箱，所述甲醇燃料喷射的喷射压力来自于燃料箱。
4.根据权利要求3所述的双燃料发动机的燃料供给系统，其特征在于：所述冷却器与四相混合器进口之间的废气管上设有测量控制阀和温度传感器，所述发动机的缸体上固定有爆震传感器。
5.根据权利要求4所述的双燃料发动机的燃料供给系统，其特征在于：所述四相混合器中连接废气管的进口与喷嘴的喷射方向为相互对射关系。
6.根据权利要求1所述的双燃料发动机的燃料供给系统，其特征在于：所述模式 2中天然气和甲醇的比例关系通过查表获得，甲醇喷射量=K×EGR流量，其中EGR流量由测量控制阀获得，K数值通过查表得到；天然气喷射量=（空气流量-（甲醇喷射量×甲醇空燃比））÷天然气空燃比。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2628922A1 (de) * 2012-02-16 2013-08-21 MAN Truck & Bus AG Verfahren zum Betreiben einer selbstzündenden Brennkraftmaschine
CN110318868A (zh) * 2019-07-12 2019-10-11 南京盖驰动力科技有限公司 一种甲醇/天然气灵活燃料发动机的控制系统及其控制方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010129733A1 (en) * 2009-05-08 2010-11-11 Ethanol Boosting Systems, Llc High efficiency natural gas/gasoline bi-fuel engines using on-demand knock control

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2628922A1 (de) * 2012-02-16 2013-08-21 MAN Truck & Bus AG Verfahren zum Betreiben einer selbstzündenden Brennkraftmaschine
CN110318868A (zh) * 2019-07-12 2019-10-11 南京盖驰动力科技有限公司 一种甲醇/天然气灵活燃料发动机的控制系统及其控制方法
CN110905694A (zh) * 2019-12-23 2020-03-24 潍柴西港新能源动力有限公司 天然气发动机用燃料双喷射系统及其喷射控制方法

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