CN200961521Y - 一种双燃料喷射的内燃机装置 - Google Patents
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Abstract
一种双燃料喷射的内燃机装置，包括：一具有至少一个气缸的发动机、一燃油喷射装置、一状态检测装置、一电子控制单元(ECU)，其特点是还包括有：一醇类液体燃料喷射装置及一具有既可单独使用燃油或醇类液体燃料又可同时使用燃油和醇类液体燃料两种燃料的双燃选择开关装置，所述醇类液体燃料的喷嘴装置于发动机的进气歧管上并位于节气阀与燃油喷嘴之间。本实用新型由于采用两套独立的喷射装置与双燃料选择开关相结合的结构，从而可有效保证本实用新型能够根据汽车不同的运行工况而适时控制燃油和醇类液体燃料的喷射比例，从而保证汽车在具有良好的加速性及驾驶性的基础上可大幅减少燃油的使用，保证能源安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种内燃机，特别是涉及一种使用双燃料喷射的内燃机装置。
背景技术
现在几乎所有的燃料车都是采用以石油为原料的汽油或柴油作为燃料，而众所周知，世界上普遍存在着石油资源日益短缺，石油价格居高不下和环保要求日益严格的问题，特别是属于贫油国的我国对这一问题尤为突出。为此采用除石油外的燃料作为汽车的燃料或燃料添加剂成为全社会都共同关注的问题，这其中采用挥发性好、辛烷值高、能显著降低污染物的排放的甲醇、乙醇等醇类液体燃料就成为首选的汽车辅助燃料，在目前的技术中以采用将一定比例的甲醇或乙醇与汽油或柴油混合制成混合油的方式最为常见和成熟，但这种技术由于混合的醇类混合油在启动性及动力性方面比纯汽油要差，限制了醇类液体燃料在混和油中所占的比例，经科学的理论分析及大量的实践证明，在不改变现有内燃机结构的条件下乙醇所占的比例只能低于10％才不会影响汽车的启动性及动力性，因此这种混合油的方法并不能从根本上解决以最大比例的醇类液体燃料替代汽油或柴油的问题，针对上述问题，中国专利申请CN1470752公开了一种名称为“柴油机的进气喷醇装置及喷射控制方法”，其主要由设置在发动机进气管内的喷嘴或者是设置在各缸进气道内的喷嘴及驱动喷嘴开关的电控单元和向电控单元传递信息的发动机负荷、转速、凸轮轴位置及冷却水温度的传感器组成。其喷射控制方法是根据发动机扭矩、转速、冷却水温度、凸轮轴位置，定时定量向发动机喷射醇燃料。其优点在于在发动机高负荷(微粒与NOx排放都很高)工况中以部分醇燃料代替柴油，碳烟排放比纯柴油燃烧时可降低40％，同时NOx可降低30％以上。在不影响其动力性能的前提下，可使其排放性能得到很大提高。但这种装置存在的一个最大问题是其只能应用在具有化油器的柴油车上，而化油器汽车发动机根本不能满足现阶段的排放标准已基本被淘汰，同时这种装置的混合机构非常复杂，不适宜进行产品化，不能应用于汽车的大规模生产和改造中。
发明内容
本实用新型的目的是针对上述问题的存在，提供一种可根据汽车不同的运行工况适时控制油类和醇类液体燃料的喷射比例以充分保证发动机的输出功率和动力性，从而保证汽车有良好的加速性及驾驶性，并大大提高工作效率及降低能耗和达到欧III排放标准的、结构简单、实现容易的醇类燃料与燃油双燃料喷射的内燃机装置。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种双燃料喷射的内燃机装置，包括：
一具有至少一个气缸的发动机，该发动机的气缸上设有一具有节气阀的进气歧管；
一燃油喷射装置，所述燃油喷射装置由依序连接的燃油箱、具有一电磁阀的燃油泵、具有一电磁阀的燃油喷嘴组成；
一状态检测装置，由用于分别检测发动机的进气压力、进气温度、节气阀开启位置、曲轴位置、冷却液温度、尾气中氧含量的发动机运行工作状态信号的多个传感器组成；
一电子控制单元(ECU)，用于根据检测到的发动机运行工作状态信号来控制燃油喷射装置的燃油喷射时刻、燃油喷射量及发动机的其它运行工作状况和故障诊断；
其特点是还包括有：
一醇类液体燃料喷射装置及一具有既可单独使用燃油或醇类液体燃料又可同时使用燃油和醇类液体燃料两种燃料的双燃选择开关装置，其中醇类液体燃料喷射装置由依序连接的醇类液体燃料容器、具有一电磁阀的醇类液体燃料泵、具有一电磁阀的醇类液体燃料喷嘴组成，其中醇类液体燃料泵的电磁阀和醇类液体燃料喷嘴的电磁阀分别受控于电子控制单元(ECU)，所述醇类液体燃料的喷嘴装置于发动机的进气歧管上并位于节气阀与燃油喷嘴之间；所述双燃料选择开关与电子控制单元(ECU)并连接通过电子控制单元(ECU)控制燃油泵和醇类液体燃料泵。
本实用新型由于采用两套独立的喷射装置与双燃料选择开关相结合的结构，从而可有效保证本实用新型能够根据汽车不同的运行工况而适时控制燃油和醇类液体燃料的喷射比例，在汽车启动及加速时可单独选择燃油喷射或大幅减少醇类液体燃料的喷射比例而保证汽车具有良好的启动性及动力性，而在汽车负荷基本稳定的运行工况下又可单独选择醇类液体燃料喷射或大幅增加醇类液体燃料的喷射比例，由于汽车实际的运行情况是启动及加速时间极短，因此本实用新型所述的内燃机在绝大部分时间内可以在醇类液体燃料喷射大比例状态下工作，使醇类液体燃料喷射的使用比例可以达到40％至60％。从而保证既能有效减少不可再生能源—石油的使用，增加可再生能源—醇类液体燃料如乙醇等的使用，既可以成为减少我国对进口石油的依赖、保证能源安全的有效途径；又可以促进农业发展，增加就业机会；而且又可相对保证发动机的输出功率和动力性，以保证汽车具有良好的加速性及驾驶性，并通过醇类液体燃料如乙醇等的大量使用而减少有害物质排放量，使内燃机的排放量能达到欧III标准；而且由于是独立喷射，在同一喷射周期中可通过精确控制两种燃料的不同时刻喷射，以有效提高缸内的爆炸及火焰分布状态来大大提高工作效率和降低耗量；同时对于整个发动机结构来说，只需在原发动机的进气歧管上加装一只乙醇喷嘴，部件生产和改造都简单易行。
以下结合附图详细描述本实用新型的基本结构及实现：
附图说明
图1是本实用新型的组成结构示意图；
图2是本实用新型的电子控制单元的组成框图；
图3是本实用新型的实现方法流程图。
具体实施方式
如图1及图2所示，本实用新型所述的一种双燃料喷射的内燃机装置，包括：
一具有至少一个气缸11的发动机1，该发动机1的气缸11上设有一具有节气阀12的进气歧管13；
一燃油喷射装置2，所述燃油喷射装置2由依序连接的燃油箱21、具有一电磁阀的燃油泵22、具有一电磁阀的燃油喷嘴23组成；
一状态检测装置3，由用于分别检测发动机1的进气压力31、进气温度32、节气阀开启位置33、曲轴位置34、冷却液温度35、尾气中氧含量36的发动机1运行工作状态信号的多个传感器组成；
一电子控制单元(ECU)4，用于根据检测到的发动机1运行工作状态信号来控制燃油喷射装置的燃油喷射时刻、燃油喷射量及发动机的其它运行工作状况和故障诊断；
其特点是还包括有：
一醇类液体燃料喷射装置5及一具有既可单独使用燃油或醇类液体燃料又可同时使用燃油和醇类液体燃料两种燃料的双燃选择开关装置，其中醇类液体燃料喷射装置5由依序连接的醇类液体燃料容器51、具有一电磁阀的醇类液体燃料泵52、具有一电磁阀的醇类液体燃料喷嘴53组成，其中醇类液体燃料泵52的电磁阀和醇类液体燃料喷嘴53的电磁阀分别受控于电子控制单元(ECU)4，所述醇类液体燃料的喷嘴53装置于发动机的进气歧管13上并位于节气阀12与燃油喷嘴23之间；所述双燃料选择开关与电子控制单元(ECU)4并连接通过电子控制单元(ECU)4控制燃油泵22和醇类液体燃料泵52。
其中上述电子控制单元(ECU)4包括A/D转换装置、整形滤波装置、接口电路装置、识别判断分析运算装置、燃料喷射控制装置及其驱动电路装置、点火控制装置及点火驱动电路装置、怠速控制装置及H桥驱动电路装置、辅助控制装置及其驱动电路装置，其中A/D转换装置的输入端接状态检测装置的电源电压传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、节气阀开启位置传感器、尾气中的两个氧含量传感器、冷却液传感器，其输出端接识别判断分析运算装置，整形滤波装置的输入端接状态检测装置的轴位置传感器、转速信号传感器、点火开关信号、空调开关信号，其输出端接识别判断分析运算装置，接口电路装置的输入端接状态检测装置的爆震传感器，其输出端接识别判断分析运算装置的其中一输出端，其输出端通过其驱动电路装置接燃油泵电磁阀、醇类液体燃料喷嘴电磁阀，点火控制装置的输入端接识别判断分析运算装置的另一输出端，其输出端通过其点火驱动电路接各点火线圈，怠速控制模块的输入端接识别判断分析运算装置的又一输出端，输出端通过其H桥驱动电路接怠速控制阀，辅助控制装置的输入端接识别判断分析运算装置的辅助输出端，其输出端通过其驱动及接口电路装置接主继电器、故障灯、故障诊断的辅助装置。
如图1～图3所示，本实用新型所述的实现醇类燃料与燃油双燃料喷射的内燃机装置的实现方法，包括以下步骤：
(1)、在内燃机中增加一醇类液体燃料喷射装置5及一具有既可单独使用燃油或醇类液体燃料又可同时使用燃油和醇类液体燃料两种燃料的双燃选择开关装置，其中醇类液体燃料喷射装置5包括依序连接的装置于内燃机中的醇类液体燃料容器51、具有电磁阀的醇类液体燃料泵52及装置于内燃机的发动机1的进气歧管13上并位于节气阀12与燃油喷嘴23之间的具有电磁阀的醇类液体燃料喷嘴53组成，其中所述醇类液体燃料泵52的电磁阀和醇类液体燃料喷嘴53的电磁阀分别与内燃机的电子控制单元(ECU)4连接并受控于该电子控制单无(ECU)4；所述双燃料选择开关与电子控制单元(ECU)(4)并连接通过电子控制单元(ECU)(4)控制燃油泵(22)和醇类液体燃料泵(52)。
(2)、启动内燃机的点火开关，内燃机的电子控制单元(ECU)4分别启动燃油泵的电磁阀和醇类燃料泵的电磁阀控制内燃机的燃油泵和醇类液体燃料泵52工作一段时间用于建立必要的燃料压力；
(3)、由电子控制单元(ECU)4根据状态检测装置的用于检测发动机1转速的曲轴位置34传感器检测到的速度信号判断发动机1是否启动，如发动机1转速为零，则表示发动机1不启动，关闭燃料泵的电磁阀和醇类液体燃料泵52的电磁阀，否则
(4)、通过双燃料选择开关选择单独使用燃油还是单独使用醇类液体燃料还是同时使用燃油和醇类液体燃料，如单独选择某一燃料则关闭另一燃料的燃料泵，否则由电子控制单元(ECU)4启动各燃油喷嘴的电磁阀和节气阀12向发动机1气缸11内喷射燃油和空气的混合体并启动点火线圈，同时电子控制单元(ECU)4依据状态检测装置的进气压力31传感器、进气温度32传感器、曲轴位置34传感器的检测信号控制燃油的喷射量完成发动机1的快速启动；
(5)、电子控制单元(ECU)4依据状态检测装置的节气阀12开启位置传感器检测到的节气阀12开启位置信号判断发动机1是否处于怠速状态，如节气阀12关闭，则表示发动机1处于怠速状态，此时电子控制单元(ECU)4控制燃油喷嘴23电磁阀以减少燃油的喷射量，同时控制醇类液体燃料喷嘴53电磁阀以增加醇类液体燃料的喷射量并返回到步骤5，否则
(6)、电子控制单元(ECU)4依据节气阀12开启位置33传感器检测到的节气位置信号变化的大小判断发动机1的工作状态，如节气阀12开启位置变小，则表示发动机1处于降负荷工作状态，此时电子控制单元(ECU)4控制燃油喷嘴电磁阀以减少燃油的喷射量，同时控制醇类液体燃料喷嘴53电磁阀以增加醇类液体燃料的喷射量，如节气阀12开启位置变大，则表示发动机1处于增负荷工作状态，此时电子控制单元(ECU)4控制燃油喷嘴电磁阀以增加燃油的喷射量，同时控制醇类液体燃料喷嘴53电磁阀以减少醇类液体燃料的喷射量并返回到步骤5；如节气阀12开启位置无变化，则
(7)、电子控制单元(ECU)4依据状态检测装置的曲轴位置34传感器所检测到的曲轴位置34信号来判断发动机1转速的变化，如发动机1转速降小，则表示发动机1处于增负荷工作状态，此时电子控制单元(ECU)4控制燃油喷嘴电磁阀以增加燃油的喷射量，同时控制醇类液体燃料喷嘴53电磁阀以减少醇类液体燃料的喷射量，如发动机1转速不变或增大，则表示发动机1处于稳定负荷或降负荷工作状态，此时电子控制单元(ECU)4控制燃油喷嘴电磁阀以减少燃油的喷射量，同时控制醇类液体燃料喷嘴53电磁阀以增加醇类液体燃料的喷射量并返回到步骤5。
其中，上述步骤(5)、步骤(6)、步骤(7)中向内燃机气缸中同时喷射燃油和醇类液体燃料是由电子控制单元(ECU)依据发动机的转速、喷油量及点火提前角的大小来控制同一喷射周期内不同的喷射时刻，控制醇类液体燃料的喷射时刻总是早于燃油的喷射时刻。
Claims (2)
1、一种双燃料喷射的内燃机装置，包括：
一具有至少一个气缸(11)的发动机(1)，该发动机(1)的气缸(11)上设有一具有节气阀(12)的进气歧管(13)；
一燃油喷射装置(2)，所述燃油喷射装置(2)由依序连接的燃油箱(21)、具有一电磁阀的燃油泵(22)、具有一电磁阀的燃油喷嘴(23)组成；
一状态检测装置(3)，由用于分别检测发动机(1)的进气压力(31)、进气温度(32)、节气阀开启位置(33)、曲轴位置(34)、冷却液温度(35)、尾气中氧含量(36)的发动机(1)运行工作状态信号的多个传感器组成；
一电子控制单元(ECU)(4)，用于根据检测到的发动机(1)运行工作状态信号来控制燃油喷射装置的燃油喷射时刻、燃油喷射量及发动机的其它运行工作状况和故障诊断；
其特征在于还包括有：
一醇类液体燃料喷射装置(5)及一具有既可单独使用燃油或醇类液体燃料又可同时使用燃油和醇类液体燃料两种燃料的双燃选择开关装置，其中醇类液体燃料喷射装置(5)由依序连接的醇类液体燃料容器(51)、具有一电磁阀的醇类液体燃料泵(52)、具有一电磁阀的醇类液体燃料喷嘴(53)组成，其中醇类液体燃料泵(52)的电磁阀和醇类液体燃料喷嘴(53)的电磁阀分别受控于电子控制单元(ECU)(4)，所述醇类液体燃料的喷嘴(53)装置于发动机的进气歧管(13)上并位于节气阀(12)与燃油喷嘴(23)之间；所述双燃料选择开关与电子控制单元(ECU)(4)并连接通过电子控制单元(ECU)(4)控制燃油泵(22)和醇类液体燃料泵(52)。
2、根据权利要求1所述的双燃料喷射的内燃机装置，其特征在于上述电子控制单元(ECU)(4)包括A/D转换装置、整形滤波装置、接口电路装置、识别判断分析运算装置、 燃料喷射控制装置及其驱动电路装置、点火控制装置及点火驱动电路装置、怠速控制装置及H桥驱动电路装置、辅助控制装置及其驱动电路装置，其中A/D转换装置的输入端接状态检测装置的电源电压传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、节气阀开启位置传感器、尾气中的两个氧含量传感器、冷却液传感器，其输出端接识别判断分析运算装置，整形滤波装置的输入端接状态检测装置的轴位置传感器、转速信号传感器、点火开关信号、空调开关信号，其输出端接识别判断分析运算装置，接口电路装置的输入端接状态检测装置的爆震传感器，其输出端接识别判断分析运算装置的其中一输出端，其输出端通过其驱动电路装置接燃油泵电磁阀、醇类液体燃料喷嘴电磁阀，点火控制装置的输入端接识别判断分析运算装置的另一输出端，其输出端通过其点火驱动电路接各点火线圈，怠速控制模块的输入端接识别判断分析运算装置的又一输出端，输出端通过其H桥驱动电路接怠速控制阀，辅助控制装置的输入端接识别判断分析运算装置的辅助输出端，其输出端通过其驱动及接口电路装置接主继电器、故障灯、故障诊断的辅助装置。
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2005
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