CN205714479U - 一种天然气发动机燃气喷射压力控制装置 - Google Patents

一种天然气发动机燃气喷射压力控制装置 Download PDF

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华东旭
李军
杨雪珠
王超
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Abstract

本实用新型是一种天然气发动机燃气喷射压力控制装置。该控制装置包括高压天然气储气罐、车辆压缩空气储气罐、燃气截止阀、机械式燃气压力调节器、三通电磁阀、燃气压力传感器、燃气喷嘴、燃气导轨和ECU控制单元；高压天然气储气罐与机械式燃气压力调节器、燃气导轨相连；三通电磁阀的入口与车辆压缩空气储气罐相连，出口与机械式燃气压力调节器参考压力接入口相连；燃气压力传感器和燃气喷嘴安装在燃气导轨上；ECU控制单元控制三通电磁阀出口压力。本实用新型突破原有机械式燃气压力调节器调节范围窄的固有局限，实现了依据发动机运行工况对燃气喷射压力的自由控制，提高燃气与空气的混合效果，提高燃烧效率，降低燃气喷嘴与发动机匹配的难度。

Description

一种天然气发动机燃气喷射压力控制装置
技术领域
本实用新型属于汽车电子控制系统开发领域，具体地说是一种天然气发动机燃气喷射压力控制装置。
背景技术
对于天然气发动机来说，天然气喷射压力至关重要，准确稳定的天然气喷射压力有利于天然气和空气的充分混合，实现更高的燃烧效率。发动机在不同工况所需要的天然气喷射压力不同，怠速时需要低喷射压力从而有利于怠速稳定性，高转速大负荷时需要高喷射压力从而满足发动机天然气喷射量的需求。另外，从天然气喷嘴与发动机匹配角度，也要求天然气喷射压力在不同负荷间实现大范围改变。以上要求皆需要天然气喷射压力在发动机全工况区实现大范围灵活可调。目前天然气发动机燃气供给硬件上普遍采用机械式调压器，该装置以进气歧管压力为参考压力，机械式地调节燃气喷射压力，燃气喷射压力与进气歧管压力之间存在固定对应关系。但由于进气歧管压力变化范围有限，使得该装置燃气压力调节范围有限，无法产生适合该工况的燃气喷射压力。
发明内容
本实用新型提供了一种依据发动机运行工况对燃气喷射压力的自由控制，提高燃气与空气的混合效果，提高燃烧效率的天然气发动机燃气喷射压力控制装置，克服了目前机械式燃气压力调节器调压范围与灵活性的不足。
本实用新型技术方案结合附图说明如下：
一种天然气发动机燃气喷射压力控制装置，该控制装置包括高压天然气储气罐1、车辆压缩空气储气罐2、燃气截止阀3、机械式燃气压力调节器4、三通电磁阀6、燃气压力传感器7、燃气喷嘴8、燃气导轨9和ECU控制单元12；所述的高压天然气储气罐1依次与机械式燃气压力调节器4、燃气导轨9相连；所述的高压天然气储气罐1和机械式燃气压力调节器4之间设置有燃气截止阀3；所述的三通电磁阀6的入口与车辆压缩空气储气罐2相连，三通电磁阀6的出口与机械式燃气压力调节器4的机械式燃气压力调节器参考压力接入口5相连；所述的燃气压力传感器7和燃气喷嘴8安装在燃气导轨9上；所述的燃气喷嘴8与发动机11上的发动机进气歧管10相连；所述的ECU控制单元12接收燃气压力传感器7采集的燃气压力信号，控制三通电磁阀6出口压力。
本实用新型的有益效果为：本实用新型在硬件组成仅增加一个三通电磁阀，突破原有机械式燃气压力调节器调节范围窄的固有局限，实现了依据发动机运行工况对燃气喷射压力的自由控制，提高燃气与空气的混合效果，提高燃烧效率，降低燃气喷嘴与发动机匹配的难度。本系统结构简单，安全可靠。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为本实用新型控制方法流程图。
图中：1、高压天然气储气罐；2、车辆压缩空气储气罐；3、燃气截止阀；4、机械式燃气压力调节器；5、机械式燃气压力调节器参考压力接入口；6、三通电磁阀；7、燃气压力传感器；8、燃气喷嘴；9、燃气导轨；10、发动机进气歧管；11、发动机；12、ECU控制单元。
具体实施方式
参阅图1，一种天然气发动机燃气喷射压力控制装置，该控制装置包括高压天然气储气罐1、车辆压缩空气储气罐2、燃气截止阀3、机械式燃气压力调节器4、三通电磁阀6、燃气压力传感器7、燃气喷嘴8、燃气导轨9和ECU控制单元12；
参阅图1、图2，所述的高压天然气储气罐1依次与机械式燃气压力调节器4、燃气导轨9相连；所述的高压天然气储气罐1和机械式燃气压力调节器4之间设置有燃气截止阀3；
所述的三通电磁阀6的入口与车辆压缩空气储气罐2相连，三通电磁阀6的出口与机械式燃气压力调节器4的机械式燃气压力调节器参考压力接入口5相连；三通电磁阀6占空比可在0到100％之间调节，因此机械式燃气压力调节器4参考压力的调节范围在环境压力到储气瓶空气压力之间。所述的高压压缩天然气经机械式燃气压力调节器4调压后，向燃气导轨9提供给定压力的燃气。
所述的燃气压力传感器7和燃气喷嘴8安装在燃气导轨9上，所述的燃气压力传感器7实时采集燃气压力信号；
所述的燃气喷嘴8与发动机11上的发动机进气歧管10相连；
所述的ECU控制单元12依据发动机11运行工况获取当前燃气喷射压力的目标值，然后基于目标燃气喷射压力值通过前馈控制算法计算三通电磁阀6目标占空比的前馈值，基于目标燃气喷射压力值与实际燃气压力值通过闭环PID反馈控制算法计算三通电磁阀6目标占空比的反馈值，随后将三通电磁阀6目标占空比的前馈值与反馈值相加，作为三通电磁阀6目标占空比的最终值，ECU控制单元12控制三通电磁阀6以此最终值执行，从而控制三通电磁阀6的出口压力，也就改变了控制机械式调压器4参考压力值，从而改变燃气气轨的压力值。
三通电磁阀6目标占空比的前馈值为当前工况实际燃气喷射压力稳定于目标燃气喷射压力后的占空比值；PID闭环反馈值为基于当前实际燃气喷射压力值与目标燃气喷射压力值的偏差，依据PID算法得到的三通电磁阀6占空比信号的调整值。使用前馈算法，可以使得当新的目标燃气喷射压力值到来时，三通电磁阀占空比信号可以迅速到达目标值附近，有利于提高响应速度；使用PID反馈算法，可以克服零部件特性差异、整车储气罐压力变化等外界干扰，更加精确的将实际燃气喷射压力值稳定于目标喷射压力值上。
下面以某11L天然气发动机为例说明本实用新型的有益效果。应用本实用新型前，此天然气发动机的燃气压力调节器将出口压力调整为：参考压力+6bar。发动机怠速时燃气喷射压力约为6.5bar，选用A型小流量喷嘴可较好的满足怠速控制的要求；在发动机功率点，进气歧管压力约为2.5bar，此时燃气喷射压力约为8.5bar，但由于A型喷嘴流量较小，在8.5bar的喷射压力下已经不能满足发动机最大功率对燃气喷射量的要求，为此，只好设计制造了流量较大的B型喷嘴，但由此导致怠速时燃气喷射量较大而不能精确控制，使得发动机怠速表现不佳。
当应用本使用新型后，则可依然使用A型小流量喷嘴，以满足怠速控制时对小燃气喷射量的要求；发动机最大功率时，通过三通电磁阀将燃气压力调节器的参考压力调整至5bar，则燃气喷射压力约为11bar，比应用本实用新型前流量提高30％，使用A型喷嘴便可满足发动机最大功率对燃气喷射量的需求，减轻了发动机设计部门与燃气喷嘴制造部门的负担。以上充分说明了本发明实用新型所带来的有益效果。

Claims (1)

1.一种天然气发动机燃气喷射压力控制装置，其特征在于，该控制装置包括高压天然气储气罐(1)、车辆压缩空气储气罐(2)、燃气截止阀(3)、机械式燃气压力调节器(4)、三通电磁阀(6)、燃气压力传感器(7)、燃气喷嘴(8)、燃气导轨(9)和ECU控制单元(12)；所述的高压天然气储气罐(1)依次与机械式燃气压力调节器(4)、燃气导轨(9)相连；所述的高压天然气储气罐(1)和机械式燃气压力调节器(4)之间设置有燃气截止阀(3)；所述的三通电磁阀(6)的入口与车辆压缩空气储气罐(2)相连，三通电磁阀(6)的出口与机械式燃气压力调节器(4)的机械式燃气压力调节器参考压力接入口(5)相连；所述的燃气压力传感器(7)和燃气喷嘴(8)安装在燃气导轨(9)上；所述的燃气喷嘴(8)与发动机(11)上的发动机进气歧管(10)相连；所述的ECU控制单元(12)接收燃气压力传感器(7)采集的燃气压力信号，控制三通电磁阀(6)出口压力。
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