CN209354283U - 乙醇-汽油双燃料复合喷射系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型乙醇‑汽油双燃料复合喷射系统将乙醇、汽油的燃料优势和双喷射系统的优点充分地结合起来，使发动机能够根据不同工况灵活的采取相应的燃油喷射形式，如乙醇双喷射、汽油双喷射、乙醇进气道喷射与汽油缸内直喷、汽油进气道喷射与乙醇缸内直喷等，能够极大的拓展发动机可运行的工况范围，提升发动机整体的热效率，减少污染物的生成；在发动机采用双燃料喷射形式时，电子控制单元通过控制进油电磁三通阀来选择所喷射的燃油种类，再通过喷油器使乙醇、汽油可以任意比例形式进入气缸与缸内空气混合燃烧，充分发挥乙醇、汽油的燃料优势，从而使发动机能够在各个工况下都能达到最佳的动力性、经济性，同时也能降低化石能源的消耗，增加可再生能源的使用比例。

Description

乙醇-汽油双燃料复合喷射系统

技术领域

本实用新型属于内燃机技术领域，涉及到发动机燃油的喷射控制，具体涉及一种乙醇-汽油双燃料复合喷射系统。

背景技术

随着全球汽车保有量的迅猛增加，汽车在为人们带来方便快捷出行的同时，也导致了环境日益恶化和化石能源急剧短缺的问题，如何提高发动机热效率，降低尾气排放已成为全世界科研学者研究的重点，而且寻求可再生的汽油替代燃料也日渐受到重视。目前，内燃机的燃油喷射形式主要分为进气道喷射和缸内直喷这两大类，进气道喷射形式是将燃油喷射到进气管内，燃油粒子与空气混合时间长，混合气质量较好，燃烧相对充分，尾气污染物排放较低；缸内直喷形式是喷油器直接将燃油喷射到发动机缸内，能够实现燃油喷射的精准控制，可提高发动机响应性和动力性。为了充分利用这两种燃油喷射形式的优点，研究人员提出了双喷射形式，即同时保留进气道喷射和缸内直喷，但双喷射形式往往还是采用汽油作为其主要的燃油选择，由于汽油不易充分燃烧且此喷射控制形式较为单一，因此采用汽油双喷射系统的发动机在性能提升和降低污染物排放方面存在诸多限制。

随着排放及油耗法规的日益严格，作为汽油主要能量来源的汽油凸显出诸多缺点，由于汽油内分子碳链较长，挥发性较差，不易与空气发生充分燃烧；汽油为混合物，与空气燃烧后生成污染物的种类和浓度都较大；汽油为不可再生能源，可使用量日益减少。因此采用汽油的替代燃料尤为重要，如乙醇，乙醇分子碳链较短，且分子内含有氧原子，挥发性好，且为纯净物，与空气反应更加完全，生成的污染物更少。但现阶段乙醇燃料主要是通过与汽油进行固定掺混使用，如E10(掺混燃料中汽油和乙醇的体积分数分别为90％和10％)等，这种使用形式不能使汽油和乙醇以任意比例进行掺混，而且不能根据发动机的不同工况来改变汽油和乙醇的喷射质量比例，无法充分发挥出汽油和乙醇各自的燃油优势，因此对提高发动机性能的作用也相当有限。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题和不足，提供一种乙醇-汽油双燃料复合喷射系统。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本实用新型提供一种乙醇-汽油双燃料复合喷射系统，设置于发动机的燃烧系统中，主要包括乙醇箱、乙醇滤清器、乙醇泵、乙醇共轨管、乙醇共轨压力传感器、气道喷油器进油电磁三通阀、气道喷油器进油单向阀、气道喷油器、气道喷油器回油电磁三通阀、汽油箱、汽油滤清器、汽油泵、汽油共轨管、汽油共轨管压力传感器、直喷喷油器进油电磁三通阀、直喷喷油器进油单向阀、直喷喷油器、直喷喷油器回油电磁三通阀、燃油管路、电子控制单元。

发动机燃烧系统包括：空气滤清器、电子节气门、节气门位置传感器、进气温度传感器、进气压力传感器、空气质量流量计、冷却液温度传感器、发动机、曲轴转角传感器、缸压传感器、排气温度传感器、排气压力传感器、排放测试仪、三元催化转化器、排气管、火花塞。

乙醇-汽油双燃料复合喷射系统各组成部分的连接关系如下：

所述的乙醇箱的输出端与乙醇滤清器的输入端连接，乙醇滤清器的输出端与乙醇泵的输入端连接，乙醇泵的输出端与乙醇共轨管的输入端连接，乙醇泵的回油端与乙醇箱连接，乙醇共轨管的输出端分别与气道喷油器进油电磁三通阀和直喷喷油器进油电磁三通阀的输入端连接，乙醇共轨压力传感器安装在乙醇共轨管上。汽油箱的输出端与汽油滤清器的输入端连接，汽油滤清器的输出端与汽油泵的输入端连接，汽油泵的输出端与汽油共轨管的输入端连接，汽油泵的回油端与汽油箱连接，汽油共轨管的输出端分别与气道喷油器进油电磁三通阀和直喷喷油器进油电磁三通阀的输入端连接，汽油共轨压力传感器安装在汽油共轨管上。

所述的气道喷油器进油电磁三通阀的输出端与气道喷油器进油单向阀的输入端连接，气道喷油器进油单向阀的输出端与气道喷油器的输入端连接，气道喷油器的回油端与气道喷油器回油电磁三通阀的输入端连接。直喷喷油器进油电磁三通阀的输出端与直喷喷油器进油单向阀的输入端连接，直喷喷油器进油单向阀的输出端与直喷喷油器的输入端连接，直喷喷油器的回油端与直喷喷油器回油电磁三通阀的输入端连接。气道喷油器回油电磁三通阀的输出端分别与乙醇箱和汽油箱连接，直喷喷油器回油电磁三通阀的输出端分别与乙醇箱和汽油箱连接。

所述的节气门位置传感器、进气温度传感器、进气压力传感器、空气质量流量计、乙醇共轨压力传感器、汽油共轨管压力传感器、冷却液温度传感器、曲轴转角传感器、缸压传感器、排气温度传感器、排气压力传感器和排放测试仪均与电子控制单元的输入端连接。乙醇泵、气道喷油器进油电磁三通阀、气道喷油器、气道喷油器回油电磁三通阀、汽油泵、直喷喷油器进油电磁三通阀、直喷喷油器、直喷喷油器回油电磁三通阀和火花塞均与电子控制单元的输出端连接。

乙醇-汽油双燃料复合喷射系统各组成部分的功能如下：

乙醇箱和汽油箱分别用于储存乙醇和汽油；乙醇滤清器用于过滤进入乙醇泵的乙醇中的杂质，汽油滤清器用于过滤进入汽油泵的汽油中的杂质；乙醇泵和汽油泵分别用于提供高压的乙醇和汽油；乙醇共轨管和汽油共轨管分别用于储存和输送高压的乙醇和汽油；乙醇共轨压力传感器用于监测乙醇共轨管中乙醇的压力，汽油共轨管压力传感器用于监测汽油共轨管中汽油的压力；气道喷油器进油电磁三通阀和直喷喷油器进油电磁三通阀用于接收电子控制单元的控制信号选择性地通过汽油和乙醇，或者处于关闭状态；气道喷油器进油单向阀和直喷喷油器进油单向阀用于保证燃油的单向通过；气道喷油器和直喷喷油器用于接收电子控制单元的控制信号来进行燃油喷射；气道喷油器回油电磁三通阀和直喷喷油器回油电磁三通阀用于接收电子控制单元的控制信号来选择性地通过乙醇或者汽油；燃油管路用于输送和储存燃油。

电子控制单元用于接收来自节气门位置传感器、进气温度传感器、进气压力传感器、空气质量流量计、乙醇共轨压力传感器、汽油共轨管压力传感器、冷却液温度传感器、曲轴转角传感器、排气温度传感器和排气压力传感器所监测到的信号，并对这些信号进行分析处理后来控制乙醇泵、气道喷油器进油电磁三通阀、气道喷油器、气道喷油器回油电磁三通阀、汽油泵、直喷喷油器进油电磁三通阀、直喷喷油器、直喷喷油器回油电磁三通阀和火花塞来完成喷油和点火，再根据缸压传感器、排气温度传感器、排气压力传感器和尾气排放仪传输来的信号对发动机喷油和点火进行反馈调节控制以达到发动机最佳运行状态。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型将乙醇、汽油的燃料优势和双喷射系统的优点充分地结合起来，使发动机能够根据不同工况灵活的采取相应的燃油喷射形式，如乙醇双喷射、汽油双喷射、乙醇进气道喷射与汽油缸内直喷、汽油进气道喷射与乙醇缸内直喷等，能够极大的拓展发动机可运行的工况范围，提升发动机整体的热效率，减少污染物的生成；在发动机采用双燃料喷射形式时，电子控制单元通过控制进油电磁三通阀来选择所喷射的燃油种类，再通过喷油器使乙醇、汽油可以任意比例形式进入气缸与缸内空气混合燃烧，充分发挥乙醇、汽油的燃料优势，从而使发动机能够在各个工况下都能达到最佳的动力性、经济性，同时也能降低化石能源的消耗，增加可再生能源的使用比例。

本实用新型还可以结合超高压喷射、超临界喷射、稀薄燃烧等技术手段来进一步提升发动机性能，降低油耗，减少尾气污染物的排放，从而来满足更加严格的排放及油耗法规。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的乙醇-汽油双燃料复合喷射系统的结构和工作原理的示意图。

图1中：1-空气滤清器；2-电子节气门；3-节气门位置传感器；4-进气温度传感器；5-进气压力传感器；6-空气质量流量计；7-进气管；8-乙醇箱；9-乙醇滤清器；10-乙醇泵；11-乙醇共轨管；12-乙醇共轨压力传感器；13-气道喷油器进油电磁三通阀；14-气道喷油器进油单向阀；15-气道喷油器；16-气道喷油器回油电磁三通阀；17-汽油箱；18-汽油滤清器；19-汽油泵；20-汽油共轨管；21-汽油共轨管压力传感器；22-直喷喷油器进油电磁三通阀；23-直喷喷油器进油单向阀；24-直喷喷油器；25-直喷喷油器回油电磁三通阀；26-冷却液温度传感器；27-发动机；28-曲轴转角传感器；29-缸压传感器；30-排气温度传感器；31-排气压力传感器；32-排放测试仪；33-三元催化转化器；34-排气管；35-燃油管路；36-电子控制单元；37-火花塞。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种乙醇-汽油双燃料复合喷射系统，设置于发动机的燃烧系统中，主要包括乙醇箱8、乙醇滤清器9、乙醇泵10、乙醇共轨管11、乙醇共轨压力传感器12、气道喷油器进油电磁三通阀13、气道喷油器进油单向阀14、气道喷油器15、气道喷油器回油电磁三通阀16、汽油箱17、汽油滤清器18、汽油泵19、汽油共轨管20、汽油共轨管压力传感器21、直喷喷油器进油电磁三通阀22、直喷喷油器进油单向阀23、直喷喷油器24、直喷喷油器回油电磁三通阀25、燃油管路35和电子控制单元36。

发动机燃烧系统包括：空气滤清器1、电子节气门2、节气门位置传感器3、进气温度传感器4、进气压力传感器5、空气质量流量计6、冷却液温度传感器26、发动机27、曲轴转角传感器28、缸压传感器29、排气温度传感器30、排气压力传感器31、排放测试仪32、三元催化转化器33、排气管34和火花塞37。

节气门位置传感器3监测电子节气门2的开度，空气质量流量计6监测空气进气质量，进气温度传感器4和进气压力传感器5分别监测进气的温度和压力，曲轴转角传感器28监测曲轴转角相位和发动机27转速，冷却液温度传感器26监测发动机冷却液温度，排气温度传感器30和排气压力传感器31分别监测排气的温度和压力，电子控制单元36获取节气门位置传感器3、进气温度传感器4、进气压力传感器5、空气质量流量计6、冷却液温度传感器26、曲轴转角传感器28传输来的信号来判断发动机27的工况，经分析处理后给出该工况下最佳的喷油和点火策略，通过控制气道喷油器15和直喷喷油器24的燃油喷射和火花塞37的点火来控制缸内混合气的燃烧过程。

电子控制单元36首先控制乙醇泵10、汽油泵19对乙醇滤清器9和汽油滤清器18输出的燃油进行加压，并分别储存在乙醇共轨管11和汽油共轨管20中，乙醇共轨压力传感器12和汽油共轨压力传感器21分别监测乙醇共轨管11和汽油共轨管20中燃油压力，并作为反馈信号传输给电子控制单元36，然后电子控制单元36调节气道喷油器进油电磁三通阀13和直喷喷油器进油电磁三通阀22来控制进入气道喷油器15和直喷喷油器24的燃油种类，电子控制单元36控制气道喷油器15、直喷喷油器24的喷油时刻和喷油量以及火花塞37的点火时刻来控制混合气的燃烧过程。缸压传感器29、排气温度传感器30、排气压力传感器31、排放测试仪32获取缸内的燃烧情况，并将获取的信号传输给电子控制单元36，电子控制单元36根据这些信号再对发动机27的喷油和点火进行反馈调节控制，使发动机27能够达到该工况下最佳的性能状态。当燃油喷射完毕后，气道喷油器15和直喷喷油器24中多余的燃油会分别通过气道喷油器回油电磁三通阀16和直喷喷油器回油电磁三通阀25回到对应的燃油箱内。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种乙醇-汽油双燃料复合喷射系统，其特征在于，设置于发动机的燃烧系统中，包括乙醇箱、乙醇滤清器、乙醇泵、乙醇共轨管、乙醇共轨压力传感器、气道喷油器进油电磁三通阀、气道喷油器进油单向阀、气道喷油器、气道喷油器回油电磁三通阀、汽油箱、汽油滤清器、汽油泵、汽油共轨管、汽油共轨管压力传感器、直喷喷油器进油电磁三通阀、直喷喷油器进油单向阀、直喷喷油器、直喷喷油器回油电磁三通阀、以及电子控制单元；

发动机燃烧系统包括节气门位置传感器、进气温度传感器、进气压力传感器、空气质量流量计、冷却液温度传感器、曲轴转角传感器、缸压传感器、排气温度传感器、排气压力传感器、排放测试仪、以及火花塞；

乙醇箱的输出端与乙醇滤清器的输入端连接，乙醇滤清器的输出端与乙醇泵的输入端连接，乙醇泵的输出端与乙醇共轨管的输入端连接，乙醇泵的回油端与乙醇箱连接，乙醇共轨管的输出端分别与气道喷油器进油电磁三通阀和直喷喷油器进油电磁三通阀的输入端连接，乙醇共轨压力传感器安装在乙醇共轨管上；

汽油箱的输出端与汽油滤清器的输入端连接，汽油滤清器的输出端与汽油泵的输入端连接，汽油泵的输出端与汽油共轨管的输入端连接，汽油泵的回油端与汽油箱连接，汽油共轨管的输出端分别与气道喷油器进油电磁三通阀和直喷喷油器进油电磁三通阀的输入端连接，汽油共轨压力传感器安装在汽油共轨管上；

气道喷油器进油电磁三通阀的输出端与气道喷油器进油单向阀的输入端连接，气道喷油器进油单向阀的输出端与气道喷油器的输入端连接，气道喷油器的回油端与气道喷油器回油电磁三通阀的输入端连接；直喷喷油器进油电磁三通阀的输出端与直喷喷油器进油单向阀的输入端连接，直喷喷油器进油单向阀的输出端与直喷喷油器的输入端连接，直喷喷油器的回油端与直喷喷油器回油电磁三通阀的输入端连接；气道喷油器回油电磁三通阀的输出端分别与乙醇箱和汽油箱连接，直喷喷油器回油电磁三通阀的输出端分别与乙醇箱和汽油箱连接；

节气门位置传感器、进气温度传感器、进气压力传感器、空气质量流量计、乙醇共轨压力传感器、汽油共轨管压力传感器、冷却液温度传感器、曲轴转角传感器、缸压传感器、排气温度传感器、排气压力传感器和排放测试仪均与电子控制单元的输入端连接；乙醇泵、气道喷油器进油电磁三通阀、气道喷油器、气道喷油器回油电磁三通阀、汽油泵、直喷喷油器进油电磁三通阀、直喷喷油器、直喷喷油器回油电磁三通阀和火花塞均与电子控制单元的输出端连接。

2.如权利要求1所述的乙醇-汽油双燃料复合喷射系统，其特征在于，发动机燃烧系统还包括：空气滤清器、电子节气门、发动机、三元催化转化器和排气管。