基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了基于壓力?時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)及方法，燃?xì)夤┙o系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)及控制單元；其中，控制空氣供給系統(tǒng)中的節(jié)氣門來(lái)提供空氣，控制單元根據(jù)檢測(cè)的燃?xì)夤┙o系統(tǒng)中的燃?xì)庑畔⒓翱諝夤┙o系統(tǒng)中的空氣信息來(lái)確定噴射持續(xù)期即噴射持續(xù)時(shí)間，同時(shí)，控制單元還控制燃?xì)饪刂崎y的開(kāi)度繼而控制燃?xì)夤曹壒軆?nèi)的壓力，控制單元通過(guò)控制燃?xì)夤┙o系統(tǒng)中的噴射閥進(jìn)行燃?xì)鈬娚鋵?shí)現(xiàn)燃?xì)馀c空氣的預(yù)混合。本發(fā)明改善中小負(fù)荷時(shí)燃?xì)夂涂諝獾幕旌希ㄟ^(guò)降低燃?xì)鈮毫ρ娱L(zhǎng)了中小負(fù)荷下的燃?xì)鈬娚涑掷m(xù)期，在進(jìn)氣沖程的大部分時(shí)間空氣與燃?xì)膺吇旌线呥M(jìn)入氣缸，促進(jìn)了燃?xì)夂涂諝饬己玫幕旌稀?br>【專利說(shuō)明】
基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及氣體發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)夤┙o領(lǐng)域，具體設(shè)及基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)?電控噴射系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國(guó)內(nèi)外大缸徑氣體機(jī)生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的大缸徑氣體機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)大多采用預(yù) 混和多點(diǎn)噴射的技術(shù)路線，國(guó)外企業(yè)也多采用運(yùn)兩種技術(shù)路線。
[0003] 預(yù)混是采用機(jī)械式混合器或單點(diǎn)噴射閥，使空氣與氣體燃料在缸外進(jìn)行混合，混 合氣在進(jìn)氣沖程吸入氣缸。采用運(yùn)種技術(shù)路線，在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣沖程，進(jìn)氣管道內(nèi)大部分的時(shí) 間都充斥著燃?xì)夂涂諝獾幕旌蠚?，很容易造成回火引發(fā)安全事故。為了降低回火的可能性， 采用運(yùn)種進(jìn)氣系統(tǒng)的氣體機(jī)一般氣口重疊角都比較小，因而無(wú)法組織有效的掃氣。氣體機(jī) 的熱負(fù)荷高于柴油機(jī)，有效的掃氣可W降低發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷、提高熱效率。但是預(yù)混方式限 制了掃氣的進(jìn)行。由于進(jìn)氣道內(nèi)為混合氣，在氣口重疊期間會(huì)有燃料泄露，某些燃料(特別 是富氨氣體燃料)極易因?yàn)樾孤兑l(fā)安全事故。
[0004] 采用多點(diǎn)噴射的氣體機(jī)，每個(gè)缸都有獨(dú)立的噴射裝置，掃氣結(jié)束后，氣體燃料經(jīng)噴 射裝置噴射到氣口前，氣體燃料隨著進(jìn)氣吸入氣缸并完成混合，在進(jìn)氣口關(guān)閉前結(jié)束噴射。 由于采用運(yùn)種進(jìn)氣方式可W控制燃?xì)鈬娚涞臅r(shí)間，可W合理組織掃氣。進(jìn)氣管內(nèi)是空氣，可 避免回火。但是采用運(yùn)種進(jìn)氣方法，在中小負(fù)荷時(shí)燃?xì)夂涂諝饣旌系木鶆蛐圆蝗珙A(yù)混方式， 具體原因如下。
[0005] 現(xiàn)有氣體機(jī)多點(diǎn)噴射系統(tǒng)通過(guò)控制燃?xì)獾膰娚鋾r(shí)間來(lái)控制進(jìn)入氣缸內(nèi)的燃?xì)獾?量。燃?xì)夤┙o系統(tǒng)一般配有減壓閥，通過(guò)多級(jí)減壓將高壓燃?xì)獾膲毫档椭聊骋粔毫ΑＨ細(xì)?噴射閥工作時(shí)的燃?xì)鈮毫臼呛愣ǖ?，電控系統(tǒng)通過(guò)控制噴射閥開(kāi)啟的時(shí)間控制噴射的 燃?xì)獾牧?。氣體機(jī)在不同負(fù)荷下，燃?xì)獾膰娚涑掷m(xù)期是不同的。大負(fù)荷時(shí)，需要的燃?xì)獾牧?大，為了保證氣體機(jī)燃?xì)獾墓?yīng)，每循環(huán)噴射持續(xù)期比較長(zhǎng)，掃氣組織的不夠充分。在中小 負(fù)荷時(shí)，每循環(huán)所需的燃?xì)饬拷档?，噴射持續(xù)期縮短，一般噴射持續(xù)期只有90° AC甚至40° AC 乃至更短的持續(xù)期。只有在噴射持續(xù)期時(shí)，空氣是和燃?xì)膺吇旌线呁ㄟ^(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入氣缸，其 他大部分時(shí)間進(jìn)入氣缸的都是純空氣，空氣和燃?xì)饣旌喜痪鶆颉男∝?fù)荷過(guò)渡到大負(fù)荷時(shí)， 氣體機(jī)每循環(huán)的燃?xì)庑枨罅客蝗蛔兇?，雖然燃?xì)鈬娮斓膰娚涑掷m(xù)期可W通過(guò)控制單元及時(shí) 延長(zhǎng)，但是后續(xù)燃?xì)庋a(bǔ)充存在遲滯，燃?xì)夤艿纼?nèi)的壓力有所降低，導(dǎo)致噴入氣缸內(nèi)的燃?xì)獾?量不能及時(shí)響應(yīng)氣體機(jī)的需求，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)性能和對(duì)工況變化的響應(yīng)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開(kāi)了基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍?噴射系統(tǒng)及方法，在燃?xì)舛帱c(diǎn)噴射電控系統(tǒng)的燃?xì)夤┙o系統(tǒng)中，在減壓閥后增加燃?xì)饪刂?閥，通過(guò)控制燃?xì)饪刂崎y的開(kāi)度，控制進(jìn)入燃?xì)夤曹壒軆?nèi)的燃?xì)饬?，從而控制燃?xì)夤曹壒軆?nèi) 燃?xì)獾膲毫Α?br>[0007] 本發(fā)明在該系統(tǒng)硬件的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)基于壓力-時(shí)間控制的燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)的控 制方法，通過(guò)對(duì)燃?xì)鈬娚鋲毫蛧娚鋾r(shí)間的雙尺度調(diào)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)鈬娚淞亢蛧娚鋾r(shí)間的 精確控制，使氣體機(jī)不同工況下，都能組織最佳的掃氣，降低氣體機(jī)熱負(fù)荷、提高熱效率;促 進(jìn)混合氣更好的混合，從而提高氣體機(jī)性能。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：
[0009] 基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)，包括:燃?xì)夤┙o系統(tǒng)、空氣供給系 統(tǒng)及控制單元；
[0010] 其中，控制空氣供給系統(tǒng)中的節(jié)氣口開(kāi)度來(lái)控制空氣供給量，控制單元根據(jù)檢測(cè) 的燃?xì)夤┙o系統(tǒng)中的燃?xì)庑畔?、空氣供給系統(tǒng)中的空氣信息、節(jié)氣口開(kāi)度信號(hào)、轉(zhuǎn)速位置傳 感器信號(hào)來(lái)確定噴射持續(xù)期即噴射持續(xù)時(shí)間，同時(shí)，控制單元還控制燃?xì)饪刂崎y的開(kāi)度繼 而控制燃?xì)夤曹壒軆?nèi)的壓力，控制單元通過(guò)控制燃?xì)夤┙o系統(tǒng)中的噴射閥進(jìn)行燃?xì)鈬娚鋵?shí) 現(xiàn)燃?xì)馀c空氣的預(yù)混合。
[0011] 上述燃?xì)庑畔ㄈ細(xì)鈮毫?、燃?xì)鉁囟鹊刃盘?hào)，空氣信息包括節(jié)氣口后的空氣壓 力、空氣溫度等信號(hào)。
[0012] 噴射持續(xù)期是根據(jù)負(fù)荷需求和燃?xì)饧翱諝獾膲毫囟鹊刃盘?hào)進(jìn)行確定的。節(jié)氣口 的位置可W表征發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，可W代表為達(dá)到運(yùn)一負(fù)荷需要噴入的燃?xì)赓|(zhì)量。通過(guò)噴射閥 的流量公式谷=(其中Q為燃?xì)鈬娚淞?A為噴嘴面積；ΔΡ為噴嘴前后的壓力差即空 V P 氣壓力和燃?xì)鈮毫Σ?P為燃?xì)饷芏仁侨細(xì)鈮毫腿細(xì)鉁囟鹊暮瘮?shù)；At為噴射時(shí)間)配合燃 氣壓力、燃?xì)鉁囟?、空氣壓力、空氣溫度等信?hào)的大小確定噴射持續(xù)期。
[0013] 進(jìn)一步的，所述燃?xì)夤┙o系統(tǒng)包括燃?xì)庵鞴?，所述燃?xì)庵鞴苌弦来伟惭b有電磁關(guān) 斷閥、濾清器及減壓閥，燃?xì)庵鞴芘c燃?xì)夤曹壒苤g所在的管道上設(shè)置有燃?xì)饪刂崎y，燃?xì)?共軌管包括多個(gè)輸出端，燃?xì)夤曹壒艿妮敵龆丝蒞稱為燃?xì)馄绻?，每個(gè)燃?xì)馄绻苣┒司?裝有燃?xì)鈬娚溟y。
[0014] 進(jìn)一步的，所述空氣供給系統(tǒng)包括空氣進(jìn)氣道，空氣進(jìn)氣道的一端設(shè)置有節(jié)氣口， 空氣進(jìn)氣道設(shè)置與燃?xì)馄绻芟嗯浜系倪M(jìn)氣歧管，進(jìn)氣歧管與氣缸相連通，所述進(jìn)氣歧管的 數(shù)量與燃?xì)馄绻艿臄?shù)量一致，即每個(gè)燃?xì)馄绻茌敵龅娜細(xì)饩ㄟ^(guò)與之對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣歧管進(jìn)入 氣缸。
[0015] 進(jìn)一步的，所述燃?xì)夤曹壒軆?nèi)設(shè)置有燃?xì)鈮毫鞲衅骷叭細(xì)鉁囟葌鞲衅?，所述?氣進(jìn)氣道內(nèi)設(shè)置有空氣溫度傳感器及空氣壓力傳感器，燃?xì)鈮毫鞲衅?、燃?xì)鉁囟葌鞲衅鳌?空氣溫度傳感器及空氣壓力傳感器分別將采集的相應(yīng)的燃?xì)鈮毫Α⑷細(xì)鉁囟?、空氣溫度、?氣壓力傳輸至控制單元。
[0016] 進(jìn)一步的，所述控制單元還分別與轉(zhuǎn)速位置傳感器及節(jié)氣口位置傳感器相連，控 制單元通過(guò)轉(zhuǎn)速位置傳感器和節(jié)氣口位置傳感器的信號(hào)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)所處的轉(zhuǎn)速和外界的 負(fù)荷需求。
[0017] 基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)的控制方法，包括W下步驟：
[0018] 氣體發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，控制單元通過(guò)預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和燃?xì)夤曹壒軆?nèi)燃?xì)?壓力的MAP圖確定該工況下的目標(biāo)燃?xì)鈮毫Γ?br>[0019] 控制單元通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路使燃?xì)饪刂崎y開(kāi)度增大或減小，增多或減少進(jìn)入燃?xì)夤曹?管內(nèi)的燃?xì)饬浚沟萌細(xì)夤曹壒軆?nèi)的壓力升高或降低至目標(biāo)壓力；
[0020] 控制單元通過(guò)節(jié)氣口后的空氣壓力和空氣溫度、燃?xì)夤曹壒軆?nèi)的燃?xì)鈮毫腿細(xì)?溫度傳感器的信號(hào)確定噴射持續(xù)期，并驅(qū)動(dòng)燃?xì)鈬娚溟y噴射燃?xì)猓細(xì)馀c空氣在進(jìn)氣道內(nèi) 進(jìn)行預(yù)混合，隨后進(jìn)入氣缸。
[0021] 進(jìn)一步的，氣體發(fā)動(dòng)機(jī)在大負(fù)荷時(shí)，控制單元通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制燃?xì)饪刂崎y開(kāi)度 使得燃?xì)夤曹壒軆?nèi)的燃?xì)鈮毫Ω哂谠瓩C(jī)壓力，并縮短燃?xì)鈬娚涑掷m(xù)期，從而在大負(fù)荷時(shí)組 織掃氣，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷。
[0022] 進(jìn)一步的，發(fā)動(dòng)機(jī)在中小負(fù)荷時(shí)，控制單元通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制燃?xì)饪刂崎y開(kāi)度使 得燃?xì)夤曹壒軆?nèi)的燃?xì)鈮毫Φ陀谠瓩C(jī)壓力，燃?xì)鈬娚涑掷m(xù)期得W延長(zhǎng)。
[0023] 進(jìn)一步的，發(fā)動(dòng)機(jī)在過(guò)渡工況時(shí)，當(dāng)燃?xì)鈬娚淞孔兓荡笥谠O(shè)置值時(shí)，控制單元通 過(guò)燃?xì)饪刂崎y及時(shí)調(diào)節(jié)燃?xì)鈮毫?，并結(jié)合燃?xì)鈬娚溟y及時(shí)調(diào)節(jié)燃?xì)鈬娚涑掷m(xù)期，及時(shí)穩(wěn)定 燃?xì)鈬娚淞俊?br>[0024] 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)從大負(fù)荷小到小負(fù)荷過(guò)渡時(shí)，控制單元通過(guò)減小燃?xì)饪刂崎y的開(kāi)度降低 燃?xì)夤曹壒軆?nèi)的壓力，并通過(guò)縮短噴射持續(xù)期降低調(diào)整燃?xì)鈬娚淞?，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng) 速度。
[0025] 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)從小負(fù)荷過(guò)渡到大負(fù)荷時(shí)，控制單元通過(guò)迅速增大燃?xì)饪刂崎y的開(kāi)度， 提高燃?xì)夤曹壒軆?nèi)的燃?xì)鈮毫Γ⑼ㄟ^(guò)延長(zhǎng)噴射持續(xù)期增大燃?xì)鈬娚淞?，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率上 升，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)速度和性能。
[00%]本發(fā)明的有益效果：
[0027] 1)在發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷時(shí)，通過(guò)提高燃?xì)鈮毫?，適當(dāng)縮短燃?xì)鈬娚涑掷m(xù)期，從而為氣體 機(jī)組織合理的掃氣，降低氣缸內(nèi)殘余廢氣量，降低氣體機(jī)熱負(fù)荷，提高氣體機(jī)熱效率。
[0028] 2)改善中小負(fù)荷時(shí)燃?xì)夂涂諝獾幕旌?，通過(guò)降低燃?xì)鈮毫ρ娱L(zhǎng)了中小負(fù)荷下的燃 氣噴射持續(xù)期，在進(jìn)氣沖程的大部分時(shí)間空氣與燃?xì)膺吇旌线呥M(jìn)入氣缸，促進(jìn)了燃?xì)夂涂?氣良好的混合。
[0029] 3)在過(guò)渡工況時(shí)，通過(guò)對(duì)燃?xì)鈬娚鋲毫蛧娚鋾r(shí)間的雙調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)負(fù)荷 的需求的及時(shí)響應(yīng)，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)噴射燃?xì)怆娍叵到y(tǒng)示意圖；
[0031] 圖中，1、電磁關(guān)斷閥，2、濾清器，3、減壓閥，4、燃?xì)猓?、燃?xì)饪刂崎y，6、燃?xì)鈮毫?感器，7、燃?xì)鉁囟葌鞲衅鳎?、燃?xì)夤曹壒埽?、燃?xì)鈬娚溟y，10、進(jìn)氣歧管，11、氣缸，12、空氣溫 度傳感器，13、空氣壓力傳感器，14、節(jié)氣口，15、空氣。
【具體實(shí)施方式】：
[0032] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：
[0033] 本發(fā)明為了對(duì)氣體機(jī)組織有效的掃氣并改善燃?xì)馀c空氣的混合均勻性提供了一 種基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)。本發(fā)明相較于預(yù)混路線和傳統(tǒng)時(shí)間控制 式的多點(diǎn)噴射路線，可W在不同工況下，組織良好的掃氣、降低發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷、提高發(fā)動(dòng) 機(jī)熱效率;可W顯著改善氣體機(jī)在中小負(fù)荷下燃?xì)馀c空氣的混合均勻性。
[0034] 如圖1所示，基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)主要包括燃?xì)夤┙o系統(tǒng) 和空氣供給系統(tǒng)。燃?xì)夤┙o系統(tǒng)的主要部件包括電磁關(guān)斷閥1、濾清器2、減壓閥3、燃?xì)饪刂?閥5、燃?xì)夤曹壒?、燃?xì)鈬娚溟y9等。燃?xì)?經(jīng)過(guò)電磁關(guān)斷閥1、濾清器2、減壓閥3,通過(guò)減壓閥 3將燃?xì)鈮毫档偷揭欢▔毫?；隨后燃?xì)馔ㄟ^(guò)燃?xì)饪刂崎y5進(jìn)入燃?xì)夤曹壒?,控制單元可W 通過(guò)控制燃?xì)饪刂崎y5的開(kāi)度來(lái)控制燃?xì)夤曹壒?內(nèi)的壓力；最后燃?xì)?經(jīng)進(jìn)氣歧管10分配 至燃?xì)鈬娚溟y9,燃?xì)鈬娚溟y9根據(jù)控制單元的指令，進(jìn)行燃?xì)鈬娚?。噴射出的燃?xì)庠谶M(jìn)氣道 內(nèi)與空氣15進(jìn)行預(yù)混合，燃?xì)夂涂諝膺吇旌线吔?jīng)過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入氣缸11。
[0035] 除了上述部件外，本系統(tǒng)中還包括轉(zhuǎn)速位置傳感器、燃?xì)鈮毫鞲衅?、燃?xì)鉁囟?傳感器7、空氣壓力傳感器12、空氣溫度傳感器13、節(jié)氣口位置傳感器、控制單元等。
[0036] 氣體機(jī)在運(yùn)行中，控制單元通過(guò)轉(zhuǎn)速位置傳感器和節(jié)氣口位置傳感器的信號(hào)判斷 發(fā)動(dòng)機(jī)所處的轉(zhuǎn)速和外界對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷需求。控制單元在確定外界對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷需求后， 可W確定燃?xì)鈬娚淞?。控制單元通過(guò)預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和燃?xì)夤曹壒軆?nèi)燃?xì)鈮毫Φ腗AP 圖確定該工況下的目標(biāo)燃?xì)鈮毫?，控制單元通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路使燃?xì)饪刂崎y5開(kāi)度增大或減小， 增多或減少進(jìn)入燃?xì)夤曹壒?內(nèi)的燃?xì)饬?，使得燃?xì)夤曹壒?內(nèi)的壓力升高或降低至目標(biāo)壓 力?？刂茊卧ㄟ^(guò)節(jié)氣口 14后的空氣壓力和空氣溫度、燃?xì)夤曹壒?內(nèi)的燃?xì)鈮毫腿細(xì)鉁?度等傳感器的信號(hào)獲得節(jié)氣口后空氣壓力、空氣溫度、燃?xì)鈮毫?、燃?xì)鉁囟鹊葦?shù)據(jù)，通過(guò)噴 射閥的流量公式：
（其中Q為燃?xì)鈬娚淞?A為噴嘴面積；ΔΡ為噴嘴前后的壓力差 即空氣壓力和燃?xì)鈮毫Σ?P為燃?xì)饷芏仁侨細(xì)鈮毫腿細(xì)鉁囟鹊暮瘮?shù)；A t為噴射時(shí)間）確 定噴射持續(xù)期，并驅(qū)動(dòng)燃?xì)鈬娚溟y9噴射燃?xì)猓細(xì)馀c空氣在進(jìn)氣道內(nèi)進(jìn)行預(yù)混合，隨后進(jìn) 入氣缸11。
[0037] 本申請(qǐng)中采用電子節(jié)氣口，加速踏板不直接控制節(jié)氣口，駕駛員踩下加速踏板，信 號(hào)傳到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU, ECU得到駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)矩的需求，再去控制節(jié)氣口的開(kāi)度來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的 負(fù)荷，節(jié)氣口上有節(jié)氣口位置傳感器用來(lái)反饋形成閉環(huán)控制。因此，，節(jié)氣口位置傳感器的 信號(hào)可W判斷外界對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的需求。
[0038] 發(fā)動(dòng)機(jī)在大負(fù)荷時(shí)，可W通過(guò)上述控制過(guò)程使得燃?xì)夤曹壒軆?nèi)的燃?xì)鈮毫Ω哂谠?機(jī)壓力，通過(guò)噴射閥的流量公式；
（其中Q為燃?xì)鈬娚淞?A為噴嘴面積；ΔΡ為噴 嘴前后的壓力差即空氣壓力和燃?xì)鈮毫Σ?P為燃?xì)饷芏仁侨細(xì)鈮毫腿細(xì)鉁囟鹊暮瘮?shù)；A t為噴射時(shí)間），在已知噴射量Q-定的情況下，由于共軌管內(nèi)的燃?xì)鈮毫Ω哂谠瓩C(jī)壓力，即 通過(guò)增大A P適當(dāng)縮短燃?xì)鈬娚涑掷m(xù)期;在大負(fù)荷時(shí)，由于噴射持續(xù)期較原機(jī)縮短，為掃氣 留出了更多的時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)合理的組織掃氣，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷。由于運(yùn)種情況下燃?xì)?壓力有所提高，可提高混合氣的局域濃度，強(qiáng)化供氣分層加強(qiáng)燃燒，使熱效率提高。
[0039] 發(fā)動(dòng)機(jī)在中小負(fù)荷時(shí)，通過(guò)上述控制過(guò)程使得燃?xì)夤曹壒軆?nèi)的燃?xì)鈮毫Φ陀谠瓩C(jī) 壓力，燃?xì)鈬娚涑掷m(xù)期得W延長(zhǎng)，從而在中小負(fù)荷時(shí)，空氣和燃?xì)庥泻芏嗟臅r(shí)間在進(jìn)氣道內(nèi) 進(jìn)行預(yù)混合，組織更加均勻的混合氣，從而改善燃燒，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。發(fā)動(dòng)機(jī)在過(guò)渡工況 時(shí)，當(dāng)燃?xì)鈬娚淞孔兓^大時(shí)，由于原機(jī)為了保證燃?xì)夤艿纼?nèi)壓力的穩(wěn)定，燃?xì)獾墓┙o存在 遲滯。原機(jī)燃?xì)鈮毫Φ倪t滯使得燃?xì)鈬娚淞颗c目標(biāo)噴射量有較大出入，容易引起發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速的波動(dòng)。
[0040] 采用基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)，過(guò)渡工況時(shí)，可W通過(guò)燃?xì)饪?制閥及時(shí)調(diào)節(jié)燃?xì)鈮毫?，并結(jié)合燃?xì)鈬娚溟y及時(shí)調(diào)節(jié)燃?xì)鈬娚涑掷m(xù)期，及時(shí)穩(wěn)定燃?xì)鈬娚?量。
[0041] 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)從大負(fù)荷到小負(fù)荷過(guò)渡時(shí)，采用時(shí)間控制式的燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)時(shí)，由于燃 料供給和空氣供給都會(huì)存在一定的遲滯性，發(fā)動(dòng)機(jī)每循環(huán)的噴射量不能及時(shí)減少。甚至在 某一循環(huán)由于噴射閥開(kāi)啟的時(shí)間縮短、噴入氣缸內(nèi)的燃?xì)鉁p少，但因?yàn)椴荒芗皶r(shí)減少向燃 氣管道內(nèi)補(bǔ)充的燃?xì)獾牧?，燃?xì)夤艿纼?nèi)的壓力還會(huì)升高，本來(lái)需要小噴射量的，現(xiàn)在由于燃 氣壓力的升高，無(wú)法及時(shí)實(shí)現(xiàn)燃?xì)鈬娚淞康臏p小，還會(huì)出現(xiàn)噴射量的波動(dòng)從而引起發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速的波動(dòng)。采用基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)，控制單元通過(guò)減小燃?xì)饪?制閥的開(kāi)度及時(shí)減小向燃?xì)夤曹壒軆?nèi)補(bǔ)充的燃?xì)饬?，從而降低燃?xì)夤曹壒軆?nèi)的壓力，并根 據(jù)噴射閥的流量公J
:其中Q為燃?xì)鈬娚淞?A為噴嘴面積；ΔΡ為噴嘴前后的壓 力差即空氣壓力和燃?xì)鈮毫Σ?P為燃?xì)饷芏仁侨細(xì)鈮毫腿細(xì)鉁囟鹊暮瘮?shù)；At為噴射時(shí) 間)縮短噴射持續(xù)期，從而實(shí)現(xiàn)燃?xì)鈬娚淞康募皶r(shí)調(diào)整，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)速度。
[0042] 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)從小負(fù)荷過(guò)渡到大負(fù)荷時(shí)，采用時(shí)間控制式的燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)時(shí)，由于燃 料供給和空氣供給都會(huì)存在一定的遲滯性，發(fā)動(dòng)機(jī)每循環(huán)的噴射量不能及時(shí)增多。甚至在 某一循環(huán)由于噴射閥開(kāi)啟的時(shí)間延長(zhǎng)、噴入氣缸內(nèi)的燃?xì)庠龆?，但因?yàn)椴荒芗皶r(shí)向燃?xì)夤?道內(nèi)補(bǔ)充燃?xì)猓細(xì)夤艿纼?nèi)的壓力還會(huì)降低，本來(lái)需要大噴射量的，現(xiàn)在由于燃?xì)鈮毫Φ慕?低，無(wú)法及時(shí)實(shí)現(xiàn)燃?xì)鈬娚淞康脑龃?，還會(huì)出現(xiàn)噴射量的波動(dòng)從而引起發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)。 采用基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)，控制單元通過(guò)增大燃?xì)饪刂崎y的開(kāi)度 及時(shí)向燃?xì)夤曹壒軆?nèi)補(bǔ)充足夠的燃?xì)饬?，從而提高燃?xì)夤曹壒軆?nèi)的壓力，并根據(jù)噴射閥的 流量公式
：其中Q為燃?xì)鈬娚淞?A為噴嘴面積；ΔΡ為噴嘴前后的壓力差即空氣 壓力和燃?xì)鈮毫Σ?P為燃?xì)饷芏仁侨細(xì)鈮毫腿細(xì)鉁囟鹊暮瘮?shù)；A t為噴射時(shí)間)延長(zhǎng)噴射 持續(xù)期，從而實(shí)現(xiàn)燃?xì)鈬娚淞康募皶r(shí)調(diào)整，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率上升，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)速度和性 能。
[0043] 上述系統(tǒng)工作過(guò)程為:發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷變大或變小時(shí)，控制單元通過(guò)結(jié)合燃?xì)鈮毫?感器6、燃?xì)鉁囟葌鞲衅?、節(jié)氣口 14后的空氣壓力傳感器13、空氣溫度傳感器12等的信號(hào)大 小，增大或減小燃?xì)饪刂崎y5的開(kāi)度，從而增加或減少通過(guò)控制閥流向燃?xì)夤曹壒?的燃?xì)?量，使得燃?xì)夤曹壒?內(nèi)壓力升高或降低至目標(biāo)值。目標(biāo)燃?xì)鈮毫χ?，通過(guò)前期的實(shí)驗(yàn)標(biāo)定 和計(jì)算的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、燃?xì)鈮毫AP圖所得。排氣沖程末期，進(jìn)氣口提前打開(kāi)，新鮮的空氣通 過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入氣缸11促進(jìn)廢氣的排出，并進(jìn)行掃氣，降低發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效 率。掃氣末期，控制單元驅(qū)動(dòng)燃?xì)鈬娚溟y9噴射燃?xì)猓谡麄€(gè)進(jìn)氣沖程的大部分可噴射時(shí)間 燃?xì)夂涂諝庠谶M(jìn)氣歧管10邊混合邊流向進(jìn)氣口，最終通過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入氣缸11內(nèi)。
[0044] 對(duì)于本申請(qǐng)所在的技術(shù)領(lǐng)域而言，一般認(rèn)為節(jié)氣口開(kāi)度在25% W內(nèi)為小負(fù)荷， 25%~85%之間為中負(fù)荷，節(jié)氣口開(kāi)度在85% W上為大負(fù)荷。
[0045] 上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍W內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)，其特征是，包括:燃?xì)夤┙o系統(tǒng)、空氣 供給系統(tǒng)及控制單元； 其中，控制空氣供給系統(tǒng)中的節(jié)氣門開(kāi)度來(lái)控制空氣供給量，控制單元根據(jù)檢測(cè)的燃 氣供給系統(tǒng)中的燃?xì)庑畔ⅰ⒖諝夤┙o系統(tǒng)中的空氣信息、節(jié)氣門開(kāi)度信號(hào)、轉(zhuǎn)速位置傳感器 信號(hào)來(lái)確定噴射持續(xù)期即噴射持續(xù)時(shí)間，同時(shí)，控制單元還控制燃?xì)饪刂崎y的開(kāi)度繼而控 制燃?xì)夤曹壒軆?nèi)的壓力，控制單元通過(guò)控制燃?xì)夤┙o系統(tǒng)中的噴射閥進(jìn)行燃?xì)鈬娚鋵?shí)現(xiàn)燃 氣與空氣的預(yù)混合。2. 如權(quán)利要求1所述的基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)，其特征是，所述 燃?xì)夤┙o系統(tǒng)包括燃?xì)庵鞴?，所述燃?xì)庵鞴苌弦来伟惭b有電磁關(guān)斷閥、濾清器及減壓閥，燃 氣主管與燃?xì)夤曹壒苤g所在的管道上設(shè)置有燃?xì)饪刂崎y，燃?xì)夤曹壒馨ǘ鄠€(gè)輸出端， 燃?xì)夤曹壒艿妮敵龆丝梢苑Q為燃?xì)馄绻?，每個(gè)燃?xì)馄绻苣┒司惭b有燃?xì)鈬娚溟y。3. 如權(quán)利要求1所述的基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)，其特征是，所述 空氣供給系統(tǒng)包括空氣進(jìn)氣道，空氣進(jìn)氣道的一端設(shè)置有節(jié)氣門，空氣進(jìn)氣道設(shè)置與燃?xì)?歧管相配合的進(jìn)氣歧管，進(jìn)氣歧管與氣缸相連通，所述進(jìn)氣歧管的數(shù)量與燃?xì)馄绻艿臄?shù)量 一致，即每個(gè)燃?xì)馄绻茌敵龅娜細(xì)饩ㄟ^(guò)與之對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣歧管進(jìn)入氣缸。4. 如權(quán)利要求1所述的基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)，其特征是，所述 燃?xì)夤曹壒軆?nèi)設(shè)置有燃?xì)鈮毫鞲衅骷叭細(xì)鉁囟葌鞲衅?，所述空氣進(jìn)氣道內(nèi)設(shè)置有空氣溫 度傳感器及空氣壓力傳感器，燃?xì)鈮毫鞲衅?、燃?xì)鉁囟葌鞲衅?、空氣溫度傳感器及空氣?力傳感器分別將采集的相應(yīng)的燃?xì)鈮毫?、燃?xì)鉁囟取⒖諝鉁囟?、空氣壓力傳輸至控制單元?. 如權(quán)利要求1所述的基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)，其特征是，所述 控制單元還分別與轉(zhuǎn)速位置傳感器及節(jié)氣門位置傳感器相連，控制單元通過(guò)轉(zhuǎn)速位置傳感 器和節(jié)氣門位置傳感器的信號(hào)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)所處的轉(zhuǎn)速和外界的負(fù)荷需求。6. 基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)的控制方法，其特征是，包括以下步 驟： 氣體發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)，控制單元通過(guò)預(yù)先設(shè)定的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和燃?xì)夤曹壒軆?nèi)燃?xì)鈮毫?的MP圖確定該工況下的目標(biāo)燃?xì)鈮毫Γ? 控制單元通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路使燃?xì)饪刂崎y開(kāi)度增大或減小，增多或減少進(jìn)入燃?xì)夤曹壒軆?nèi) 的燃?xì)饬?，使得燃?xì)夤曹壒軆?nèi)的壓力升高或降低至目標(biāo)壓力； 控制單元通過(guò)節(jié)氣門后的空氣壓力和空氣溫度、燃?xì)夤曹壒軆?nèi)的燃?xì)鈮毫腿細(xì)鉁囟?傳感器的信號(hào)確定噴射持續(xù)期，并驅(qū)動(dòng)燃?xì)鈬娚溟y噴射燃?xì)猓細(xì)馀c空氣在進(jìn)氣道內(nèi)進(jìn)行 預(yù)混合，隨后進(jìn)入氣缸。7. 如權(quán)利要求6所述的基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)的控制方法，其特 征是，氣體發(fā)動(dòng)機(jī)在大負(fù)荷時(shí)，控制單元通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制燃?xì)饪刂崎y開(kāi)度使得燃?xì)夤曹?管內(nèi)的燃?xì)鈮毫Ω哂谠瓩C(jī)壓力，并縮短燃?xì)鈬娚涑掷m(xù)期，從而在大負(fù)荷時(shí)組織掃氣，降低發(fā) 動(dòng)機(jī)的熱負(fù)荷。8. 如權(quán)利要求6所述的基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)的控制方法，其特 征是，發(fā)動(dòng)機(jī)在中小負(fù)荷時(shí)，控制單元通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制燃?xì)饪刂崎y開(kāi)度使得燃?xì)夤曹壒?內(nèi)的燃?xì)鈮毫Φ陀谠瓩C(jī)壓力，燃?xì)鈬娚涑掷m(xù)期得以延長(zhǎng)。9. 如權(quán)利要求6所述的基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)的控制方法，其特 征是，發(fā)動(dòng)機(jī)在過(guò)渡工況時(shí)，當(dāng)燃?xì)鈬娚淞孔兓荡笥谠O(shè)置值時(shí)，控制單元通過(guò)燃?xì)饪刂崎y 及時(shí)調(diào)節(jié)燃?xì)鈮毫?，并結(jié)合燃?xì)鈬娚溟y及時(shí)調(diào)節(jié)燃?xì)鈬娚涑掷m(xù)期，及時(shí)穩(wěn)定燃?xì)鈬娚淞俊?0.如權(quán)利要求6所述的基于壓力-時(shí)間控制的多點(diǎn)燃?xì)怆娍貒娚湎到y(tǒng)的控制方法，其 特征是，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)從大負(fù)荷小到小負(fù)荷過(guò)渡時(shí)，控制單元通過(guò)減小燃?xì)饪刂崎y的開(kāi)度降低 燃?xì)夤曹壒軆?nèi)的壓力，并通過(guò)縮短噴射持續(xù)期降低調(diào)整燃?xì)鈬娚淞浚岣吡税l(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng) 速度； 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)從小負(fù)荷過(guò)渡到大負(fù)荷時(shí)，控制單元通過(guò)迅速增大燃?xì)饪刂崎y的開(kāi)度，提高 燃?xì)夤曹壒軆?nèi)的燃?xì)鈮毫Γ⑼ㄟ^(guò)延長(zhǎng)噴射持續(xù)期增大燃?xì)鈬娚淞?，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率上升，提 高發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)速度和性能。
【文檔編號(hào)】F02D41/00GK105927406SQ201610289892
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月4日
【發(fā)明人】程勇, 何東郡
【申請(qǐng)人】山東大學(xué)