甲醇發動機負荷控制系統的制作方法
【專利摘要】甲醇發動機負荷控制系統屬汽車發動機【技術領域】，本實用新型中氣缸設于缸體中；油門踏板連接油門踏板位置傳感器；固接有發動機轉速傳感器的飛輪固接于置于缸體的曲軸；進氣歧管和排氣歧管固接于缸體兩側；進氣歧管進氣端固接電子節氣門體，電子節氣門體固接節氣門位置傳感器；進氣歧管進氣端和排氣歧管排氣端間設EGR回流管，EGR回流管上順序固接EGR閥和EGR中冷器，EGR閥連接EGR閥開度傳感器；發動機轉速傳感器、油門踏板位置傳感器、節氣門位置傳感器、電子節氣門體、EGR閥開度傳感器和EGR閥均由發動機ECU控制；采用本實用新型可有效降低泵氣損失，甚至完全避免節流損失，提高充氣效率；還可有效抑制爆震，并可降低NOx的排放，降低過大EGR率對燃燒的抑制作用。
【專利說明】甲醇發動機負荷控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬汽車發動機【技術領域】，具體涉及一種綜合運用節氣門體和EGR閥控制甲醇發動機負荷的系統。
【背景技術】
[0002]目前，火花助燃式甲醇發動機的負荷是由安裝在進氣管上的節氣門體調節新鮮空氣量的多少來調節的。這種控制方式雖然能夠實現對發動機進行O —100%負荷的全程控制，但發動機大部分時間是在部分負荷下工作的，而節氣門體在部分負荷時節氣效果明顯，產生很大的壓力降，導致節氣門體后面進氣管內的壓力遠遠低于大氣壓，不僅泵氣損失大大增加，而且充氣效率也降低，使發動機熱效率降低，燃燒不完全，從而影響發動機的動力性、經濟性和排氣污染等。
[0003]由于甲醇為含氧燃料，燃燒速度比較高，稀燃極限比較大，即使加入較高的EGR率也不會造成失火。所以甲醇發動機比汽油機或柴油機能夠承受更大的EGR率，雖然節氣門全開時，單純的EGR控制方式能夠有效地抑制爆震，提前點火角度，提高了發動機動力性的同時有效地降低NOx生成量，但是由于受到加入EGR量過多會導致燃燒不穩定的限制，只能實現50% —100%負荷范圍內的控制。

【發明內容】

[0004]本實用新型的目的是克服現有技術的缺陷，旨在利用甲醇燃料能夠承受較高EGR率這一優點提出了一種綜合利用節氣門體和廢氣再循環(EGR)技術控制甲醇發動機負荷的系統。
[0005]本實用新型是一種甲醇發動機負荷控制系統，由氣缸2、缸體14、發動機轉速傳感器3、油門踏板4、油門踏板位置傳感器5、進氣歧管6、發動機E⑶7、節氣門位置傳感器8、電子節氣門體9、EGR閥開度傳感器10、EGR閥11、EGR中冷器12、EGR回流管13、排氣歧管15、飛輪16和曲軸17組成，其中氣缸2設于缸體14中；油門踏板4 一端連接有油門踏板位置傳感器5 ;飛輪16固接于曲軸17的后端，曲軸17置于缸體14中，飛輪16上固接有發動機轉速傳感器3 ;缸體14的一側固接有進氣歧管6，缸體14的另一側固接有排氣歧管15 ;進氣歧管6的進氣端固接有電子節氣門體9，電子節氣門體9上固接有節氣門位置傳感器8 ；進氣歧管6的進氣端和排氣歧管15的排氣端之間設有EGR回流管13，EGR回流管13上順序固接有EGR閥11和EGR中冷器12，EGR閥11上連接有EGR閥開度傳感器10 ;發動機轉速傳感器3、油門踏板位置傳感器5、節氣門位置傳感器8、電子節氣門體9、EGR閥開度傳感器10和EGR閥11均由發動機ECU7控制。
[0006]本實用新型包括甲醇發動機1、廢氣再循環單元、檢測單元和電控單元。所述甲醇發動機I為火花塞點火，進氣道噴射甲醇燃料，壓縮比可以很高，進氣管上安裝有電子節氣門體9 ;所述廢氣再循環單元包括EGR回流管13、EGR中冷器12及EGR閥11 ;檢測單元包括油門踏板位置傳感器5、發動機轉速傳感器3、節氣門位置傳感器8以及EGR閥開度傳感器10 ;所述電控單元包括發動機ECU7及其執行機構，ECU中存儲了發動機不同工況下節氣門開度和EGR閥開度的脈譜圖。
[0007]所述廢氣再循環單元中EGR回流管13 —端與發動機排氣歧管15固接，另一端固接于進氣歧管6上電子節氣門體9之后，所述EGR中冷器12和EGR閥11順序固接于EGR回流管13上。再循環的廢氣從排氣歧管15排出，經EGR回流管13導入到EGR中冷器12冷卻后，再經EGR閥11從電子節氣門體9之后引入到進氣歧管6，增加了電子節氣門體9之后進氣管的壓力，降低了電子節氣門體9前后的壓力差，從而降低了泵氣損失。另外，再循環廢氣的加入也使得電子節氣門體9開度變大，在一定程度上也降低了節流損失。
[0008]所述檢測單元的所有傳感器均與發動機ECU7連接，油門踏板位置傳感器5和發動機轉速傳感器3將檢測到的油門踏板4的位移量和轉速信號傳送給發動機ECU7，ECU經查詢存儲在其中的脈譜圖后將控制信號通過電子節氣門驅動電路和EGR閥驅動電路分別輸送給電子節氣門體9和EGR閥11，來控制電子節氣門體9和EGR閥11的基本開啟量。所述檢測單元的節氣門位置傳感器8和EGR閥開度傳感器10將實時監測電子節氣門體9和EGR閥11的開度，并將監測信號反饋給發動機ECU7，ECU將此反饋信息與脈譜圖進行對比，并對電子節氣門體9和EGR閥11的開度進行修正。
[0009]本實用新型所提供的甲醇發動機I負荷控制系統，通過準確控制電子節氣門體9和EGR閥11的開啟量來調節進入氣缸的新鮮空氣量，以達到控制甲醇發動機I負荷的目的。
[0010]本實用新型的系統工作過程是:甲醇發動機I起動后，駕駛員踩油門踏板4時，由安裝在油門踏板4上的油門踏板位置傳感器5監測到油門踏板4的位置變化，并將此信息送往發動機E⑶7，位于飛輪16上的發動機轉速傳感器3將監測到的轉速信號發送給發動機ECU7。ECU據此查詢存儲在其中的負荷控制脈譜圖，得到相應工況下電子節氣門體9和EGR閥11的基本開啟量，該脈譜圖是通過對該負荷控制系統實驗標定得到并存儲在發動機E⑶7中的。位于電子節氣門體9上的節氣門位置傳感器8和EGR閥11上的EGR閥開度傳感器10分別實時監測電子節氣門體9的開度和EGR閥11開度，并將監測信號發送給發動機E⑶7，發動機E⑶7將此反饋信號與存儲在脈譜圖上的電子節氣門體9和EGR閥11開度信號比對，并據此對電子節氣門體9和EGR閥11基本開啟量進行修正，最終確定電子節氣門體9的開度和相應的EGR閥11的開度。
[0011]所述的負荷控制脈譜圖是通過對該系統實驗標定得到的。甲醇發動機I起動穩定運行后，把甲醇發動機I調到某一穩定轉速下，在保持過量空氣系數為I的條件下，調節噴醇量與原機相應工況下的噴醇量相同，調節電子節氣門體9和EGR閥11的開度，直到扭矩達到最大時，記錄此工況下的電子節氣門體9和EGR閥11的開度；本標定實驗定義的負荷為把原機過量空氣系數為I的條件下噴醇量是電子節氣門全開時噴醇量的百分比數作為此時的負荷。本標定的結果為中小負荷時，電子節氣門體9比原機的電子節氣門開度要大；大負荷時，電子節氣門體9可以全部打開，用EGR量來調控。
[0012]與現有技術相比本實用新型的有益效果是:
[0013]1.通過利用EGR閥11來輔助調節新鮮空氣的進氣量，在電子節氣門體9后引入EGR，則可以提高電子節氣門體9之后進氣歧管6的進氣壓力，因而可以有效降低泵氣損失。
[0014]2.在中小負荷時可以開大電子節氣門體9的開度，能夠降低節流損失；尤其在大負荷時電子節氣門體9全開，可以完全避免節流損失，提高了充氣效率。
[0015]3.EGR的加入有降低缸內最高燃燒溫度和壓力的作用，可以有效抑制爆震，并且可降低NOx的排放。
[0016]4.利用電子節氣門體9和EGR閥11相互配合，可以降低在中小負荷時過大EGR率對燃燒的抑制作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為甲醇發動機負荷控制系統的示意圖
[0018]圖2為甲醇發動機負荷控制系統工作原理示意圖
[0019]其中:1.甲醇發動機2.氣缸3.發動機轉速傳感器4.油門踏板5.油門踏板位置傳感器6.進氣歧管7.發動機E⑶8.節氣門位置傳感器9.電子節氣門體10.EGR閥開度傳感器11.EGR閥12.EGR中冷器13.EGR回流管14.缸體15.排氣歧管16.飛輪17.曲軸。
【具體實施方式】
[0020]一、下面結合附圖對本實用新型作詳細的描述
[0021]參閱圖1，本實用新型實現了準確控制甲醇發動機I的新鮮進氣量，對發動機的負荷進行了控制，為了使本【技術領域】的人員更好地理解本實用新型技術方案，下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0022]本實用新型所述的甲醇發動機負荷控制系統包括甲醇發動機1、發動機ECU7、電子節氣門體9、EGR閥11、EGR中冷器12、EGR回流管13以及電子節氣門驅動電路和EGR閥驅動電路。
[0023]所述的甲醇發動機I包括氣缸2、油門踏板4、進氣歧管6、缸體14、排氣歧管15、飛輪16和曲軸17，本實例中采用的甲醇發動機I是由壓縮比為18:1的柴油機加裝了電子節氣門體9、點火系統和甲醇噴射系統改裝而成的。
[0024]所述的發動機轉速傳感器3、油門踏板位置傳感器5、節氣門位置傳感器8、EGR閥開度傳感器10構成檢測單元。發動機轉速傳感器3和油門踏板位置傳感器5分別布置在甲醇發動機I的飛輪16和油門踏板4上，用來實時測量甲醇發動機I的轉速和駕駛員踩油門踏板4的位置變化，并將發動機轉速信號和油門踏板位置信號傳送給發動機ECU7，所述發動機的轉速傳感器3可以采用當前絕大部分發動機上使用的電磁感應式轉速傳感器，所述油門踏板位置傳感器5可以是當前發動機上常用的霍爾傳感器；所述的節氣門位置傳感器8和EGR閥開度傳感器10分別位于電子節氣門體9和EGR閥11上，分別檢測電子節氣門體9的開啟位置和EGR閥11的開度狀態，并將此信號反饋給發動機E⑶7。
[0025]二、結合附圖2說明本實用新型的具體工作過程
[0026]1.甲醇發動機I起動工作后，由油門踏板位置傳感器5和發動機轉速傳感器3分別測得駕駛員踩油門踏板4的位移量和發動機此時的運行轉速，并將此采集的數據傳輸給發動機ECU7。
[0027]2.發動機ECU7對采集的數據進行分析，并查詢存儲在其中的脈譜圖，得到相應工況下電子節氣門體9和EGR閥11的基本開啟量，然后發出控制指令，分別通過電子節氣門驅動電路控制電子節氣門體9的基本開度，通過EGR閥驅動電路控制EGR閥11的基本開啟量。
[0028]3.電子節氣門體9和EGR閥11收到指令后，調節到相應的基本開度。節氣門位置傳感器8和EGR閥開度傳感器10分別對電子節氣門體9的開度和EGR閥11開度進行實時監測，并將此信號反饋給發動機ECU7。此時發動機排出的廢氣已經進入排氣歧管15，再經過EGR回流管13導入到EGR中冷器12中進行冷卻，然后通過EGR閥11在電子節氣門體9之后引入到進氣歧管6中。
[0029]4.發動機E⑶7將節氣門位置傳感器8和EGR閥開度傳感器10傳來的反饋信號與該工況下的發動機ECU7中存儲的發動機負荷控制脈譜圖信號進行對比，并進行電子節氣門體9和EGR閥11的開啟量修正。
[0030]5.發動機ECU7將修正后的電子節氣門體9開度信號和EGR閥11的開度信號相應地傳給電子節氣門體9和EGR閥11，準確地控制其開度的大小。
【權利要求】
1.一種甲醇發動機負荷控制系統，由氣缸(2)、缸體(14)、發動機轉速傳感器(3)、油門踏板(4)、油門踏板位置傳感器(5)、進氣歧管(6)、發動機ECU(7)、節氣門位置傳感器(8)、電子節氣門體(9)、EGR閥開度傳感器(10)、EGR閥(11)、EGR中冷器(12)、EGR回流管(13)、排氣歧管(15)、飛輪(16)和曲軸(17)組成，其特征在于其中氣缸⑵設于缸體(14)中；油門踏板⑷一端連接有油門踏板位置傳感器(5);飛輪(16)固接于曲軸(17)的后端，曲軸(17)置于缸體(14)中，飛輪(16)上固接有發動機轉速傳感器(3);缸體(14)的一側固接有進氣歧管(6)，缸體(14)的另一側固接有排氣歧管(15);進氣歧管(6)的進氣端固接有電子節氣門體(9)，電子節氣門體(9)上固接有節氣門位置傳感器(8);進氣歧管(6)的進氣端和排氣歧管(15)的排氣端之間設有EGR回流管(13)，EGR回流管(13)上順序固接有EGR閥(11)和EGR中冷器(12)，EGR閥(11)上連接有EGR閥開度傳感器(10);發動機轉速傳感器(3)、油門踏板位置傳感器(5)、節氣門位置傳感器(8)、電子節氣門體(9)、EGR閥開度傳感器(10)和EGR閥(11)均由發動機ECU(7)控制。
【文檔編號】F02D41/14GK203383912SQ201320502668
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年8月16日 優先權日:2013年8月16日
【發明者】王玉玲, 洪偉, 蘇巖, 李小平, 王新超, 李冰, 王銳, 劉偉, 劉洪濤, 孫博 申請人:吉林大學