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1、(10)申请公布号 CN 103397945 A (43)申请公布日 2013.11.20 CN 103397945 A *CN103397945A* (21)申请号 201310358795.9 (22)申请日 2013.08.16 F02D 21/08(2006.01) F02D 41/14(2006.01) (71)申请人 吉林大学 地址 130012 吉林省长春市前进大街 2699 号 (72)发明人 苏岩 解方喜 李小平 洪伟 王玉玲 王新超 卢超 李冰 姜北平 李慧 (74)专利代理机构 长春吉大专利代理有限责任 公司 22201 代理人 邵铭康 朱世林 (54) 发明名称 甲醇发。
2、动机负荷控制系统 (57) 摘要 甲醇发动机负荷控制系统属于汽车发动机技 术领域, 本发明中气缸设于缸体中 ; 油门踏板连 接油门踏板位置传感器 ; 固接有发动机转速传感 器的飞轮固接于置于缸体的曲轴 ; 进气歧管和排 气歧管固接于缸体两侧 ; 进气歧管进气端固接电 子节气门体, 电子节气门体固接节气门位置传感 器 ; 进气歧管进气端和排气歧管排气端间设 EGR 回流管, EGR 回流管上顺序固接 EGR 阀和 EGR 中冷 器, EGR 阀连接 EGR 阀开度传感器 ; 发动机转速传 感器、 油门踏板位置传感器、 节气门位置传感器、 电子节气门体、 EGR阀开度传感器和EGR阀均由发 动机 。
3、ECU 控制 ; 采用本发明可有效降低泵气损失, 甚至完全避免节流损失, 提高充气效率 ; 还可有 效抑制爆震, 并可降低 NOx 的排放, 降低过大 EGR 率对燃烧的抑制作用。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103397945 A CN 103397945 A *CN103397945A* 1/1 页 2 1.一种甲醇发动机负荷控制系统, 由气缸(2)、 缸体(14)、 发动机转速传感器(3)、 油门 踏板 (4)、 油门踏。
4、板位置传感器 (5)、 进气歧管 (6)、 发动机 ECU(7)、 节气门位置传感器 (8)、 电子节气门体(9)、 EGR阀开度传感器(10)、 EGR阀(11)、 EGR中冷器(12)、 EGR回流管(13)、 排气歧管 (15)、 飞轮 (16) 和曲轴 (17) 组成, 其特征在于其中气缸 (2) 设于缸体 (14) 中 ; 油门踏板 (4) 一端连接有油门踏板位置传感器 (5) ; 飞轮 (16) 固接于曲轴 (17) 的后端, 曲 轴 (17) 置于缸体 (14) 中, 飞轮 (16) 上固接有发动机转速传感器 (3) ; 缸体 (14) 的一侧固 接有进气歧管 (6), 缸体 (。
5、14) 的另一侧固接有排气歧管 (15) ; 进气歧管 (6) 的进气端固接 有电子节气门体 (9), 电子节气门体 (9) 上固接有节气门位置传感器 (8) ; 进气歧管 (6) 的 进气端和排气歧管 (15) 的排气端之间设有 EGR 回流管 (13), EGR 回流管 (13) 上顺序固接 有 EGR 阀 (11) 和 EGR 中冷器 (12), EGR 阀 (11) 上连接有 EGR 阀开度传感器 (10) ; 发动机 转速传感器 (3)、 油门踏板位置传感器 (5)、 节气门位置传感器 (8)、 电子节气门体 (9)、 EGR 阀开度传感器 (10) 和 EGR 阀 (11) 均由发。
6、动机 ECU(7) 控制。 权 利 要 求 书 CN 103397945 A 2 1/4 页 3 甲醇发动机负荷控制系统 技术领域 0001 本发明属汽车发动机技术领域, 具体涉及一种综合运用节气门体和 EGR 阀控制甲 醇发动机负荷的系统。 背景技术 0002 目前, 火花助燃式甲醇发动机的负荷是由安装在进气管上的节气门体调节新鲜空 气量的多少来调节的。这种控制方式虽然能够实现对发动机进行 0100% 负荷的全程控 制, 但发动机大部分时间是在部分负荷下工作的, 而节气门体在部分负荷时节气效果明显, 产生很大的压力降, 导致节气门体后面进气管内的压力远远低于大气压, 不仅泵气损失大 大增加,。
7、 而且充气效率也降低, 使发动机热效率降低, 燃烧不完全, 从而影响发动机的动力 性、 经济性和排气污染等。 0003 由于甲醇为含氧燃料, 燃烧速度比较高, 稀燃极限比较大, 即使加入较高的 EGR 率 也不会造成失火。所以甲醇发动机比汽油机或柴油机能够承受更大的 EGR 率, 虽然节气门 全开时, 单纯的 EGR 控制方式能够有效地抑制爆震, 提前点火角度, 提高了发动机动力性的 同时有效地降低NOx生成量, 但是由于受到加入EGR量过多会导致燃烧不稳定的限制, 只能 实现 50%100% 负荷范围内的控制。 发明内容 0004 本发明的目的是克服现有技术的缺陷, 旨在利用甲醇燃料能够承受。
8、较高 EGR 率这 一优点提出了一种综合利用节气门体和废气再循环 (EGR) 技术控制甲醇发动机负荷的系 统。 0005 本发明是一种甲醇发动机负荷控制系统, 由气缸 2、 缸体 14、 发动机转速传感器 3、 油门踏板 4、 油门踏板位置传感器 5、 进气歧管 6、 发动机 ECU7、 节气门位置传感器 8、 电子节 气门体 9、 EGR 阀开度传感器 10、 EGR 阀 11、 EGR 中冷器 12、 EGR 回流管 13、 排气歧管 15、 飞 轮 16 和曲轴 17 组成, 其中气缸 2 设于缸体 14 中 ; 油门踏板 4 一端连接有油门踏板位置传 感器 5 ; 飞轮 16 固接于曲。
9、轴 17 的后端, 曲轴 17 置于缸体 14 中, 飞轮 16 上固接有发动机转 速传感器 3 ; 缸体 14 的一侧固接有进气歧管 6, 缸体 14 的另一侧固接有排气歧管 15 ; 进气 歧管 6 的进气端固接有电子节气门体 9, 电子节气门体 9 上固接有节气门位置传感器 8 ; 进 气歧管 6 的进气端和排气歧管 15 的排气端之间设有 EGR 回流管 13, EGR 回流管 13 上顺序 固接有 EGR 阀 11 和 EGR 中冷器 12, EGR 阀 11 上连接有 EGR 阀开度传感器 10 ; 发动机转速 传感器 3、 油门踏板位置传感器 5、 节气门位置传感器 8、 电子节。
10、气门体 9、 EGR 阀开度传感器 10 和 EGR 阀 11 均由发动机 ECU7 控制。 0006 本发明包括甲醇发动机 1、 废气再循环单元、 检测单元和电控单元。所述甲醇发动 机 1 为火花塞点火, 进气道喷射甲醇燃料, 压缩比可以很高, 进气管上安装有电子节气门体 9 ; 所述废气再循环单元包括 EGR 回流管 13、 EGR 中冷器 12 及 EGR 阀 11 ; 检测单元包括油门 踏板位置传感器 5、 发动机转速传感器 3、 节气门位置传感器 8 以及 EGR 阀开度传感器 10 ; 说 明 书 CN 103397945 A 3 2/4 页 4 所述电控单元包括发动机 ECU7 。
11、及其执行机构, ECU 中存储了发动机不同工况下节气门开度 和 EGR 阀开度的脉谱图。 0007 所述废气再循环单元中 EGR 回流管 13 一端与发动机排气歧管 15 固接, 另一端固 接于进气歧管6上电子节气门体9之后, 所述EGR中冷器12和EGR阀11顺序固接于EGR回 流管 13 上。再循环的废气从排气歧管 15 排出, 经 EGR 回流管 13 导入到 EGR 中冷器 12 冷 却后, 再经EGR阀11从电子节气门体9之后引入到进气歧管6, 增加了电子节气门体9之后 进气管的压力, 降低了电子节气门体 9 前后的压力差, 从而降低了泵气损失。另外, 再循环 废气的加入也使得电子节。
12、气门体 9 开度变大, 在一定程度上也降低了节流损失。 0008 所述检测单元的所有传感器均与发动机ECU7连接, 油门踏板位置传感器5和发动 机转速传感器 3 将检测到的油门踏板 4 的位移量和转速信号传送给发动机 ECU7, ECU 经查 询存储在其中的脉谱图后将控制信号通过电子节气门驱动电路和 EGR 阀驱动电路分别输 送给电子节气门体 9 和 EGR 阀 11, 来控制电子节气门体 9 和 EGR 阀 11 的基本开启量。所 述检测单元的节气门位置传感器 8 和 EGR 阀开度传感器 10 将实时监测电子节气门体 9 和 EGR 阀 11 的开度, 并将监测信号反馈给发动机 ECU7,。
13、 ECU 将此反馈信息与脉谱图进行对比, 并对电子节气门体 9 和 EGR 阀 11 的开度进行修正。 0009 本发明所提供的甲醇发动机1负荷控制系统, 通过准确控制电子节气门体9和EGR 阀 11 的开启量来调节进入气缸的新鲜空气量, 以达到控制甲醇发动机 1 负荷的目的。 0010 本发明的系统工作过程是 : 甲醇发动机 1 起动后, 驾驶员踩油门踏板 4 时, 由安 装在油门踏板 4 上的油门踏板位置传感器 5 监测到油门踏板 4 的位置变化, 并将此信息 送往发动机 ECU7, 位于飞轮 16 上的发动机转速传感器 3 将监测到的转速信号发送给发动 机 ECU7。ECU 据此查询存储。
14、在其中的负荷控制脉谱图, 得到相应工况下电子节气门体 9 和 EGR 阀 11 的基本开启量, 该脉谱图是通过对该负荷控制系统实验标定得到并存储在发动机 ECU7 中的。位于电子节气门体 9 上的节气门位置传感器 8 和 EGR 阀 11 上的 EGR 阀开度传 感器 10 分别实时监测电子节气门体 9 的开度和 EGR 阀 11 开度, 并将监测信号发送给发动 机 ECU7, 发动机 ECU7 将此反馈信号与存储在脉谱图上的电子节气门体 9 和 EGR 阀 11 开度 信号比对, 并据此对电子节气门体 9 和 EGR 阀 11 基本开启量进行修正, 最终确定电子节气 门体 9 的开度和相应的。
15、 EGR 阀 11 的开度。 0011 所述的负荷控制脉谱图是通过对该系统实验标定得到的。甲醇发动机 1 起动稳定 运行后, 把甲醇发动机 1 调到某一稳定转速下, 在保持过量空气系数为 1 的条件下, 调节喷 醇量与原机相应工况下的喷醇量相同, 调节电子节气门体 9 和 EGR 阀 11 的开度, 直到扭矩 达到最大时, 记录此工况下的电子节气门体 9 和 EGR 阀 11 的开度 ; 本标定实验定义的负荷 为把原机过量空气系数为 1 的条件下喷醇量是电子节气门全开时喷醇量的百分比数作为 此时的负荷。本标定的结果为中小负荷时, 电子节气门体 9 比原机的电子节气门开度要大 ; 大负荷时, 电。
16、子节气门体 9 可以全部打开, 用 EGR 量来调控。 0012 与现有技术相比本发明的有益效果是 : 0013 1. 通过利用 EGR 阀 11 来辅助调节新鲜空气的进气量, 在电子节气门体 9 后引入 EGR, 则可以提高电子节气门体9之后进气歧管6的进气压力, 因而可以有效降低泵气损失。 0014 2. 在中小负荷时可以开大电子节气门体 9 的开度, 能够降低节流损失 ; 尤其在大 负荷时电子节气门体 9 全开, 可以完全避免节流损失, 提高了充气效率。 说 明 书 CN 103397945 A 4 3/4 页 5 0015 3.EGR 的加入有降低缸内最高燃烧温度和压力的作用, 可以有。
17、效抑制爆震, 并且可 降低 NOx 的排放。 0016 4.利用电子节气门体9和EGR阀11相互配合, 可以降低在中小负荷时过大EGR率 对燃烧的抑制作用。 附图说明 0017 图 1 为甲醇发动机负荷控制系统的示意图 0018 图 2 为甲醇发动机负荷控制系统工作原理示意图 0019 其中 : 1. 甲醇发动机 2. 气缸 3. 发动机转速传感器 4. 油门踏板 5. 油门 踏板位置传感器 6. 进气歧管 7. 发动机 ECU 8. 节气门位置传感器 9. 电子节气门体 10.EGR 阀开度传感器 11.EGR 阀 12.EGR 中冷器 13.EGR 回流管 14. 缸体 15. 排气 歧管。
18、 16. 飞轮 17. 曲轴。 具体实施方式 0020 一、 下面结合附图对本发明作详细的描述 0021 参阅图 1, 本发明实现了准确控制甲醇发动机 1 的新鲜进气量, 对发动机的负荷进 行了控制, 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明技术方案, 下面结合附图对本发明 作进一步详细的说明。 0022 本发明所述的甲醇发动机负荷控制系统包括甲醇发动机 1、 发动机 ECU7、 电子节 气门体 9、 EGR 阀 11、 EGR 中冷器 12、 EGR 回流管 13 以及电子节气门驱动电路和 EGR 阀驱动 电路。 0023 所述的甲醇发动机1包括气缸2、 油门踏板4、 进气歧管6、 缸体14、。
19、 排气歧管15、 飞 轮 16 和曲轴 17, 本实例中采用的甲醇发动机 1 是由压缩比为 18 : 1 的柴油机加装了电子节 气门体 9、 点火系统和甲醇喷射系统改装而成的。 0024 所述的发动机转速传感器 3、 油门踏板位置传感器 5、 节气门位置传感器 8、 EGR 阀 开度传感器 10 构成检测单元。发动机转速传感器 3 和油门踏板位置传感器 5 分别布置在 甲醇发动机 1 的飞轮 16 和油门踏板 4 上, 用来实时测量甲醇发动机 1 的转速和驾驶员踩油 门踏板 4 的位置变化, 并将发动机转速信号和油门踏板位置信号传送给发动机 ECU7, 所述 发动机的转速传感器 3 可以采用当。
20、前绝大部分发动机上使用的电磁感应式转速传感器, 所 述油门踏板位置传感器 5 可以是当前发动机上常用的霍尔传感器 ; 所述的节气门位置传感 器 8 和 EGR 阀开度传感器 10 分别位于电子节气门体 9 和 EGR 阀 11 上, 分别检测电子节气 门体 9 的开启位置和 EGR 阀 11 的开度状态, 并将此信号反馈给发动机 ECU7。 0025 二、 结合附图 2 说明本发明的具体工作过程 0026 1. 甲醇发动机 1 起动工作后, 由油门踏板位置传感器 5 和发动机转速传感器 3 分 别测得驾驶员踩油门踏板 4 的位移量和发动机此时的运行转速, 并将此采集的数据传输给 发动机 ECU。
21、7。 0027 2. 发动机 ECU7 对采集的数据进行分析, 并查询存储在其中的脉谱图, 得到相应工 况下电子节气门体 9 和 EGR 阀 11 的基本开启量, 然后发出控制指令, 分别通过电子节气门 驱动电路控制电子节气门体 9 的基本开度, 通过 EGR 阀驱动电路控制 EGR 阀 11 的基本开启 说 明 书 CN 103397945 A 5 4/4 页 6 量。 0028 3. 电子节气门体 9 和 EGR 阀 11 收到指令后, 调节到相应的基本开度。节气门位置 传感器 8 和 EGR 阀开度传感器 10 分别对电子节气门体 9 的开度和 EGR 阀 11 开度进行实时 监测, 并。
22、将此信号反馈给发动机 ECU7。此时发动机排出的废气已经进入排气歧管 15, 再经 过 EGR 回流管 13 导入到 EGR 中冷器 12 中进行冷却, 然后通过 EGR 阀 11 在电子节气门体 9 之后引入到进气歧管 6 中。 0029 4.发动机ECU7将节气门位置传感器8和EGR阀开度传感器10传来的反馈信号与 该工况下的发动机 ECU7 中存储的发动机负荷控制脉谱图信号进行对比, 并进行电子节气 门体 9 和 EGR 阀 11 的开启量修正。 0030 5.发动机ECU7将修正后的电子节气门体9开度信号和EGR阀11的开度信号相应 地传给电子节气门体 9 和 EGR 阀 11, 准确地控制其开度的大小。 说 明 书 CN 103397945 A 6 1/1 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103397945 A 7 。