專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)富氧燃燒氧氣供給控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，特別是一種發(fā)動(dòng)機(jī)富氧燃燒氧氣供給控 制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制技術(shù)發(fā)展和排放限制的提高，其要 求更完善的燃燒過程控制，以實(shí)現(xiàn)更高的動(dòng)力性、更佳的經(jīng)濟(jì)性和排 放性能。在發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程中，燃料只有完全氧化燃燒才能放出全 部熱量。向氣缸中供給充分的燃料比較容易，但向氣缸中供給充分的 氧氣供燃燒用則比較難。所以可以認(rèn)為決定發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出功率大小的主 要因素是氣缸內(nèi)可供燃燒用的空氣(氧氣)量而不是供油量。因此針 對發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的特點(diǎn)增加進(jìn)入氣缸中的空氣總量中氧氣的含量，既可 以滿足燃油完全燃燒所需的氧氣量要求，同時(shí)又不改變發(fā)動(dòng)機(jī)排氣量。 在提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)又不惡化排放，則具有重要的研 究意義。理論分析表明，在進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣中增加一定比例的氧氣 時(shí)，燃料燃燒的熱值增大，放熱效率提高，進(jìn)而與相同質(zhì)量普通空氣 助燃相比，發(fā)動(dòng)機(jī)對外做功增加，同時(shí)燃料燃燒后生成物中的有害物 質(zhì)減少，進(jìn)而可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)排放所造成的污染。
目前，國內(nèi)外針對富氧燃燒進(jìn)行了很多實(shí)驗(yàn)研究，這些試驗(yàn)的結(jié) 果表明，對于各型號的發(fā)動(dòng)機(jī)，在進(jìn)氣中通入一定比例的氧氣時(shí)，都 會存在一個(gè)最佳的進(jìn)氣氧濃度，在這個(gè)進(jìn)氣濃度下，調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的供 油提前角，會使發(fā)動(dòng)機(jī)的功率增加而燃油消耗減小，同時(shí)在小幅減小
NOx的情況下大幅降低排放物CO、 HC、 PM的排放。因此，設(shè)計(jì)一種 氧氣供給控制系統(tǒng)以利于發(fā)動(dòng)機(jī)富氧燃燒是當(dāng)前所要解決的任務(wù)之

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)富氧燃燒氧氣供給控制系統(tǒng)， 其可實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)氧氣供給系統(tǒng)進(jìn)行控制，使氧氣與空氣或EGR廢氣混合成最佳比例后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)完成燃燒工作。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種發(fā)動(dòng)機(jī)富氧燃燒氧氣供給控制系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、制氧裝置，
制氧裝置的氧氣輸出管路與空氣/EGR廢氣的輸出管路共同連通至發(fā)
動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管，其特征在于在氧氣輸出管路上安裝有減壓閥、調(diào)節(jié) 閥、單向閥，在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管上安裝有氧氣濃度傳感器、節(jié)氣門開 度傳感器，該氧氣濃度傳感器、節(jié)氣門開度傳感器分別與電控單元的 第一、第二信號輸入口相連接，該電控單元的第三、第四信號輸入口 分別與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測裝置及發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角檢測裝置的信號輸出端 相連接，該電控單元的信號輸出口與調(diào)節(jié)閥相連接。 而且，所述的減壓閥為不銹鋼氧氣減壓閥。
而且，所述的減壓閥與調(diào)節(jié)閥之間的氧氣輸送管路上安裝有氧氣 流量計(jì)，該氧氣流量計(jì)與電控單元的一信號輸入口相連接。 而且，所述的調(diào)節(jié)閥為電磁閥或者調(diào)流閥。
而且，所述的氧氣輸出管路與空氣/EGR廢氣輸出管路通過三通匯
合并后連通至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管，在三通匯合后的管路上安裝有空氣濾 清器。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為
本發(fā)動(dòng)機(jī)富氧燃燒氧氣供給控制系統(tǒng)通過將從制氧裝置分離出來
的純氧經(jīng)各控制閥與空氣或EGR廢氣混合，然后經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管進(jìn)
入發(fā)動(dòng)機(jī)各汽缸完成助燃工作，電控單元根據(jù)各傳感器的信號判斷發(fā)
動(dòng)機(jī)的工況與狀態(tài)，然后根據(jù)該工況的MAP值和最佳工作濃度，輸出 控制脈沖信號，控制電磁閥/調(diào)流閥在最佳時(shí)刻開閉，從而控制氧氣最 佳流量，達(dá)到控制進(jìn)氣氧濃度的目的，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳工作狀態(tài)， 具有結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝、控制精度高等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明氧氣供給控制系統(tǒng)的方框圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描 述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
一種發(fā)動(dòng)機(jī)富氧燃燒氧氣供給控制系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、制氧裝置，制氧裝置的氧氣輸出管路與空氣/EGR廢氣的輸出管路共同連通至發(fā) 動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管。其創(chuàng)新之處在于在氧氣輸出管路上安裝有減壓閥、
調(diào)節(jié)閥、單向閥，在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管上安裝有氧氣濃度傳感器、節(jié)氣 門開度傳感器，該氧氣濃度傳感器、節(jié)氣門開度傳感器分別與電控單 元的第一、第二信號輸入口相連接，該電控單元的第三、第四信號輸 入口分別與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測裝置及發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角檢測裝置的信號輸 出端相連接，該電控單元的信號輸出口與調(diào)節(jié)閥相連接。減壓閥為不 銹鋼氧氣減壓閥。減壓閥與調(diào)節(jié)閥之間的氧氣輸送管路上安裝有氧氣 流量計(jì)，該氧氣流量計(jì)與電控單元的一信號輸入口相連接。調(diào)節(jié)閥為
電磁閥或者調(diào)流閥。氧氣輸出管路與空氣/EGR廢氣輸出管路通過三通 匯合并后連通至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管，在三通匯合后的管路上安裝有空氣 濾清器。
制氧裝置用于純氧的制取，其包括中空纖維膜組件，空氣濾清器 及空氣壓縮機(jī)。中空纖維膜組由上萬根乃至數(shù)十萬根直徑在50 500 "m的中空纖維并列成束，兩端浸固環(huán)氧樹脂，形成膜濾芯，放入一 外殼內(nèi)。當(dāng)壓縮空氣通過空心纖維時(shí)，由于氧、水蒸氣透過膜的速率 快，形成富氧通入到氧氣管道，而氮?dú)庥捎谕高^膜的速率慢，留在膜 內(nèi)，而后排放到大氣中。氧氣純度可調(diào)節(jié)，純度越高，流量越小。此 現(xiàn)場非低溫制氧技術(shù)與其它方式相比較，具有分離效率高、省電、占 空間小、自動(dòng)化程度高、保養(yǎng)維護(hù)周期較長且工作量少、整機(jī)壽命長、 準(zhǔn)備和啟動(dòng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。
制氧裝置通過將自然空氣吸入空氣濾清器，經(jīng)空氣壓縮機(jī)加壓后， 送入中空纖維膜組件，由于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣負(fù)壓，在中空纖維膜組件的兩 側(cè)形成壓差，在該壓差的作用下氧氣透過中空纖維膜組件進(jìn)入氧氣輸 出管路，剩下氮?dú)馔ㄟ^排氮口排入大氣中。
制取的氧氣通過減壓閥降低壓力至接近大氣壓力，方便與空氣或 EGR廢氣更好的混合均勻。減壓閥采用不銹鋼氧氣減壓閥，這種減壓 閥能夠穩(wěn)定控制氧氣的壓力并且能夠滿足氧氣流量的要求。另外這種 減壓閥耐氧氣腐蝕，氧氣通過時(shí)不會摩擦出火花，避免純氧點(diǎn)燃爆炸。
經(jīng)過減壓的氧氣經(jīng)過氧氣流量計(jì)，再通過電磁閥或調(diào)流閥。電磁 閥或調(diào)流閥根據(jù)從電控單元傳出的控制信號來調(diào)節(jié)電磁閥或調(diào)流閥的開度，達(dá)到控制氧氣流量的目的。電磁閥或調(diào)流閥材料為不銹鋼，以 耐氧氣腐蝕，延長工作壽命。電磁閥或調(diào)流閥的開度由控制信號的壓 力值來決定，而開啟的持續(xù)時(shí)間由該脈沖控制信號的高壓脈沖持續(xù)時(shí)
間決定。該脈沖控制信號的高壓值最大為12伏，在此電壓下電磁閥或 調(diào)流閥開度達(dá)到最大，通過的氧氣流量也達(dá)到最大。
電控單元(汽車內(nèi)部系統(tǒng)控制模塊)采用基于MAP(前饋控制)的 開環(huán)控制方法，需通過試驗(yàn)確定發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下的最佳氧氣進(jìn)氣量 確定各種工況下的最佳氧氣濃度值，并將其儲存于電控單元里。在發(fā) 動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，電控單元根據(jù)節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速、氧氣濃度、曲軸轉(zhuǎn)速 判斷發(fā)動(dòng)機(jī)所處工況，據(jù)此査詢儲存在電控單元里的該工況下的最佳 氧氣濃度值與氧氣濃度傳感器的數(shù)值比較。若最佳氧氣濃度值大于或 小于氧氣濃度傳感器的數(shù)值，則電控單元計(jì)算出濃度差距，轉(zhuǎn)換成電 磁閥/調(diào)流閥控制脈沖信號，發(fā)送到電磁閥/調(diào)流閥，調(diào)節(jié)其開度，以此 調(diào)節(jié)通過電磁閥/調(diào)流閥的氧氣流量，達(dá)到調(diào)整進(jìn)氣氧濃度的目的。氧 氣經(jīng)過電磁閥/調(diào)流閥后至單向閥，單向閥用于防止在發(fā)動(dòng)機(jī)某些工況 下的氣體逆流。氧氣通過單向閥后，連接一個(gè)三通管，氧氣與空氣或 者EGR廢氣在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)壓作用下進(jìn)行混和，并經(jīng)過空氣濾清器進(jìn)入發(fā) 動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管，然后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)完成助燃工作。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)富氧燃燒氧氣供給控制系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、制氧裝置，制氧裝置的氧氣輸出管路與空氣/EGR廢氣的輸出管路共同連通至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管，其特征在于在氧氣輸出管路上安裝有減壓閥、調(diào)節(jié)閥、單向閥，在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管上安裝有氧氣濃度傳感器、節(jié)氣門開度傳感器，該氧氣濃度傳感器、節(jié)氣門開度傳感器分別與電控單元的第一、第二信號輸入口相連接，該電控單元的第三、第四信號輸入口分別與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測裝置及發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角檢測裝置的信號輸出端相連接，該電控單元的信號輸出口與調(diào)節(jié)閥相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)富氧燃燒氧氣供給控制系統(tǒng)，其特征在于所述的減壓閥為不銹鋼氧氣減壓閥。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)富氧燃燒氧氣供給控制系統(tǒng)，其特征在于所述的減壓閥與調(diào)節(jié)閥之間的氧氣輸送管路上安裝有氧氣流量計(jì)， 該氧氣流量計(jì)與電控單元的一信號輸入口相連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)富氧燃燒氧氣供給控制系統(tǒng)，其特征在于所述的調(diào)節(jié)閥為電磁閥或者調(diào)流閥。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)富氧燃燒氧氣供給控制系統(tǒng)，其特征在于所述的氧氣輸出管路與空氣/EGR廢氣輸出管路通過三通匯合并后連通至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管，在三通匯合后的管路上安裝有空氣濾清器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)富氧燃燒氧氣供給控制系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、制氧裝置，其中在氧氣輸出管路上安裝有減壓閥、調(diào)節(jié)閥、單向閥，在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管上安裝有氧氣濃度傳感器、節(jié)氣門開度傳感器，該氧氣濃度傳感器、節(jié)氣門開度傳感器分別與電控單元的第一、第二信號輸入口相連接，該電控單元的第三、第四信號輸入口分別與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測裝置及發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角檢測裝置的信號輸出端相連接，該電控單元的信號輸出口與調(diào)節(jié)閥相連接。本發(fā)明的電控單元根據(jù)各傳感器的信號判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的工況與狀態(tài)，然后根據(jù)該工況的MAP值和最佳工作濃度，輸出控制脈沖信號，控制電磁閥/調(diào)流閥在最佳時(shí)刻開閉，從而控制氧氣最佳流量。
文檔編號F02M25/12GK101526050SQ200910068089
公開日2009年9月9日 申請日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者衛(wèi)海橋, 祚 張, 韋 張, 梁興雨, 舒歌群, 睿 韓 申請人:天津大學(xué)