柴油天然氣雙燃料發(fā)動機起動噴氣系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明的柴油天然氣雙燃料發(fā)動機起動噴氣系統(tǒng)及控制方法，壓縮空氣供給系統(tǒng)和天然氣供給系統(tǒng)分別通過供氣控制閥接到供氣總管，各缸的噴氣閥分別通過各自的供氣支管與供氣總管相連，ECU控制供氣控制閥和氣缸蓋噴氣閥的啟閉。起動時，關(guān)閉天然氣供氣控制閥并打開壓縮空氣供氣控制閥，使壓縮空氣供給系統(tǒng)與供氣總管連通；運行時，關(guān)閉壓縮空氣供氣控制閥，并打開天然氣供氣控制閥，使天然氣供給系統(tǒng)與供氣總管連通，.氣缸噴氣閥在其氣缸進氣沖程時向缸內(nèi)噴射天然氣。一套結(jié)構(gòu)兩種功能，同時實現(xiàn)電子控制。消除了天然氣供氣對空氣充量的影響，提高了對燃燒的控制程度，完善了雙燃料的缸內(nèi)工作過程，節(jié)約維護成本。
【專利說明】柴油天然氣雙燃料發(fā)動機起動噴氣系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種柴油天然氣雙燃料發(fā)動機起動噴氣系統(tǒng)及控制方法，屬于發(fā)動機【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機的起動采用壓縮空氣起動。其原理是將壓縮空氣，按柴油機的發(fā)火順序，在工作行程時依次送入各個氣缸，推動活塞，使柴油機曲軸轉(zhuǎn)動并達到起動轉(zhuǎn)速，則噴入燃燒室中的燃料自行發(fā)火燃燒，使柴油機運轉(zhuǎn)。在壓縮空氣起動系統(tǒng)中，按氣缸起動閥的構(gòu)造與開啟方式，可分為直接啟閥式和啟閥控制式兩種。
[0003]直接啟閥式壓縮空氣起動系統(tǒng)一般用于高速柴油機。起動時，先打開空氣瓶的閥門，壓縮空氣即通至起動控制閥，打開起動控制閥，壓縮空氣全部進入空氣分配器，分配器則按柴油機的發(fā)火次序依次經(jīng)氣缸起動閥送入正在工作沖程的氣缸中，推動活塞使曲軸轉(zhuǎn)動。一旦柴油機自行發(fā)火工作，立即關(guān)閉起動控制閥，切斷供氣。見圖1。
[0004]間接啟閥式壓縮空氣起動系統(tǒng)則一般用于大、中型柴油機。間接啟閥式的特點是由主起動閥出來的壓縮空氣分作兩路:一路是起動用的主空氣，直接送至各缸氣缸起動閥內(nèi)等候，另一路是一小股控制空氣，進入空氣分配器后，按發(fā)火次序依次送往氣缸起動閥上部并將閥打開。主空氣進入氣缸內(nèi)，推動活塞作功。這種起動系統(tǒng)的特點是空氣分配器尺寸小，空氣耗量小。見圖2。
[0005]空氣壓縮系統(tǒng)中設(shè)備眾多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，故障多；空氣分配閥及起動閥都是機械式控制，使整個系統(tǒng)的響應(yīng)慢，控制精度低。
[0006]柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機的天然氣噴射通常采用缸外多點噴射系統(tǒng)，即將減壓后的天然氣輸送到進氣總管中，再經(jīng)過支管，利用布置在各氣缸進氣道處的電磁噴氣閥對各氣缸進行噴氣，見圖1。這種天然氣噴射方式由于進氣道處有噴氣口的存在，減少了進氣道的截面積，影響進氣空氣充量；由于噴氣壓力與進氣壓力互相擾動，影響供氣特性；不易于實現(xiàn)稀薄燃燒和對燃燒過程的控制，不利于完善和優(yōu)化發(fā)動機的工作性能。見圖3。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)的柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機，其天然氣噴射與壓縮空氣起動分別為兩套相互獨立的系統(tǒng)，兩套系統(tǒng)都需要大量而復(fù)雜的管系連接，不僅造成發(fā)動機周圍管系布置困難，也影響發(fā)動機的檢查和維修，同時也增加了設(shè)備成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種柴油天然氣雙燃料發(fā)動機起動嗔氣系統(tǒng)及控制方法。
[0009]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種柴油天然氣雙燃料發(fā)動機起動噴氣系統(tǒng)，包括壓縮空氣供給系統(tǒng)和天然氣供給系統(tǒng)，其特征在于所述壓縮空氣供給系統(tǒng)和天然氣供給系統(tǒng)分別通過壓縮空供氣控制閥和天然氣供氣控制閥接到供氣總管，發(fā)動機各缸的噴氣閥分別通過各自的供氣支管與供氣總管相連，可以對缸內(nèi)直接噴氣，由發(fā)動機控制器ECU控制壓縮空所供氣控制閥、天然氣供氣控制閥和氣缸蓋噴氣閥的啟閉。
[0010]一種上述柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機起動噴氣系統(tǒng)的控制方法，其特征在于采取下列步驟:
[0011]A.關(guān)閉天然氣供氣控制閥并打開壓縮空氣供氣控制閥，使壓縮空氣供給系統(tǒng)與供氣總管連通；
[0012]B.根據(jù)凸輪軸的配氣相位，按發(fā)火次序依次控制各氣缸蓋噴氣閥向其缸內(nèi)噴射壓縮空氣，推動活塞運動；
[0013]C.當(dāng)發(fā)動機達到發(fā)火轉(zhuǎn)速時，開始向缸內(nèi)噴入柴油，發(fā)火起機；
[0014]D.起機成功后，關(guān)閉壓縮空氣供氣控制閥，使壓縮空氣供給系統(tǒng)與供氣總管斷開；
[0015]E.當(dāng)發(fā)動機達到設(shè)定負荷時，打開天然氣供氣控制閥，使天然氣供給系統(tǒng)與供氣總管連通；
[0016]F.控制各氣缸噴氣閥在其氣缸進氣沖程時向缸內(nèi)噴射天然氣，在壓縮沖程末端，噴油器向缸內(nèi)噴射柴油引燃混合氣，進而推動活塞作功。
[0017]本發(fā)明的方案，根據(jù)壓縮空氣起動系統(tǒng)和天然氣進氣系統(tǒng)在發(fā)動機運行過程中分階段工作的特點，將壓縮空氣起動的氣缸蓋進氣的特點與天然氣進氣系統(tǒng)結(jié)合，將原有天然氣系統(tǒng)缸外多點噴射改造成缸內(nèi)多點噴射，再利用天然氣供氣系統(tǒng)的“總管-支管”簡化壓縮空氣起動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。使壓縮空氣起動系統(tǒng)與天然氣供氣系統(tǒng)整合為一個綜合系統(tǒng)，一套結(jié)構(gòu)兩種功能，同時實現(xiàn)電子控制。消除了天然氣供氣對空氣充量的影響，提高了對燃燒的控制程度，完善了雙燃料的缸內(nèi)工作過程，可進一步提高雙燃料發(fā)動機的智能化程度，節(jié)約維護成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為直接啟閥式壓縮空氣起動系統(tǒng)原理示意圖。
[0019]圖2為間接啟閥式壓縮空氣起動系統(tǒng)原理示意圖。
[0020]圖3為柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機的天然氣缸外多點噴射系統(tǒng)原理示意圖。
[0021]圖4為本發(fā)明實施例的柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機起動噴氣系統(tǒng)原理示意圖。
[0022]
[0023]圖中標記為:1-空氣瓶，2-操縱手柄，3-主起動閥，4-空氣分配器，5-氣缸起動閥，6-截止閥，7-噴氣閥，8-天然氣供氣總管，9-傳感器，10-噴油器，11-天然氣供氣控制閥，12-供氣總管，13-壓縮空氣供氣控制閥，14-氣缸蓋噴氣閥，15-供氣支管，16-天然氣供給系統(tǒng)，17-氣缸蓋，18-壓縮空氣供給系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0024]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0025]參看圖4，本發(fā)明實施例的柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機起動噴氣系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)為在每一個氣缸蓋17上安裝氣缸蓋噴氣閥14，可以對缸內(nèi)直接噴氣，噴氣閥14通過供氣支管15與供氣總管12連接，在總管12的兩端各安裝一個供氣控制閥，分別與天然氣供給系統(tǒng)16與壓縮空氣供給系統(tǒng)18連接，即在發(fā)動機上實現(xiàn)壓縮空氣起動系統(tǒng)與天然氣噴射系統(tǒng)共用一套供氣管路。氣缸蓋噴氣閥14與供氣總管兩端的供氣控制閥11、13均為由ECU控制的電磁閥。
[0026]當(dāng)發(fā)動機起機時，ECU檢測到起動命令，將壓縮空氣供氣控制閥13打開，使其與外部的壓縮空氣管路連接，此時壓縮空氣充入供氣總管12中，同時由凸輪軸傳感器測量凸輪軸的配氣相位，ECU根據(jù)發(fā)火次序依次打開氣缸蓋噴氣閥14向氣缸內(nèi)噴射壓縮空氣,推動活塞運動。當(dāng)發(fā)動機達到一定轉(zhuǎn)速時，再向氣缸內(nèi)噴入柴油，發(fā)火起機。待起機完成后，關(guān)閉壓縮空氣供氣控制閥13。當(dāng)發(fā)動機達到設(shè)定負荷時，打開天然氣供氣控制閥11，使其與外部的天然氣管路連接，天然氣充入供氣總管12中。ECU控制在各氣缸進氣沖程打開噴氣閥14，向缸內(nèi)噴射天然氣。在活塞壓縮天然氣與空氣的混合氣，在壓縮沖程末端，噴油器向氣缸噴射柴油弓I燃混合氣，進而推動活塞作功。
[0027]最后應(yīng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種柴油天然氣雙燃料發(fā)動機起動噴氣系統(tǒng)，包括壓縮空氣供給系統(tǒng)和天然氣供給系統(tǒng)，其特征在于所述壓縮空氣供給系統(tǒng)和天然氣供給系統(tǒng)分別通過壓縮空供氣控制閥和天然氣供氣控制閥接到供氣總管，發(fā)動機各缸的噴氣閥分別通過各自的供氣支管與供氣總管相連，可以對缸內(nèi)直接噴氣，由發(fā)動機控制器E⑶控制壓縮空所供氣控制閥、天然氣供氣控制閥和氣缸蓋噴氣閥的啟閉。
2.—種權(quán)利要求1所述柴油天然氣雙燃料發(fā)動機起動噴氣系統(tǒng)的控制方法，其特征在于采取下列步驟: A.關(guān)閉天然氣供氣控制閥并打開壓縮空氣供氣控制閥，使壓縮空氣供給系統(tǒng)與供氣總管連通； B.根據(jù)凸輪軸的配氣相位，按發(fā)火次序依次控制各氣缸蓋噴氣閥向其缸內(nèi)噴射壓縮空氣,推動活塞運動； C.當(dāng)發(fā)動機達到發(fā)火轉(zhuǎn)速時，開始向缸內(nèi)噴入柴油，發(fā)火起機； D.起機成功后，關(guān)閉壓縮空氣供氣控制閥，使壓縮空氣供給系統(tǒng)與供氣總管斷開； E.當(dāng)發(fā)動機達到設(shè)定負荷時，打開天然氣供氣控制閥，使天然氣供給系統(tǒng)與供氣總管連通； F.控制各氣缸噴氣閥在其氣缸進氣沖程時向缸內(nèi)噴射天然氣，在壓縮沖程末端，噴油器向缸內(nèi)噴射柴油弓I燃混合氣，進而推動活塞作功。
【文檔編號】F02N9/04GK103821652SQ201310577680
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】王永詩, 張常輝, 牟恕寬 申請人:中國北車集團大連機車車輛有限公司