點火模式可變的柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動機，具體涉及一種具有火花塞點火與柴油引燃兩種點火模式的柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機及點火模式可變的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油引燃天然氣發(fā)動機由于壓縮比高、著火點多、燃燒迅速具有燃料消耗率低的經(jīng)濟性優(yōu)勢，但在小負荷稀混合氣條件下缸內(nèi)壓力低、燃燒溫度低、熱效率低、HC排放高，這就造成了發(fā)動機的經(jīng)濟性與排放性惡化。
[0003]如果在低負荷工況下全燃用柴油，存在一個從全柴油工況向雙燃料工況切換的過程，由于燃料供給滯后，發(fā)動機在此過程中轉(zhuǎn)速波動大、排放惡化，難以滿足未來更高的經(jīng)濟性和排放法規(guī)的要求及提高中低負荷時的天然氣替代率。
[0004]如果單使用天然氣作為燃料，雖然火花點火稀燃天然氣發(fā)動機可形成更稀薄的可燃混合氣，有利于利用稀薄燃燒方式提高燃料經(jīng)濟性與排放性，但燃燒循環(huán)變動是天然氣發(fā)動機燃燒稀混合氣時面臨的主要問題，在一定程度上會影響稀燃天然氣發(fā)動機的燃燒效率及排放性。
[0005]為了滿足不斷提高的嚴格的排放法規(guī)和提高燃油效率的需要，因此需要一個解決方案能夠改善柴油引燃天然氣發(fā)動機在低負荷下HC排放高和火花點火稀燃天然氣發(fā)動機循環(huán)變動和HC排放高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種點火模式可變的柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機，通過控制火花塞點火與柴油引燃的兩種點火燃燒模式，實現(xiàn)缸內(nèi)燃燒過程的多自由度控制。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0008]一種點火類型可變的天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機，包括氣瓶1、高壓氣軌3、氣缸13、活塞12、進氣管16、排氣管8、進氣門14、排氣門9、柴油噴油器10、天然氣噴射閥15、電控單元4、火花塞點火系統(tǒng)，氣瓶I經(jīng)減壓閥2與高壓氣軌3的入口連接，高壓氣軌3的出口與天然氣噴射閥15的入口連接，天然氣噴射閥15的出口與進氣管16連接，進氣管16上安裝有節(jié)氣門17，活塞12安裝在氣缸13上，氣缸13頂部設(shè)有關(guān)于氣缸13中心線對稱布置的進氣口 19和排氣口 20，進氣管16通過進氣口 19與氣缸13連通，排氣管8通過排氣口 20與氣缸13連通，進氣口 19處安裝有進氣門14，排氣口 20處安裝有排氣門9 ;還包括火花塞點火系統(tǒng)的火花塞11和柴油噴射器10均與氣缸13頂部連接，且火花塞11和柴油噴射器10關(guān)于氣缸13中線對稱設(shè)置，與進、排氣口連線垂直；電控單元分別與節(jié)氣門17、天然氣噴射閥15、火花塞點火系統(tǒng)和柴油噴射器10電連接。
[0009]所述的一種點火類型可變的天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機，排氣管8上安裝有氧傳感器7，節(jié)氣門17上安裝有節(jié)氣門開度傳感器；節(jié)氣門開度傳感器與氧傳感器7分別與電控單元4的輸入端電連接；電控單元4的各輸出端分別與節(jié)氣門控制器、火花塞點火系統(tǒng)的點火控制器、柴油噴射器10信號輸入端以及天然氣噴射閥15信號輸入端電連接。
[0010]所述的一種點火類型可變的天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機，排氣管上還安裝有三元催化器6及消聲器5，消聲器5出口端與大氣相通。
[0011]所述的一種點火類型可變的天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機，進氣管16上還設(shè)有空氣過濾器18，空氣過濾器18安裝在節(jié)氣門17前，其進口與大氣相通。
[0012]本發(fā)明同時提供所述點火類型可變的天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機的控制方法，包括以下步驟:
[0013]步驟一、電控單元實時采集節(jié)氣門開度信號；
[0014]步驟二、電控單元將節(jié)氣門開度值與預(yù)設(shè)判定閾值進行比較，判斷發(fā)動機工況:如節(jié)氣門開度值小于預(yù)設(shè)判定閾值，則判定當前發(fā)動機工況處于低負荷工況；如節(jié)氣門開度值大于或等于預(yù)設(shè)判定閾值，則判定當前發(fā)動機工況處于中、高負荷工況；
[0015]步驟三、根據(jù)步驟二判定的發(fā)動機工況選擇點火模式:如發(fā)動機工況處于低負荷工況，電控單元向火花塞點火系統(tǒng)的點火控制器發(fā)出信號，控制火花塞點火，點燃氣缸內(nèi)的天然氣混合氣；如發(fā)動機工況處于中、高負荷工況，電控單元控制柴油噴油器噴射柴油，并按計算結(jié)果控制柴油噴油器的柴油噴射量，壓縮柴油燃燒實現(xiàn)多點點火，點燃氣缸內(nèi)的天然氣混合氣。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0017]在中低負荷，利用火花塞點火，改善燃燒環(huán)境，提高熱效率，降低了未燃HC的排放。在高負荷，利用柴油引燃，實現(xiàn)對天然氣的多點點火，提高了燃燒速度，進而提高效率。結(jié)合上述可變的點火策略，在全工況下達到節(jié)能與排放控制的雙贏目標。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明點火模式可變的柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2(a)為本發(fā)明點火模式可變的柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機氣缸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2(b)為本發(fā)明點火模式可變的柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機氣缸的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:
[0022]1-氣瓶 2-減壓閥3-高壓氣軌 4-電控單元 5-消聲器 6_三元催化器7-癢傳感器8-排氣管9-排氣門10-柴油噴油器11-火花塞12-活塞13-氣缸14-進氣門15-天然氣噴射閥16-進氣管17-節(jié)氣門18-空氣過濾器19-進氣口20-排氣口 21-火花塞安裝孔22-柴油噴油器安裝孔
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，點火類型可變的天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機包括:氣缸13、活塞12、進氣門14、排氣門9、進氣管16、排氣管8、節(jié)氣門17、柴油噴油器10、天然氣噴射閥15、氧傳感器7、三元催化器6、消聲器5、電控單元4、氣瓶1、減壓閥2、高壓氣軌3、空氣過濾器18、進氣口 19、排氣口 20、火花塞點火系統(tǒng)。
[0024]活塞12安裝在氣缸13上，氣缸13頂部設(shè)有關(guān)于氣缸13中心線對稱布置的進氣口 19和排氣口 20，進氣管16通過進氣口 19與氣缸13連通，排氣管8通過排氣口 20與氣缸13連通，進氣口 19處安裝有進氣門14，排氣口 20處安裝有排氣門9 ;氣缸13頂部還設(shè)有火花塞安裝孔21和柴油噴油器安裝孔22，火花塞點火系統(tǒng)的火花塞11與火花塞安裝孔21螺紋連接，柴油噴射器10與柴油噴油器安裝孔22通過壓塊壓接，火花塞11和柴油噴射器10關(guān)于氣缸13中線對稱設(shè)置，且與進、排氣口連