[发明专利]一种混合DME气体的柴油机系统及控制方法

权利要求书

1.一种混合DME气体的压燃式柴油机，包括压燃式柴油机的原机电子控制单元(5)、柴油机(17)、与柴油机相连通的柴油机进气歧管(16)、与柴油机进气歧管(16)相连通的柴油机进气总管(15)、柴油压力传感器(2)、柴油压力调节器(3)以及柴油喷嘴(4)；柴油机进气总管(15)上安装有柴油机空气流量传感器(10)；柴油机原机电子控制单元(5)与柴油机上的传感器和执行器相连，接收柴油机传感器信号a；其特征在于：DME气体燃料储存罐(14)通过供给管路与DME气体燃料喷嘴(11)相连，DME气体燃料喷嘴(11)安装在发动机各缸进气歧管(16)中，将气体燃料喷射到柴油机进气歧管(16)内；在DME气体燃储存罐(14)与DME气体燃料喷嘴(11)的供给管路上还安装有DME气体燃料供给管路压力传感器(13)、DME供给管路电磁阀(1)、阻燃器(12)；该装置还包括DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)，DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)与DME气体燃料供给管路压力传感器(13)、DME供给管路电磁阀(1)相连，DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)与原机电子控制单元(5)进行通讯，获得柴油机转速信号b、柴油机油轨压力信号c、冷却液温度信号d、踏板位置信号e、进气流量信号f；同时，DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)通过发出柴油喷嘴控制信号i及DME气体燃料喷嘴控制信号j，控制柴油喷嘴(4)及DME气体燃料喷嘴(11)的开启和关闭，从而调整DME气体燃料占总进气量的体积分数，DME气体燃储存罐(14)与DME气体燃料供给管路压力传感器(13)、DME供给管路电磁阀(1)、阻燃器(12)及DME气体燃料喷嘴相连；同时，DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)与DME气体燃料供给管路压力传感器(13)相连，获得DME气体燃料供给管路压力信号g；DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)与DME供给管路电磁阀(1)相连接，通过发出DME供给管路电磁阀控制信号h打开和关闭DME气体燃料供给管路。

2.一种混合DME气体的压燃式柴油机的控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

该控制方法按工况分为冷起动工况、怠速工况、中、小负荷工况和高速、高负荷工况；

每循环进入柴油机的DME气体占总进气量的体积分数α为；

α＝V_DME/(V_DME+V_air)    公式1

式中：V_DME为喷入柴油机进气歧管的DME气体燃料体积流量；V_air为进入柴油机进气歧管的空气体积流量；α为DME气体燃料占DME气体燃料与空气混合气的体积分数；

1)冷起动工况：

起动时，DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)通过与原机电子控制单元(5)通讯，获得柴油机转速信号b、柴油机油轨压力信号c、冷却液温度信号d、踏板位置信号e、进气流量信号f，并根据DME气体燃料供给管路压力信号g判断柴油机起动方式；

当DME燃料供给管路的压力低于2.0bar时，DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)关闭DME气体燃料喷嘴(11)，并根据从原机电子控制单元(5)所获得的柴油机转速信号b控制柴油喷嘴(4)的开启和关闭，使柴油机按照原机起动方式顺利起动；

当DME燃料供给管路的压力大于或等于2.0bar时，DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)发出控制信号h打开DME供给管路电磁阀(1)，根据柴油机转速信号b、冷却液温度信号d和踏板位置信号e打开DME气体燃料喷嘴喷入DME气体燃料，同时通过将柴油喷嘴喷射脉宽调整至零，关闭柴油喷嘴(4)，使柴油机以纯DME气体压燃的方式起动；在纯DME气体起动方式下，DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)通过与原机电子控制单元(5)通讯获得柴油机转速信号b和踏板位置信号e，并根据柴油机冷却液温度信号d的升高或降低调整DME气体的喷射脉宽缩短或延长，具体如下：

根据冷却液温度T_c，又分为如下4种情况：

I)在-50℃≤T_c＜-20℃时，DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)根据公式1计算并调整DME气体燃料喷嘴的喷射脉宽，使缸内DME气体占总进气量的体积分数α保持在0.16～0.18之间；

II)在-20℃≤T_c＜0℃时，DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)根据公式1计算并调整DME气体燃料喷嘴的喷射脉宽，使缸内DME气体占总进气量的体积分数α保持在0.15～0.16之间；

III)在0℃≤T_c＜40℃时，DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)根据公式1计算并调整DME气体燃料喷嘴的喷射脉宽，使缸内DME气体占总进气量的体积分数α保持在0.14～0.15之间；

IV)在40℃≤T_c时，DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)根据公式1计算并调整DME气体燃料喷嘴的喷射脉宽，使缸内DME气体占总进气量的体积分数α保持在0.1～0.14之间；

2)怠速工况：DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)根据DME气体燃料供给管路压力信号g判定柴油机怠速时是否加入DME；

当DME燃料供给管路压力低于2.0bar时，DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)关闭DME气体燃料喷嘴，并打开柴油喷嘴(4)，此时柴油机怠速控制策略与原机相同；

在DME燃料供给管路压力大于等于2.0bar时，DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)与原机电子控制单元(5)通讯获得柴油机转速信号b、柴油机油轨压力信号c、冷却液温度信号d、踏板位置信号e、进气流量信号f，并控制DME供给管路电磁阀(1)、DME气体燃料喷嘴(11)和柴油喷嘴(4)的开启和关闭，调整DEM气体在进气中的体积分数α，具体如下：

根据不同的冷却液温度T_c，又分为如下三个不同的过程：

I)在T_c≤20℃时，DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)通过调整DME气体燃料喷嘴的喷射脉宽，使DME气体占总进气量的体积分数α保持在0.12～0.18之间，同时关闭柴油燃料喷嘴(4)，使柴油机以纯DME气体模式进行暖机；

II)在20℃＜T_c≤80℃时，DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)通过调整DME气体燃料喷嘴的喷射脉宽，使α控制在0.05附近，并且根据柴油机转速信号b，控制柴油喷嘴喷油；

III)在80℃＜T_c时，DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)通过调整DME气体燃料喷嘴的喷射脉宽，使α控制在0.015附近，并且根据柴油机转速信号b，控制柴油喷嘴喷油，实现对DME-柴油混合气喷射时刻的闭环控制；

3)当转速低于2000转/分或加速踏板位置小于45％时，判定柴油机处于中、小负荷工况。在中、小负荷工况下，DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)调整DME气体占总进气量的体积分数α，使α在不同的转速及负荷条件下控制在0.005～0.015附近，且α随转速及负荷的增加而降低；

4)当转速大于等于2000转/分或加速踏板位置大于等于45％时，判定柴油机处于高速、高负荷工况。在高速、高负荷工况下，DME-柴油混合燃料电子控制单元(9)关闭DME供给管路电磁阀(1)和DME气体燃料喷嘴(11)，使柴油机以纯柴油燃料燃烧模式运行，此时柴油机控制策略与原机相同。