[发明专利]机械泵供油的油气双燃料发动机的控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于发动机控制技术领域，具体涉及一种机械泵供油的油气双燃料发动机的控制系统及其控制方法。

背景技术

随着石油资源的日趋紧张，世界燃油价格一再飙升，我国的石油价格也是一涨再涨，地球上储量丰富的气体燃料如天然气因其与汽柴油相比具有价格优势，且具有更好的环保性能，其使用可以有效降低柴油机的使用成本、缓解能源的短缺、解决排放污染等问题，因而要发展气体燃料发动机。而柴油/气体燃料双燃料发动机(简称油气双燃料发动机)就是一种气体燃料发动机。现有的柴油/气体燃料双燃料发动机，如柴油/天然气双燃料发动机、柴油/液化石油气(LPG)双燃料发动机，通常是在柴油发动机及柴油电子控制系统的基础上加装气体燃料控制系统而得到，这种发动机通常存在三个方面的问题，一是引燃柴油量的控制问题，通常机械泵控制的引燃油量占到总燃料量的20～30％，即要求通过限制机械泵的喷油量使其工作在小的油量状态下，机械泵工作在这种状态下其油量控制的稳定性很差，因而引燃油量的变动会影响双燃料发动机工作的稳定可靠性和性能，为了改善这种状况就需要增大引燃油量，而增大引燃油量就意味着降低柴油替代率，而降低替代率就意味着降低发动机的燃料经济性能；二是热负荷较高，与原柴油机相比，发动机燃烧气体燃料之后由于气体燃料在气缸内无蒸发吸热过程，加之有些气体燃料如天然气的燃烧速度慢产生的后燃，且双燃料发动机压缩比一般仍保持原柴油机的高压缩比，这些因素导致双燃料发动机的热负荷较高而影响了发动机的寿命；三是有些气体燃料如天然气的甲烷排放高，例如天然气的主要成分是甲烷，甲烷的着火温度约630℃大大高于柴油的260℃，而双燃料发动机部分负荷时气缸内混合气较稀，气缸内温度较低而导致一些温度低区域的甲烷不能燃烧而形成高的甲烷排放，并造成甲烷浪费而影响了发动机的经济性能。使用电控单体泵、共轨技术较机械泵能优化喷油时刻及引燃喷射量，提高引燃油量控制的稳定性，可以改善性能，但上述后面两方面的问题依然存在，影响发动机运行的安全性和可靠性，同时增加了燃料的消耗量和尾气排放。由于电控单体泵、共轨系统的成本高，使用要求高，目前的柴油机还普遍采用机械泵供油系统，发展机械泵柴油/气体燃料双燃料发动机具有现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机械泵供油的油气双燃料发动机的控制系统及其控制方法，能够改进现有机械泵供油的油气双燃料发动机的控制系统及其控制方法存在的问题，使双燃料发动机控制系统更加精确，发动机运行更加安全可靠、节能、环保。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种机械泵供油的油气双燃料发动机的控制系统，包括传感器部分、执行器、以及采集传感器部分的信号并控制执行器运作的双燃料ECU；

其中双燃料ECU包括用于接收传感器部分采集的信号的信号处理模块、与执行器相连的输出接口与驱动模块、以及与信号处理模块和输出接口与驱动模块相连的微处理器；

执行器包括用于向发动机内喷射燃气并对燃气量进行控制的燃气控制喷嘴、用于对机械式高压油泵的油门拉杆位置进行控制的油门执行器、以及用于对发动机进气空气流量进行控制的电子节气门体；

传感器部分包括位于发动机机体上的水温传感器、位于进气总管上的进气歧管压力和温度传感器和或进气流量传感器、位于发动机飞轮端的曲轴位置传感器、位于油泵凸轮轴或进排气门凸轮轴处的凸轮轴位置传感器、用于检测油门拉杆位置的油门拉杆位置传感器、用于检测油门踏板位置的油门踏板位置传感器、用于测量燃气控制喷嘴进口处燃气压力和温度的燃气压力和温度传感器、设置在燃气储存罐内的燃气液位或压力传感器、以及位于电子节气门体上的节气门位置传感器。

所述的输出接口与驱动模块包括与燃气控制喷嘴相连的气体燃料喷嘴驱动模块、与油门执行器相连的油门执行器驱动模块、以及与电子节气门体相连的电子节气门驱动模块。

所述传感器部分还包括用于测量发动机工作空燃比的宽域氧传感器，宽域氧传感器安装于排气总管上；所述的输出接口与驱动模块还包括与宽域氧传感器相连的宽域氧传感器接口模块。

所述传感器部分还包括用于测量发动机排气温度的排气温度传感器，排气温度传感器安装于排气总管或排气歧管上，排气温度传感器与信号处理模块相连。

所述的执行器还包括双燃料模式选择开关与信息指示终端，所述的输出接口与驱动模块还包括与双燃料模式选择开关与信息指示终端相连的模式选择与信息显示接口模块。