[实用新型]电控随动调压式天然气发动机空燃比控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及天然气发动机的技术领域，特别地涉及提高空燃比控制精度的电控随动调压式天然气发动机空燃比控制系统。

背景技术

天然气是一种清洁燃料，燃烧过程中几乎无碳烟生成，发动机燃用天然气排放低，同时具有来源广泛，价格低的有优点，是一种理想的内燃机替代能源。

目前我国的船用发动机几乎都是柴油机，运行过程中对水系造成污染，推广船用天然气发动机成为控制内河及各水系污染的重要措施。船用发动机的气源为压力气源，因此在增压船用发动机中可采用增压器后单点混合或多点混合的方式。单点混合天然气发动机具有可燃气混合均匀，易于组织燃烧的优点。

目前车用增压后单点式混合天然气发动机多采用电控喷射阀控制天然气的喷射量以实现对空燃比的控制，但是喷射阀存在磨损问题寿命短，使用过程中需要经常更换，造成使用成本升高，且电控喷射阀的流量一般较小，不适合气缸直径较大的船用天然气发动机。而普通膜片式混合器对天然气的控制精度低，不适合增压后天然气/空气混合的发动机。

实用新型内容

为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了电控随动调压式天然气发动机空燃比控制系统，本实用新型通过调节燃气控制蝶阀前的天然气压力，使燃气控制蝶阀前的天然气压力和进气总管保持在一恒定的差值，还通过测试排气中的氧含量作为反馈信号或利用发动机电子节气门开度、发动机转速信号，调节燃气控制蝶阀的开度，实现空燃比的精确控制。

为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：

电控随动调压式天然气发动机空燃比控制系统，包括燃气供给装置及电控系统，所述燃气供给装置中的压缩天然气瓶通过天然气管路与天然气减压稳压器相连，所述天然气减压稳压器通过天然气过滤器与电控随动调压装置相连，所述电控随动调压装置通过空燃比控制装置与混合器一端相连，混合器另一端依次与电子节气门、进气总管及天然气发动机相连，混合器的第三端通过空气管路依次与中冷器及增压器相连，所述天然气发动机还与排气装置相连，所述电控系统控制燃气控制蝶阀的开度，控制天然气的流量，实现空气和天然气空燃比的精确控制，所述电控系统根据天然气发动机进气总管的压力利用电控随动调压装置调节天然气压力，使燃气控制蝶阀前的压力和进气总管压力的压差保持在设定范围内，以提高空燃比控制的响应性和精度。

所述电控随动调压装置为电控随动调压阀，空燃比控制装置为燃气控制蝶阀。

所述压缩天然气瓶与天然气减压稳压器之间的管路上还安装有天然气阀。

所述天然气过滤器与电控随动调压装置之间的管路上还安装有第一天然气压力传感器。

所述电控随动调压装置与空燃比控制装置之间的管路上还安装有第二天然气压力传感器。

所述混合器与中冷器之间的空气管路上还安装有中冷后空气压力传感器，所述进气总管上安装有进气总管压力传感器，天然气发动机上安装有发动机转速传感器，所述排气装置上安装有排气氧传感器。

所述电控系统与第一天然气压力传感器、第二天然气压力传感器、排气氧传感器、电控随动调压阀、燃气控制蝶阀、中冷后空气压力传感器、电子节气门、排气氧传感器、发动机转速传感器及进气总管压力传感器相连。

电控随动调压式天然气发动机空燃比控制方法，包括以下步骤：

步骤一：发动机起动运行，电控系统根据预先设定的MAP图控制电子节气门，燃气控制蝶阀的初始开度，电控随动调压阀根据进气总管的压力同步调节燃气控制蝶阀前的天然气压力，发动机开始起动；

步骤二：电控系统根据预先标定的MAP图并结合进气总管的压力，以开环模式耦合调节电子节气门，电控随动调压阀和燃气控制蝶阀，使发动机稳定在怠速运行，排气达到一定温度后，排气氧传感器开始工作，进入闭环控制模式，电控系统根据排气氧传感器的反馈精确控制空燃比；

步骤三：天然气发动机的速度或负荷发生变化时，电控系统首先调节电子节气门的开度，调整混合气的流量；

步骤四：进气总管压力传感器实施采集进气总管内的压力并传输给电控系统，电控系统根据进气总管的压力和随动阀后天然气压力传感器的反馈信号调整电控随动调压阀使调压阀后的压力随进气总管的压力而变化；

步骤五：电控系统调整燃气控制蝶阀的开度，根据标定的MAP图控制天然气流量，实现对空燃比的开环控制；

步骤六：电控系统根据排气氧传感器采集的排气氧含量作为反馈信号，计算实际空燃比，并将实际空燃比和MAP中的预设空燃比进行对比计算，调整燃气控制蝶阀的开度，实现空燃比的精确闭环控制。