[发明专利]基于过量空气系数的天然气柴油双燃料发动机及控制方法

说明书

本发明提出基于过量空气系数的天然气柴油双燃料发动机及控制方法，控制方法以ECU对发动机控制，当需把工作模式切换为双燃料模式时，ECU根据工况检测数据来判断是否可进行切换；当发动机工作于双燃料模式时以吸入的可燃混合气为燃料，以气缸的少量柴油为点火源，ECU从控制参数数据表中查询节气门开度以控制发动机的进空气量，查询喷油脉宽和喷油正时以控制发动机燃油喷射阀的开启时刻和保持时长从而确定实际喷油量和喷油正时，查询喷气脉宽和喷气正时以控制发动机天然气喷射阀的开启时刻和保持时长从而确定实际喷气量和喷气正时；本发明能在发动机双燃料模式下，基于过量空气系数控制方法对双燃料供给量、柴油的引燃量、供油正时和喷气正时进行控制。

技术领域

本发明涉及柴油发动机新能源改造技术领域， 尤其是基于过量空气系数的天然气柴油双燃料发动机及控制方法。

背景技术

近年来支持电控多点喷射的天然气/柴油双燃料发动机一直是内燃机研究领域的一个研究热点；天然气/柴油双燃料发动机是将传统的纯柴油发动机改造为双燃料发动机，发动机可分别在纯柴油和天然气/柴油两种工作模式下工作。

纯柴油模式下，天然气喷射阀关闭，缸内燃料全部是柴油。双燃料模式下，天然气被吸入或喷射进入到进气歧管中，与空气均匀混合后，进入气缸，而气缸中少量的引燃柴油自动点火，为天然气提供点火源，点燃可燃混合气，此时天然气是发动机的主要燃料，柴油起到引燃天然气的作用。

如何在双燃料工作模式下基于过量空气系数控制方法对天然气和空气的供给量控制以及柴油的引燃量和供油时刻控制是天然气/柴油双燃料发动机控制方面的核心关键技术问题。

发明内容

本发明提出基于过量空气系数的天然气柴油双燃料发动机及控制方法，能在发动机的双燃料工作模式下，基于过量空气系数控制方法对天然气和空气的供给量、柴油的引燃量和供油时刻进行控制。

本发明采用以下技术方案。

基于过量空气系数的天然气柴油双燃料发动机控制方法，用于对天然气柴油双燃料发动机的工作模式和工作方法进行控制，所述发动机的工作模式分为纯柴油模式和双燃料模式；所述控制方法以ECU对发动机的工作模式和工作方法进行控制，当需把发动机工作模式从纯柴油模式切换为双燃料模式时，ECU根据工况传感器的检测数据来判断是否可对发动机工作模式进行切换；当发动机工作于双燃料模式时，燃料供给机构向气缸输入天然气与空气的可燃混合气，发动机以气缸中的可燃混合气为燃料，以气缸中的少量柴油为燃料点火源，ECU从控制参数数据表中查询节气门开度以控制发动机的进空气量，查询喷油脉宽和喷油正时以控制发动机燃油喷射阀的开启时刻和保持时长从而确定实际喷油量和喷油正时，查询喷气脉宽和喷气正时以控制发动机天然气喷射阀的开启时刻和保持时长从而确定实际喷气量和喷气正时。

所述工况传感器包括燃油温度传感器、冷却液温度传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、节气门位置传感器、天然气压力传感器、天然气温度传感器、天然气流量计；工况传感器还包括用于检测天然气喷射阀、控制模式切换的电磁开关、电子节气门状态的传感器。

只有在ECU判断当前发动机工况可进入双燃料模式时，发动机才能从纯柴油模式切换为双燃料模式，当ECU判断发动机工况是否可进入双燃料模式时，ECU根据工况传感器的检测数据，依次对控制模式切换的电磁开关是否打开、冷却液温度是否达到预设温度、发动机转速是否达到预定转速进行判断。

所述控制参数数据表包括替代率MAP、基础喷油量MAP、目标过量空气系数MAP、喷油正时MAP、喷油脉宽MAP、喷气正时MAP、喷气脉宽MAP；当发动机工作模式为双燃料模式时，ECU根据发动机转速和所需达到的目标扭矩查询控制参数数据表；ECU根据查询结果对发动机进行控制的方法包括以下步骤；