一种改善天然气发动机失火的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供一种改善天然气发动机失火的装置及方法，包括发动机、ECU、进气管、排气管，进气管通过进气歧管连接发动机，排气管通过排气歧管连接发动机，进气管上安装天然气供给系统，天然气供给系统上安装天然气流量传感器，天然气供给系统之前的进气管上安装空气流量传感器，进气歧管上安装二甲醚喷射装置，二甲醚喷射装置安装二甲醚喷射装置流量传感器，排气歧管上安装宽域氧传感器；ECU分别连接天然气流量传感器、空气流量传感器、二甲醚喷射装置、宽域氧传感器。本发明专利技术可有效监测天然气发动机缸内失火情况，并且通过喷射助燃燃料改善燃烧情况，能有效改善天然气发动机在低负荷下的运行情况。负荷下的运行情况。负荷下的运行情况。

【技术实现步骤摘要】
一种改善天然气发动机失火的装置及方法


[0001]本专利技术涉及的是一种发动机，具体地说是改善天然气发动机失火的装置及方法。

技术介绍

[0002]发动机失火当前主要是通过对缸压和转速来进行诊断。对于缸压，主要有通过对爆震传感器信号进行积分后，通过多个不同时段的积分差值，判断其是否符合事先预定好的数值区间，当超出该区间时认为该缸发生了失火。或者是根据涡前压力反映缸内的燃烧状况判断是否失火。对于转速，目前主要的技术路径是通过曲轴转速的变化率来实现的，但这种方法对于定位发生失火的气缸仍有较大困难，并且受外界环境条件影响大，容易导致误判或漏判。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供可有效监测天然气发动机缸内失火情况的一种改善天然气发动机失火的装置及方法。
[0004]本专利技术的目的是这样实现的：
[0005]本专利技术一种改善天然气发动机失火的装置，其特征是：包括发动机、ECU、进气管、排气管，进气管通过进气歧管连接发动机，排气管通过排气歧管连接发动机，进气管上安装天然气供给系统，天然气供给系统上安装天然气流量传感器，天然气供给系统之前的进气管上安装空气流量传感器，进气歧管上安装二甲醚喷射装置，二甲醚喷射装置安装二甲醚喷射装置流量传感器，排气歧管上安装宽域氧传感器；ECU分别连接天然气流量传感器、空气流量传感器、二甲醚喷射装置、宽域氧传感器。
[0006]本专利技术一种改善天然气发动机失火的方法，其特征是：当发动机处于正常运行状态时，ECU获取每个循环即曲轴旋转两圈的时长内作为基准空气流量传感器和天然气流量传感器所测得的空气总流量和天然气总流量以及二甲醚流量传感器所测得的二甲醚流量，之后ECU通过如下公式计算排气中氧气理论浓度，而后通过对照事先输入的子系统的宽域氧传感器的工作特性获得理论泵氧电池电流值Ipth：
[0007][0008]式中，mair为空气流量传感器测得的每个循环进入发动机的空气总质量，mNG为天然气流量传感器测得的每个循环进入发动机的天然气总质量，mDME为二甲醚流量传感器测得的每个循环进入缸内的二甲醚质量；λ
th,NG
，λ
th,DME
为单位物质的量的天然气NG和二甲醚DME完全燃烧在理论需要的氧气的物质的量；Δ
n,NG
，Δ
n,DME
为理论上单位物质的量的天然气NG和二甲醚DME完全燃烧会导致缸内的物质的量的变化；C1、C2为修正系数；
[0009]ECU获取二甲醚流量传感器的同一个循环，当排气阀开时，ECU开始获取宽域氧传
感器的泵氧电池电流值Ip直至进气阀开启，对这段信号进行积分平均，获得这一时段内的泵氧电池电流平均值其中若燃料未完全燃烧时，会大于理论值Ipth，当其超出设定的偏离程度后，该偏离程度用修正系数C3表示，即时，该气缸在这个循环发生失火。
[0010]本专利技术一种改善天然气发动机失火的方法还可以包括：
[0011]1、当发生失火时，根据的偏离程度，控制二甲醚喷射装置向进气歧管内喷射定量的二甲醚，偏离程度Δ的计算公式为
[0012]Δ下限为0
[0013]二甲醚的供给量m
DME
是偏离程度Δ与进入缸内的天然气修正质量C2m
NG
的二元函数，其表达式为
[0014][0015]HNG、HDME分别为天然气和二甲醚的低热值；
[0016]对于失火的调整过程是以循环为基本单位的，在整个发动机的运行过程中装置始终保持工作。
[0017]2、当发动机处于起动状态时，在进气阶段通过二甲醚喷射装置向缸内喷射占总供给燃料能量30％的二甲醚，其中总供给燃料由原发动机调速装置决定；在这个过程中，监测失火的装置保持不工作，而当发动机转速稳定后，开始对缸内是否失火的监测，ECU按照偏离程度Δ控制二甲醚喷射装置的供油量。
[0018]3、在发动机的运行过程中，C1、C2、C3是动态的，通过调整参数值提高对发动机失火的识别度，三个系数的初始值分别为：
[0019]n为发动机的缸数。
[0020]本专利技术的优势在于：
[0021]1、本专利技术中所提到的失火诊断方法通过氧气反映缸内的燃烧状况，可以监测每个循环的工作情况，通过宽域氧传感器信号与理论值的偏离程度，能够定量的分析缸内的失火程度。
[0022]2、本专利技术中所提到的失火改善装置的子系统适用于发动机的所有气缸，因此能够准确的及时诊断发动机中的某一缸在某个循环发生的失火现象，并且根据失火程度控制二甲醚的供油量。因此，在实际工作中能够大大减少二甲醚的运载量，避免双燃料发动机所产生的燃料存储问题。
[0023]3、二甲醚作为高十六烷值的燃料，常压下饱和蒸汽压较低，喷射后会迅速沸腾，最终以气态进入缸内。相比柴油，二甲醚对天然气的助燃效果更强。除此之外，因为是进气歧管内喷射，降低了气缸结构的复杂程度和改造成本，二甲醚与空气混合的也更均匀。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术的流程图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述：
[0027]结合图1
‑
2，本专利技术分为主系统和子系统两个部分，主系统为进气管1、空气流量传感器2、天然气供给系统3、天然气流量传感器4、以及控制器ECU12等。子系统为进气歧管5、二甲醚喷射装置6、二甲醚流量传感器7、进气阀8、排气阀9、排气歧管10、宽域氧传感器11等。以主系统和任意一组子系统的连接为例，在进气管1的前端安装空气流量传感器2，其后安装天然气供给系统3，天然气供给系统3内安装有天然气流量传感器4，进气管1连接进气歧管5，进气歧管5内安装有二甲醚喷射装置6，二甲醚喷射装置6内有二甲醚流量传感器7，进气歧管5连接进气道及进气阀8；排气歧管10连接排气道及排气阀9，在排气歧管10内安装宽域氧传感器11。主系统的空气流量传感器2、天然气流量传感器4、子系统的二甲醚流量传感器7，宽域氧传感器11接入主系统的控制器ECU12，控制器ECU12控制子系统的二甲醚喷射装置6。
[0028]一台发动机所需子系统组数由需求决定，上限为发动机气缸数。所有子系统中的二甲醚流量传感器7，宽域氧传感器11接入主系统的控制器ECU12，并由主系统的控制器ECU12控制对应子系统的二甲醚喷射装置6，各子系统间相互独立。
[0029]将发动机的运行分为两个状态，分别是起动状态和正常运行状态。发动机的运行状态由控制器ECU12根据转速传感器、车钟决定。
[0030]以主系统和一组子系统组成的装置为例，当发动机处于正常运行状态时，装置在每个循环内工作。控制器ECU12首先获取每个循环即曲轴旋转两圈的时长内作为基准空气流量传感器2和天然气流量传感器4所测得的空气总流量和天然气总流量以及子系统的二甲醚流量传感器7所测得的二甲醚流量，之后控制器ECU12通过如下公式计算排气中氧气理论浓度，而后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善天然气发动机失火的装置，其特征是：包括发动机、ECU、进气管、排气管，进气管通过进气歧管连接发动机，排气管通过排气歧管连接发动机，进气管上安装天然气供给系统，天然气供给系统上安装天然气流量传感器，天然气供给系统之前的进气管上安装空气流量传感器，进气歧管上安装二甲醚喷射装置，二甲醚喷射装置安装二甲醚喷射装置流量传感器，排气歧管上安装宽域氧传感器；ECU分别连接天然气流量传感器、空气流量传感器、二甲醚喷射装置、宽域氧传感器。2.一种改善天然气发动机失火的方法，其特征是：当发动机处于正常运行状态时，ECU获取每个循环即曲轴旋转两圈的时长内作为基准空气流量传感器和天然气流量传感器所测得的空气总流量和天然气总流量以及二甲醚流量传感器所测得的二甲醚流量，之后ECU通过如下公式计算排气中氧气理论浓度，而后通过对照事先输入的子系统的宽域氧传感器的工作特性获得理论泵氧电池电流值Ipth：式中，mair为空气流量传感器测得的每个循环进入发动机的空气总质量，mNG为天然气流量传感器测得的每个循环进入发动机的天然气总质量，mDME为二甲醚流量传感器测得的每个循环进入缸内的二甲醚质量；λ
th,NG
，λ
th,DME
为单位物质的量的天然气NG和二甲醚DME完全燃烧在理论需要的氧气的物质的量；Δ
n,NG
，Δ
n,DME
为理论上单位物质的量的天然气NG和二甲醚DME完全燃烧会导致缸内的物质的量的变化；C1、C2为修正系数；...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁宇，谭霆灏，王林，马文举，杨宇，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：