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CN108035813A - 一种可精确控制双燃料瞬时掺混比例的一体化喷油系统 - Google Patents

一种可精确控制双燃料瞬时掺混比例的一体化喷油系统 Download PDF

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CN108035813A
CN108035813A CN201711215456.XA CN201711215456A CN108035813A CN 108035813 A CN108035813 A CN 108035813A CN 201711215456 A CN201711215456 A CN 201711215456A CN 108035813 A CN108035813 A CN 108035813A
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CN
China
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fuel
valve
check valve
blending ratio
flow control
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CN201711215456.XA
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卫海桥
康瑞
周磊
潘家营
舒歌群
冯登全
华剑雄
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Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
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Publication date
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    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

本发明公开了一种可精确控制双燃料瞬时掺混比例的一体化喷油系统，设置于发动机的燃烧系统，包括A燃料供给系统、B燃料供给系统、喷油器和ECU电控单元，A燃料供给系统由A流量控制电磁阀、A滤清器、A燃油泵、A油箱和A燃油消耗仪组成；B燃料供给系统由B流量控制电磁阀、B滤清器、B燃油泵、B油箱和B燃油消耗仪组成，A流量控制电磁阀和B流量控制电磁阀的输出端分别连接有A单向阀和B单向阀，A单向阀和B单向阀的输出端与喷油器相连，喷油器与A单向阀和B单向阀之间还设置有溢流阀和备用油箱，燃烧系统中还设有氧传感器、排放仪、空气流量计和水温传感器。本发明实现不同燃料的灵活掺混，满足在不同工况下达到发动机的最优性能。

Description

一种可精确控制双燃料瞬时掺混比例的一体化喷油系统
技术领域
本发明设计内燃机技术领域，特别是涉及双燃料发动机的燃料控制，具体的说是一种可精确控制双燃料瞬时掺混比例的一体化喷油系统。
背景技术
随着全球石油资源日益紧张，提高内燃机热效率，减小发动机的燃油消耗成为研究人员日益关注的焦点。目前，使用替代燃料提高发动机热效率，改善发动机经济性是较为有效的技术措施。常用双燃料液体采用固定比例的掺混燃料，例如普通汽车采用E10(汽油里含有10％体积分数的乙醇)和用于灵活燃料汽车的E85(汽油里面含有85％体积分数的乙醇)。但是双燃料在固定比例下预混的混合燃料并不能充分地利用每一种燃料的优点来改善发动机的性能。试验研究表明，要在不同工况下达到最优的发动机性能，需要使用不同的混合比例。
为了灵活地使用两种燃料的特性和优点，一种进气道喷射和缸内直喷结合的喷射系统被提出，这种方式面对日益严格油耗和排放法规存在一定的优势。但是由于两个喷油器成本的问题以及进气道喷射的固有缺点并没有被广泛的采用。
目前缸内直喷技术可以更加有效地利用燃料特性，通过控制喷射时刻、喷射压力以及多次喷射技术形成分层混合气或实现稀薄燃烧，从而可以拓展发动机热效率极限及降低发动机燃油消耗率。但是燃烧室上布置两个喷油器受限于空间及成本问题，因此在量产发动机上不太容易实现。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种可精确控制双燃料瞬时掺混比例的一体化喷油系统，该系统将两种不同的燃料在喷油器前根据发动机ECU控制进行不同比例的燃料掺混，再进行缸内高压喷射，实现不同燃料的灵活掺混，满足在不同工况下达到发动机的最优性能。本发明可灵活地结合高压喷射、多次喷射及分层燃烧、稀薄燃烧等现有技术水平可进一步改善发动机热效率。本发明拓展了发动机极限热效率以及进一步提高发动机经济性，商业化前景较好。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种可精确控制双燃料瞬时掺混比例的一体化喷油系统，设置于发动机的燃烧系统，包括A燃料供给系统、B燃料供给系统、喷油器和ECU电控单元，所述A燃料供给系统由A流量控制电磁阀、A滤清器、A燃油泵、A油箱和A燃油消耗仪组成；所述B燃料供给系统由B流量控制电磁阀、B滤清器、B燃油泵、B油箱和B燃油消耗仪组成，所述A流量控制电磁阀和B流量控制电磁阀的输出端分别连接有A单向阀和B单向阀，A单向阀和B单向阀的输出端与所述喷油器相连，喷油器与A单向阀和B单向阀之间还设置有溢流阀和备用油箱，燃烧系统中还设有氧传感器、排放仪、空气流量计和水温传感器。
进一步的，所述ECU电控单元根据发动机的负荷和工况实时判断A燃料和B燃料的燃料最优掺混比例，对发动机进行供油。
进一步的，所述ECU电控单元通过接收氧传感器反馈的信号、空气流量计接受的信号以及排放仪的信号进而对节气门、喷油器和火花塞进行控制，以实现对燃烧系统的控制。
进一步的，所述A燃料包括汽油和柴油。
进一步的，所述B燃料包括甲醇和乙醇。
进一步的，喷油器由电磁铁、衔铁芯、球阀、溢流孔、进油孔、阀柱和喷孔组成。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
本发明系统实现两种燃料实时灵活配比，利用两种燃料的不同特性及优势，针对不同工况进行燃料的灵活掺混，在不同工况下达到最优性能及排放；根据燃料不同的特性，可灵活地结合高压喷射、多次喷射及分层燃烧、稀薄燃烧等现有技术水平可进一步改善发动机热效率，拓展了发动机的极限热效率以及提高发动机经济性。
附图说明
图1是本发明喷油系统的应用状态结构示意图。
图2是喷油器的结构示意图。
图3是用于控制燃料流量的流量控制电磁阀的结构示意图。
图4是用于控制燃料单向流动及混合的单向阀的结构示意图。
附图标记：1-A流量控制电磁阀，2-A滤清器，3-A燃油泵，4-A油箱，5-A燃油消耗仪，6-B流量控制电磁阀，7-B滤清器，8-B燃油泵，9-B油箱，10-B燃油消耗仪，11-A单向阀，12-溢流阀，13-备用油箱，14-喷油器，15-氧传感器，16-排放仪，17-ECU电控单元，18-空气流量计，19-水温传感器，20-B单向阀，21-电磁铁，22-衔铁芯，23-球阀，24溢流孔，25-进油孔，26-阀柱，27-喷孔
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1至图4所示，本发明保护一种可精确控制双燃料瞬时掺混比例的一体化喷油系统，设置于发动机的燃烧系统，包括A燃料供给系统、B燃料供给系统、喷油器14和ECU电控单元17，A燃料供给系统由A流量控制电磁阀1、A滤清器2、A燃油泵3、A油箱4和A燃油消耗仪5组成；B燃料供给系统由B流量控制电磁阀6、B滤清器7、B燃油泵8、B油箱9和B燃油消耗仪10组成，A流量控制电磁阀1和B流量控制电磁阀6的输出端分别连接有A单向阀11和B单向阀20，A单向阀11和B单向阀20的输出端与喷油器14相连，喷油器14与A单向阀和B单向阀之间还设置有溢流阀12和备用油箱13，燃烧系统中还设有氧传感器15、排放仪16、空气流量计18和水温传感器19。
ECU电控单元17根据发动机的负荷和工况实时判断需要A燃料和B燃料的燃料最优掺混比例，对发动机进行供油，A燃料为应用较为广泛的燃料，例如汽油，柴油。B燃料为燃烧或者排放性能优于B燃料，其主要包括火焰传播速度、燃烧界限、燃烧速度以及燃烧排放物等方面，例如甲醇，乙醇。
此外，ECU电控单元17通过接收氧传感器15反馈的信号、空气流量计18接受的信号以及排放仪16发出的信号进而对节气门、喷油器14、火花塞进行控制，以实现对该燃烧系统的控制。
A燃料供给系统和B燃料供给系统由ECU电控单元17发出控制信号，控制A燃油泵3和B燃油泵8达到喷油器喷射需要的压力；根据Map图获得不同工况最优掺混比例，ECU电控单元控制流量控制A流量控制电磁阀1和B流量控制电磁阀6的流量；燃料流过A单向阀11和B单向阀20进行掺混。
喷油器14由电磁铁21、衔铁芯22、球阀23、溢流孔24、进油孔25、阀柱26和喷孔27组成。喷油器14低压回油路外接溢流阀12以及回油箱13，由喷油器14溢出的混合燃料在怠速工况下经喷油器14进行缸内喷射燃烧，不会对发动机经济性及排放产生影响。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可精确控制双燃料瞬时掺混比例的一体化喷油系统，设置于发动机的燃烧系统，其特征在于，包括A燃料供给系统、B燃料供给系统、喷油器(14)和ECU电控单元(17)，所述A燃料供给系统由A流量控制电磁阀(1)、A滤清器(2)、A燃油泵(3)、A油箱(4)和A燃油消耗仪(5)组成；所述B燃料供给系统由B流量控制电磁阀(6)、B滤清器(7)、B燃油泵(8)、B油箱(9)和B燃油消耗仪(10)组成，所述A流量控制电磁阀(1)和B流量控制电磁阀(6)的输出端分别连接有A单向阀(11)和B单向阀(20)，A单向阀(11)和B单向阀(20)的输出端与所述喷油器(14)相连，喷油器(14)与A单向阀(11)和B单向阀(20)之间还设置有溢流阀(12)和备用油箱(13)，燃烧系统中还设有氧传感器(15)、排放仪(16)、空气流量计(18)和水温传感器(19)。
2.根据权利要求1所述一种可精确控制双燃料瞬时掺混比例的一体化喷油系统，其特征在于，所述ECU电控单元(17)根据发动机的负荷和工况实时判断A燃料和B燃料的燃料最优掺混比例，对发动机进行供油。
3.根据权利要求1所述一种可精确控制双燃料瞬时掺混比例的一体化喷油系统，其特征在于，所述ECU电控单元(17)通过接收氧传感器(15)反馈的信号、空气流量计(18)接受的信号以及排放仪(16)的信号进而对节气门、喷油器(14)和火花塞进行控制，以实现对燃烧系统的控制。
4.根据权利要求1所述一种可精确控制双燃料瞬时掺混比例的一体化喷油系统，其特征在于，所述A燃料包括汽油和柴油。
5.根据权利要求1所述一种可精确控制双燃料瞬时掺混比例的一体化喷油系统，其特征在于，所述B燃料包括甲醇和乙醇。
6.根据权利要求1所述一种可精确控制双燃料瞬时掺混比例的一体化喷油系统，其特征在于，所述喷油器(14)由电磁铁(21)、衔铁芯(22)、球阀(23)、溢流孔(24)、进油孔(25)、阀柱(26)和喷孔(27)组成。
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