CN210829507U - 一种带多通阀的天然气发动机加减速控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型的目的在于提供一种带多通阀的天然气发动机加减速控制系统，包括天然气发动机、涡轮增压器、天然气供给装置、氢气供给装置、多通阀，天然气发动机连接压气机、涡轮，进气管上依次安装多通阀、混合器、中冷器，天然气供给装置通过节气门连接多通阀，氢气供给装置、混合器分别连接多通阀，排气管通过回流管连接多通阀。本实用新型能够对加减速做出快速的反应，迅速调节进气量，以适应天然气的喷气量的变化，变载能力增强，缩短变速时间，提升其动态响应；在加减速时，控制了空燃比在合适的值域内，减少了产生爆震的可能性；实时控制多通阀的转动角度，保证过渡到新的稳定状态时，只有天然气做为发动机的供给燃料。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是一种发动机，具体地说是天然气发动机。
背景技术
因为石油资源的大量使用，造成了严重的环境污染。因此为了改善和保护环境，液化天然气这种清洁的能源进入了人们考虑的范围。天然气具有存储量丰富、成本较低、能量密度高、含硫量低、清洁卫生等诸多优点，成为了新能源内燃机的理想燃料。
现阶段天然气发动机与柴油机相比，在动态过程中，因为天然气发动机改变天然气的喷入量，会使空燃比变化，不适当的空燃比会使天然气发动机面临爆震与失火的问题，天然气的喷入量改变的越慢，越容易发生爆震与失火，所以在加减速方面的能力较弱。
天然气发动机的空燃比极大的影响着爆震与失火的可能性。在过渡工况，空燃比会偏离稳定运行区域，易发生爆震与失火。为了减小这种危害，迫使天然气发动机的变载能力减弱。因此天然气发动机运行到新的稳定点需要的时间更长。
发明内容
本实用新型的目的在于提供能够解决发动机动态响应差等问题的一种带多通阀的天然气发动机加减速控制系统。
本实用新型的目的是这样实现的：
本实用新型一种带多通阀的天然气发动机加减速控制系统，其特征是：包括天然气发动机、涡轮、压气机、天然气供给装置、氢气供给装置、多通阀、中冷器，压气机与涡轮同轴，天然气发动机通过进气管连接压气机，天然气发动机通过排气管连接涡轮，进气管上依次安装多通阀、混合器、中冷器，天然气供给装置通过节气门连接多通阀，氢气供给装置、混合器分别连接多通阀，排气管通过回流管连接多通阀，ECU分别连接节气门和多通阀。
本实用新型还可以包括：
1、多通阀的内部包括可转动的十字形通道，所述十字形通道包括逆时针设置的第一-第四通道，第一通道与天然气供给装置相对应，第二通道与氢气供给装置相对应，第三通道与混合器相对应，第四通道与回流管相对应；十字形通道在转动过程中包括第一-第三状态：
第一状态：与氢气供给装置相通，同时与回流管断开；
第二状态：与回流管相通，同时与氢气供给装置断开；
第三状态：与氢气供给装置以及回流管同时断开。
本实用新型的优势在于：本实用新型能够对天然气发动机的加减速，做出快速的反应，迅速调节进气量，以适应天然气的喷气量的变化，变载能力增强，缩短变速时间，提升其动态响应；在加减速时，控制了空燃比在合适的值域内，减少了产生爆震的可能性；实时控制多通阀的转动角度，保证过渡到新的稳定状态时，只有天然气做为发动机的供给燃料。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为多通阀的示意图；
图3为本实用新型的控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本实用新型做更详细地描述：
结合图1-3，本实用新型包括天然气发动机10、涡轮增压器、中冷器9、多通阀7、天然气供给装置3、氢气供给装置4等。天然气供给装置3与节气门1连通，节气门1连接到多通阀7，氢气供给装置4也连接到多通阀7，多通阀连接到混合器12；压气机2与混合器12连接，混合器连接到中冷器9，中冷器9与天然气发动机10相连，便于使混合气进入气缸。天然气发动机10的排气端一端通过回流管8连回多通阀7，一端连接到涡轮6。压气机2与涡轮6通过中间轴11相连。ECU5控制着节气门1与多通阀7。节气门1开度与所处工况成一一对应关系，即天然气发动机10处于50％工况时，节气门1开度为50％，节气门1开度由20％-100％变化，工况低于20％则天然气发动机10停止工作，节气门1直接关闭。天然气与节气门1开度的关系为L＝50*P，L为天然气流量，单位为kg/h，P为节气门开度，单位为％。
本实用新型的控制流程：
发动机稳定状态时，天然气供给装置3供给天然气通过节气门1，再通过多通阀7，与通过增压器2的空气在混合器12混合，经过中冷器9，进入天然气发动机10的气缸，工作后的废气通过涡轮6排到大气中。废气通过涡轮6，使涡轮6旋转，通过中间轴11带动压气机2旋转加压，让进入的空气增压。稳定状态时，多通阀7处于中间位置，只有天然气通过。
当发动机加速时，有一个设定的转速，节气门1开度增大到新的稳定工况下所对应的开启角度，天然气供给量增加。同时ECU5根据转速设定值与实际值之差顺时针转动多通阀7，关系式为θ＝0.05*△n，其中θ为多通阀转动角度，单位为°，△n为转速设定值与实际值的差，单位为rpm，当其差值为0时，多通阀7不转动。当多通阀7顺时针转动时，多通阀7连通了氢气供给装置4。使氢气供给装置4供给的氢气进入多通阀7，与天然气混合后进入气缸，氢气可以加快火焰转播速度，强化燃烧，使转速上升，让发动机更快地到达稳定状态。并且随着转速差值的减小，即逐渐达到新的稳定状态。ECU5控制多通阀回转，切断氢气的供给，让天然气成为唯一供给燃料。
当发动机减速时，也有一个设定转速，节气门1开度减小新的稳定工况下所对应的开启角度，天然气供给量减小。同时ECU5根据转速设定值与实际值之差逆时针转动多通阀7，关系式为θ＝0.05*△n，其中θ为多通阀转动角度，单位为°，△n为转速设定值与实际值的差，单位为rpm。当多通阀7逆时针转动时，多通阀7连通了回流管8。使废气通过回流管8进入多通阀7，与天然气混合后进入气缸，废气的加入降低了天然气的燃烧速率，使转速下降，让发动机更快地到达稳定状态。并且随着转速差值的减小，ECU5控制多通阀回转，切断废气的供给，让天然气成为唯一供给燃料。
Claims (2)
1.一种带多通阀的天然气发动机加减速控制系统，其特征是：包括天然气发动机、涡轮、压气机、天然气供给装置、氢气供给装置、多通阀、中冷器，压气机与涡轮同轴，天然气发动机通过进气管连接压气机，天然气发动机通过排气管连接涡轮，进气管上依次安装多通阀、混合器、中冷器，天然气供给装置通过节气门连接多通阀，氢气供给装置、混合器分别连接多通阀，排气管通过回流管连接多通阀，ECU分别连接节气门和多通阀。
2.根据权利要求1所述的一种带多通阀的天然气发动机加减速控制系统，其特征是：多通阀的内部包括可转动的十字形通道，所述十字形通道包括逆时针设置的第一-第四通道，第一通道与天然气供给装置相对应，第二通道与氢气供给装置相对应，第三通道与混合器相对应，第四通道与回流管相对应；十字形通道在转动过程中包括第一-第三状态：
第一状态：与氢气供给装置相通，同时与回流管断开；
第二状态：与回流管相通，同时与氢气供给装置断开；
第三状态：与氢气供给装置以及回流管同时断开。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110318890A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-10-11 | 哈尔滨工程大学 | 一种带多通阀的天然气发动机加减速控制系统及控制方法 |
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