专利名称：燃气发动机预燃室燃气流量控制装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种发动机燃气流量控制装置，特别是涉及一种燃气发动机预燃室燃气流量控制装置及利用该装置的控制方法。
背景技术：
预燃室单独供气技术的关键在于控制进入预燃室的燃气流量，使预燃室内的混合气浓度控制在可点燃范围内。目前国内其他自主开发的燃气发动机型没有采用预燃室单独进气技术，国外一些燃气发动机的预燃室供气量是通过预燃室内安装的单向阀的开闭时间来控制的。由于燃气混合气的可燃浓度范围很窄，对单独供气进入预燃室的燃气量如果不能较好地进行实时的精确控制，就容易出现失火现象，使发动机无法正常工作。随着燃气发动机转速和功率的变化，预燃室供气的燃气流量是动态变化的。同时， 发动机负荷变化会引起气缸内的气体压力变化，预燃室内部容积通过喷孔与气缸相连通， 因此预燃室燃气供气的压力也必须随之变化，才能与之保持一定的差值，从而保证预燃室的燃气进气量。目前采用预燃室单独供气的发动机的预燃室进气压力一般是固定不变的， 无法跟随气缸压力的变化而动态实时进行自动调整，当发动机负荷和气缸压力的变化后， 预燃室供气燃气压力与气缸压力差值也发生变化，有可能造成预燃燃气流量过大或过小， 从而可能引起发动机失火、断火等现象发生。由于预燃室单独供气实际需要的燃气量较小，而其进气压力又较高，普通的蝶阀或其他类型的阀门的流通和控制特性不适宜于这种高压力、小流量的应用情况，无法对进入预燃室燃气的流量进行精确调节和控制。因此，必须找到一种合适的装置和方法来满足预燃供气流量控制的要求。
发明内容
本发明的目的是解决现有燃气流量控制装置无法精确调节和控制燃气流量，容易造成预燃室燃气流量过大或过小，从而可能引起发动机失火、断火等问题，提供一种燃气发动机预燃室燃气流量控制装置及其控制方法，通过该装置及其控制方法，可以对进入燃气发动机预燃室的燃气流量进行实时、精确、闭环的控制和调节。本发明的目的是通过下列技术方案实现的燃气发动机预燃室燃气流量控制装置，包括进气管道以及与其连通的集气稳压管，集气稳压管后端连接各气缸的预燃室，还包括控制器、差压传感器和频率控制阀，其中频率控制阀设置在进气管道与集气稳压管之间， 气体从进气管道经频率控制阀进入集气稳压管，差压传感器用于检测集气稳压管输入预燃室的气体压力和气缸内气体压力并将两个压力差的差压信号输送至控制器，控制器与频率控制阀信号连接用于控制频率控制阀的开启和关闭。在上述方案中，所述进气管道通过多个并联的管道与集气稳压管连通，每一个并联的管道上都设置有一个频率控制阀。上述燃气发动机预燃室燃气流量控制装置的控制方法，包括下列步骤a、首先由差压传感器检测集气稳压管输送到预燃室内气体压力与气缸中气体压力之间的差值，并将此差值输送到控制器；
b、控制器将上述差值与预先设定的差压标准值比较后，向频率控制阀输出控制信号， 控制频率控制阀的开启和关闭，进而控制进入集气稳压管气体的流量及集气稳压管内气体的压力。在上述控制方法中，当频率控制阀为多个时，控制器根据差压传感器输送的信号， 控制频率控制阀开启的个数以及每个频率控制阀开启的时间长短。从本发明的各项技术特征可以看出，本发明的优点在于
1、可以对进入预燃室的燃气流量实现更为精确和灵活的压力和流量控制；
2、由于本装置的可组合性，可以应用于宽功率范围和多结构型式的各型燃气发动机；
3、采用闭环实时控制，可以及时根据发动机负荷情况的变化进行动态控制调节，具有很高很快的响应特性。
本发明将通过实施例并参照附图的方式说明，其中 图1是本发明的结构示意其中附图标记1是进气管道 2是集气稳压管 3是预燃室 4是控制器5是差压传感器
6是频率控制阀。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的说明。如图1所示的燃气发动机预燃室燃气流量控制装置，包括控制器、频率控制阀、差压传感器、集气稳压管，其控制过程为高压的燃气气源通过进气管道的管路分支并连接到若干个频率控制阀的进口，燃气流经频率控制阀后进入集气稳压管，再从集气稳压管分别连接进入到各气缸的预燃室。频率控制阀是一种由PWM信号驱动的高速动作阀门，可以承受较高压力，其开启的时间长短取决于PWM信号的占空比大小。由于频率控制阀的动作响应特性，当PWM信号占空比宽度小于5%时或高于85%时，频率控制阀均会关闭，因此频率控制阀的开启与否也可以由PWM信号直接控制，本装置中燃气流量的大小是由同时开启的频率控制阀的总个数和每个频率控制阀开启时间长短两个因素共同控制。频率控制阀的开启个数和每个频率控制阀开启时间长短都是由本装置中的控制器输出的PWM信号的占空比宽度进行控制的。差压传感器即时检测发动机增压后的空气压力(该压力反映发动机负荷情况，也是气缸内气体压力)和集气稳压管的压力(即集气稳压管向预燃室中输出气体的压力)并输出一个差压比较信号，控制器接收来自差压传感器的差压信号，并与控制器内部事先设定的标准差压值进行比较，根据两者的差异情况输出相应的PWM控制信号到频率控制阀，动态增减频率控制阀的开启个数和开启时间，从而改变进入集气稳压管的燃气流量，调节集气稳压管内压力，使之保持对气缸内气体压力的差值， 实现对预燃室供气燃气流量的控制。
通过搭配不同的频率控制阀个数、不同的频率控制阀通径可以适应各种范围的流量控制调节，因而使得本装置可以应用于所有的有类似流量控制需要的发动机。比如，6缸、 12缸、16缸等多种缸数、不同缸径的燃气发动机都能应用本装置系统实现预燃室进气的流量控制。控制器内预先设定的差压标准值是可以改变的，其具体值是根据不同的发动机机型比如功率、排量、增压度等通过试验摸索而给出一个最佳值。对于带有电控箱的发动机， 也可以通过将本装置控制器所实现的控制功能集成在发动机现在已有的控制器中来实现， 而不必单独安装设置一个控制器。本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.燃气发动机预燃室燃气流量控制装置，包括进气管道(1)以及与其连通的集气稳压管(2)，集气稳压管(2)后端连接各气缸的预燃室(3)，其特征在于还包括控制器(4)、差压传感器(5)和频率控制阀(6)，其中频率控制阀(6)设置在进气管道(1)与集气稳压管(2) 之间，气体从进气管道(1)经频率控制阀(6 )进入集气稳压管(2 )，差压传感器(5 )用于检测集气稳压管(2 )输入预燃室(3 )的气体压力和气缸内气体压力并将两个压力差的差压信号输送至控制器(4 )，控制器(4 )与频率控制阀(6 )信号连接用于控制频率控制阀(6 )的开启和关闭。
2.根据权利要求1所述的燃气发动机预燃室燃气流量控制装置，其特征在于所述进气管道(1)通过多个并联的管道与集气稳压管(2)连通，每一个并联的管道上都设置有一个频率控制阀(6)。
3.根据权利要求1或2所述的燃气发动机预燃室燃气流量控制装置的控制方法，其特征在于包括下列步骤a、首先由差压传感器(5)检测集气稳压管(2)输送到预燃室(3)内气体压力与气缸中气体压力之间的差值，并将此差值输送到控制器(4)；b、控制器(4)将上述差值与预先设定的差压标准值比较后，向频率控制阀(6)输出控制信号，控制频率控制阀(6 )的开启和关闭，进而控制进入集气稳压管(2 )气体的流量及集气稳压管(2)内气体的压力。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于当频率控制阀(6)为多个时，控制器 (4 )根据差压传感器(5 )输送的信号，控制频率控制阀(6 )开启的个数以及每个频率控制阀 (6)开启的时间长短。
全文摘要
本发明涉及一种燃气发动机预燃室燃气流量控制装置及其控制方法。目的是解决现有装置无法精确调节控制燃气流量，易造成预燃室燃气流量过大或过小，从而可能引起发动机失火、断火等问题。包括进气管道及与其连通的集气稳压管，还包括控制器、差压传感器和频率控制阀；其控制方法先由差压传感器检测集气稳压管内与气缸内气体压力之间差值，将此差值输送到控制器；控制器将上述差值与差压标准值比较，向频率控制阀输出控制信号，控制频率控制阀开启个数及频率控制阀开启时间长短，进而控制进入集气稳压管气体流量及集气稳压管内气体压力。通过该装置及其控制方法，可以对进入燃气发动机预燃室燃气流量进行实时、精确、闭环的控制和调节。
文档编号F02M35/104GK102400801SQ20111035699
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者于建卫, 周俊伊, 王飞, 陈建春, 魏勇 申请人:南车玉柴四川发动机股份有限公司