天然气发动机无电子节气门进气量控制装置及控制方法与流程

本发明涉及天然气发动机技术领域，尤其涉及一种天然气发动机无电子节气门进气量控制装置及控制方法。

背景技术：

现有同类技术状况及其存在的问题和不足：

国内外批量生产的发动机均为空气与燃气预混合需要采用电子节气门精确控制新鲜空气的进气量由于电控策略对于新鲜空气量的实时调节，电子节气门不停动作，导致故障率偏高采用电子节气门后增加了天然气发动机的泵气损失，使发动机充气效率及机械效率下降。

采用当量燃烧路线后，为了获得更大的EGR率，限制电子节气门的工况更多，经济性优势下降，阻碍天然气发动机发展通过控制进气门开启关闭时间来控制进气量的方法机械结构过于复杂，成本较高。

技术实现要素：

针对上述不足，本发明所要解决的第一个问题是：提供一种天然气发动机无电子节气门进气量控制装置，该装置在天然气发动机不安装电子节气门的条件下，通过增设的三通阀来精确调整进气量，从而使机械结构简单化，发动机泵气损失减小。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种天然气发动机无电子节气门进气量控制装置包括三通阀，所述三通阀包括第一旁通口、第二旁通口和第三旁通口，所述第一旁通口与发动机中冷后压力温度传感器和燃气混合器之间的管路连接，所述第二旁通口与空气滤清器和涡轮增压器之间的管路连接；废气增压流量控制阀，所述废气增压流量控制阀的进气口与所述三通阀的所述第三旁通口连接，同时所述废气增压流量控制阀的出气口与涡轮增压器和氧传感器之间的管路连接；中央控制系统，所述中央控制系统分别与所述三通阀和所述废气增压流量控制阀电连接来调整开度。

优选方式为，所述中央控制系统包括用于对所述三通阀进行前馈控制的前馈控制模块，以及用于对所述三通阀进行PID控制的PID控制模块。

优选方式为，所述废气增压流量控制阀的开度作为所述前馈控制的信号。

优选方式为，所述中央控制系统包括用于采集脚踏板位置的脚踏板位置采集模块；以及用于采集进气管内气体压力的进气管压力采集模块。

本发明所要解决的第二个问题是：提供一种天然气发动机无电子节气门进气量的控制方法，该方法通过旁通多余新鲜空气的方式，来代替电子节气门的节流控制模块，从而解决了使用电子节气门时所存在的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种天然气发动机无电子节气门进气量的控制方法，中央控制系统获取实际运行工况数据，根据工况数据调整三通阀的开度，所述三通阀与发动机中冷后压力温度传感器和燃气混合器之间的管路连接，使多余新鲜空气被所述三通阀旁通；所述三通阀将旁通的多余新鲜空气送至空气滤清器和涡轮增压器之间的管路内，以及废气增压流量控制阀内。

优选方式为，所述中央控制系统根据获取的实际工况数据，对所述三通阀进行PID控制，PID控制参数为预设定的标定量。

优选方式为，所述中央控制系统根据所述废气增压流量控制阀的开度，对所述三通阀进行前馈控制，前馈控制参数为预设定的标定量。

优选方式为，所述中央控制系统根据脚踏板位置采集模块获取实际工况数据。

优选方式为，所述中央控制系统根据进气管压力采集模块获取进气管压力。

优选方式为，包括以下步骤：

中央控制系统获取脚踏板位置的数据；

判断所述脚踏板位置的数据，在所述脚踏板位置为0时，中央控制系统对所述三通阀进行PID控制；

否则获取进气管压力和废气增压流量控制阀的开度；

判断所述进气管压力与大气压力的差值，当所述进气管压力不小于大气压力时，所述中央控制系统将所述三通阀的开度调到最大；

否则，判断所述进气管压力与标定的进气管压力需求值的差值；

若所述进气管压力大于进气管压力需求值时，判断所述废气增压流量控制阀的开度是否为0，若为0增大所述三通阀的开度，否则减小所述废气增压流量控制阀的开度；

若所述进气管压力小于进气管压力需求值时，判断所述废气增压流量控制阀的开度是否为100％，若为100％减小所述三通阀的开度，否则增大所述废气增压流量控制阀的开度；

若所述进气管压力等于进气管压力需求值时，不调整。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：由于本发明的天然气发动机无电子节气门进气量控制装置及控制方法，其中控制装置主要增设了三通阀，该三通阀同时与发动机中冷后温度传感器和混合器之间的管路、空气滤清器和涡轮增压器之间的管路以及废气增压流量控制阀连通；其中三通阀和废气增压流量控制阀同时与中央控制系统电连接，在中央控制系统的控制下调整开度，来旁通多余新鲜空气，去代替电子节气门的节流控制。其中控制方法，主要是由中央控制系统根据实际工况数据，调整三通阀和废气增压流量控制阀的开度，使本发明的天然气发动机的进气量，能够得到精确调控，也解决了设置电子节气门时所带来的泵气损失严重、机械结构过于复杂、成本较高等等一系列问题。

附图说明

图1是本发明天然气发动机无电子节气门进气量控制装置的结构示意图；

图2是本发明天然气发动机无电子节气门进气量控制装置的原理框图；

图3是本发明天然气发动机无电子节气门进气量控制方法的流程示意图；

图中：1—气瓶、2—高压滤清器、3—电磁阀、4—减压器、5—低压滤清器、6—混合器、7—三通阀、8—空气滤清器、9—涡轮增压器、10—发动机中冷后压力温度传感器、11—废气增压流量控制阀、12—氧传感器、13—后处理器、14—点火装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，一种天然气发动机无电子节气门进气量控制装置包括：

三通阀7，三通阀7包括第一旁通口、第二旁通口和第三旁通口，第一旁通口与发动机中冷后压力温度传感器10和燃气混合器6之间的管路连接，第二旁通口与空气滤清器8和涡轮增压器9之间的管路连接。

废气增压流量控制阀11，废气增压流量控制阀11的进气口与三通阀7的第三旁通口连接，同时废气增压流量控制阀11的出气口与涡轮增压器9和氧传感器12之间的管路连接.

中央控制系统，中央控制系统分别与三通阀7和废气增压流量控制阀11电连接来调整开度。

如图2所示，本实施例的中央控制系统包括用于对三通阀7进行前馈控制的前馈控制模块，以及用于对三通阀7进行PID控制的PID控制模块。中央控制系统将废气增压流量控制阀11的开度作为前馈控制的信号。使三通阀7的开度，能够得到精确、及时准确的控制。

如图2所示，本实施例的中央控制系统包括用于采集脚踏板位置的脚踏板位置采集模块；以及用于采集进气管内气体压力的进气管压力采集模块。

如图1所示，本发明的天然气发动机无电子节气门进气量控制装置的燃气系统包括气瓶1、高压滤清器2，设在高压滤清器2上的电磁阀3、减压器4、低压滤清器5和混合器6，混合器6还与点火装置14连接；其中混合器6与发动机中冷后压力温度传感器10通过管路连接，点火装置14的废气排出端与涡轮增压器9连接，涡轮增压器9的废气侧依次与氧传感器12、后处理器连接13，新鲜空气侧与空气滤清器8连接和发动机中冷后压力温度传感器10连接。

本发明的三通阀7在中央控制系统的控制下，根据实时工况进行PID控制，根据废气增压流量控制阀11的开度进行前馈控制，使天然气发动机能够快速的获取目标进气量，并达到间隙泵气损失，提高发动机机械效率的效果。因此本发明在不设在电子节气门的条件下，也能够实现节流控制，而且简化了机械结构，减小了发动机泵气的损失。

综上所述，本发明与现有技术中相比取得了以下有益效果：1、取消发动机电子节气门，机械结构简单了；2、使进气量的响应迅速更加准确3、在脚踏板迅速回位的工况下，能够迅速增大三通阀7的开度，旁通掉迟滞的高增压压力，有效避免增压器喘振；4、三通阀7旁通掉的新鲜空气引回到空气滤清器后，使得涡轮增压器9的进口压力升高，提高发动机的瞬态响应性；同时对空气滤清器8有“反吹”作用，延长空气滤清器8滤芯的保养周期及使用寿命；5、通过三通阀7动作提高低转速低负荷时发动机进气量，提高发动机动力输出及经济性。

如图3所示，一种天然气发动机无电子节气门进气量控制方法中央控制系统获取实际运行工况数据，根据工况数据调整三通阀ACV的开度，三通阀ACV与发动机中冷后压力温度传感器10和燃气混合器6之间的管路连接，使多余新鲜空气被三通阀ACV旁通；三通阀ACV将旁通的多余新鲜空气送至空气滤清器8和涡轮增压器9之间的管路内，以及废气增压流量控制阀PWM内。

本实施例的中央控制系统根据获取的实际工况数据，对三通阀ACV进行PID控制，PID控制参数为预设定的标定量。

同时中央控制系统根据废气增压流量控制阀PWM的开度，对三通阀ACV进行前馈控制，前馈控制参数为预设定的标定量。

本实施例的中央控制系统根据脚踏板位置采集模块获取的实际工况数据；中央控制系统根据进气管压力采集模块获取进气管压力。

如图3所示，本实施例天然气发动机无电子节气门进气量控制方法，具体包括以下步骤：

中央控制系统获取实时工况数据，本实施例的中央控制系统包括中央控制器，该中央控制器与脚踏板位置采集模块电连接，其可从脚踏板位置采集模块获取脚踏板位置APP的数据；

中央控制器再对获取的脚踏板位置APP的数据进行判断，在脚踏板位置APP为0时，中央控制器对三通阀ACV进行PID控制，使得输出功与发动机附件功平衡；在脚踏板位置APP不为0时，也就是脚踏板不是位于原来位置时；

中央控制器再读取进气管压力采集模块，获取进气管压力MAP，同时获取废气增压流量控制阀PWM的开度；

中央控制器判断进气管压力MAP与大气压力BaroP的差值，当进气管压力MAP不小于大气压力BaroP时，中央控制系统将三通阀ACV的开度调到最大；

否则，判断进气管压力MAP与标定的进气管压力需求值BoostR的差值；

若进气管压力MAP大于进气管压力需求值BoostR时，判断废气增压流量控制阀PWM的开度是否为0，若为0增大三通阀ACV的开度，否则减小废气增压流量控制阀PWM的开度；

若进气管压力MAP小于进气管压力需求值BoostR时，判断废气增压流量控制阀PWM的开度是否为100％，若为100％减小三通阀ACV的开度，否则增大废气增压流量控制阀PWM的开度；

若进气管压力MAP等于进气管压力需求值BoostR时，不调整。

利用本发明的方法调整后，使天然气发动机不设在电子节气门的情况下，中央控制系统通过实时工况等各数据，能够对增设的三通阀ACV的开度进行前馈控制和反馈控制，使其能够旁通到多余新鲜空气量，使进气管压力与进气管压力需求值相符。

以上所述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、等同一种天然气发动机无电子节气门进气量控制装置及控制方法及其应用方法结构的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。