一种双燃料发动机的控制系统的制作方法

本发明涉及发动机，具体涉及一种双燃料发动机的控制系统。
背景技术：
所述的双燃料发动机是由柴油和天然气两种燃料共同燃烧做功的一种发动机，其中柴油直喷压燃，然后引燃天然气一起燃烧做功。天然气相对柴油较为便宜，因此希望双燃料发动机在工作过程中，喷射较少的柴油，吸入较多的天然气，让天然气替代柴油的比例提高。传统的双燃料发动机，通常采用比例式混合器来控制空气和天然气的比例。如cn202001119u公开的“一种双燃料发动机油气比例控制装置”，该控制装置包括互相连接的信号采集模块和双燃料发动机电子控制单元(双燃料微控制器)，双燃料微控制器分别与柴油控制系统和天然气控制系统相连，双燃料微控制器根据接收的油门位置信号、柴油发动机的水温信号及天然气压力温度信号，判定柴油发动机的工作状态及进行故障诊断，并根据采集到的柴油发动机的转速信号和原始喷油脉宽信号，将柴油与天然气的比例控制信号分别传输至柴油控制系统和天然气控制系统。该控制装置能够根据柴油发动机不同的工作状态精确控制柴油与天然气比例，从而保证双燃料发动机运行安全平稳，降低燃料消耗量，减少尾气排放。然而随着发动机的负载提高，空气和天然气的流量也同时随着增加，则难以控制柴油和天然气的比例，使天然气的比例达到最大。因此，在柴油和天然气共燃的双燃料发动机中，开发一种可以控制天然气和燃油比例的控制系统及方法是非常必要的。技术实现要素：本发明的目的是提供一种双燃料发动机的控制系统，其能够解决双燃料发动机在各工况下控制天然气和柴油的比例，使天然气的替代率达到较高水平，节省燃料成本。本发明所述的一种双燃料发动机的控制系统，包括与发动机缸体连接相通的进气装置和燃油喷射装置、与燃油喷射装置和进气装置电连接的控制装置、设在发动机上的转速信号采集器件，其特征是：所述进气装置包括混合器、经调压阀和电子节气门与所述混合器连接相通的燃气滤清器，还包括与所述混合器连接相通的空气滤清器和涡轮增压器、与涡轮增压器的压气机连接相通的中冷器，该中冷器与发动机的进气歧管连接相通，所述进气歧管与发动机的各气缸相通，各气缸排出的废气与所述涡轮增压器的涡轮机连接相通；所述燃油喷射装置包括高压燃油泵、与高压燃油泵连接相通的喷油器，所述喷油器安装在发动机的气缸上；还包括通过油门拉杆与所述高压燃油泵连接的执行器。进一步，所述控制装置包括微机控制器和与其连接的显示器，所述执行器、电子节气门和转速信号采集器件分别与所述微机控制器电连接。进一步，所述转速信号采集器件为转速传感器，该转速传感器安装在与发动机曲轴配合连接的飞轮上。发动机运行时，天然气通过燃气滤清器过滤后进入调压阀，天然气调压后进入到电子节气门，然后进入到混合器，空气进入到空气滤清器，然后进入到混合器，空气和天然气在混合器里面混合后进入到涡轮增压器，混合气经过增压器增压后进入到中冷器冷却，混合气冷却后进入到进气歧管，再分别进入各个气缸。柴油经过高压燃油泵后进入喷油器，高压燃油从喷油器喷入气缸压燃，引燃天然气燃烧，柴油、天然气在气缸内燃烧产生高压高温气体做功。微控制器通过转速传感器测量发动机的转速，通过执行器的开度测量燃油泵的油门位置，控制器根据发动机的转速和燃油泵油门位置，控制电子节气门的开度，进而可以控制天然气和柴油的比例。本发明的有益技术效果：由于采用了上述技术方案，使得双燃料发动机在不同转速和不同负载时能够控制天然气和燃油的比例，尽可能提高天然气的比例，降低柴油的比例，降低发动机的燃料成本，同时也可以降低发动机排放。附图说明图1是本发明的结构示意框图。图中：1－燃气滤清器，2－调压阀，3－电子节气门，4－空气滤清器，5－混合器，6－涡轮增压器，7－中冷器，8－进气歧管，9－气缸，10－喷油器，11－高压燃油泵，110－油门拉杆，12－执行器，13－飞轮，14－转速传感器，15－微控制器，16－显示器。具体实施方式为进一步阐述本发明的结构和功能，以下结合附图和优选的实施例对本发明作详细说明，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。参见图1所示的一种双燃料发动机的控制系统，包括与发动机缸体连接相通的进气装置和燃油喷射装置、与燃油喷射装置和进气装置电连接的控制装置、设在发动机上的转速信号采集器件，其特征是：所述进气装置包括混合器5、经调压阀2和电子节气门3与所述混合器5连接相通的燃气滤清器1，还包括与所述混合器5连接相通的空气滤清器4和涡轮增压器6、与涡轮增压器6的压气机连接相通的中冷器7，该中冷器与发动机的进气歧管8连接相通，所述进气歧管8与发动机的各气缸9相通，各气缸9排出的废气与所述涡轮增压器6的涡轮机连接相通；所述燃油喷射装置包括高压燃油泵11、与高压燃油泵连接相通的喷油器10，所述喷油器10安装在发动机的气缸9上；还包括通过油门拉杆110与所述高压燃油泵连接的执行器12。所述控制装置包括微机控制器15和与其连接的显示器16，所述执行器12、电子节气门3和转速信号采集器件分别与所述微机控制器15电连接。所述转速信号采集器件为转速传感器14，该转速传感器14安装在与发动机曲轴配合连接的飞轮13上。本发明的工作原理：发动机运行时，天然气通过燃气滤清器1过滤后进入调压阀2，天然气调压后进入到电子节气门3，然后进入到混合器5；空气进入到空气滤清器4，然后进入到混合器5；空气和天然气在混合器5里面混合后进入到涡轮增压器6，混合气经过增压器增压后进入到中冷器7冷却，混合气冷却后进入到进气歧管8，再分别进入各个气缸9。柴油经过高压燃油泵11后进入喷油器10，高压燃油从喷油器10喷入气缸9压燃，引燃天然气燃烧，柴油、天然气在气缸内燃烧产生高压高温气体对外做功。在发动机不同的负载下，微控制器15通过转速传感器14测量发动机的转速，通过执行器12的开度测量高压燃油泵11的油门位置，执行器12的开度为0-100％，开度越大，代表油门位置越大，高压燃油泵11的供油量越大，微控制器15(即ecu)根据发动机的转速和燃油泵油门位置计算出点子节气门3的开度，节气门3的开度为0-100％，开度越大，天然气流量越大，微控制器15输出信号给电子节气门3进而控制电子节气门3开度，进而可以控制天然气和柴油的比例。本发明的调试和控制说明：发动机运行时，微控制器15有两种运行模式，手动模式和自动模式，在手动模式下，电子节气门3的开度靠控制器15手动输入来控制。在自动模式下，电子节气门3的开度由微控制器15自动控制，微控制器15根据发动机转速和油门位置信号来控制。手动模式主要用于发动机调试阶段，发动机调试好了微控制器15切换到自动模式。用qta3240双燃料发动机举例说明发动机的调试过程。qta3240双燃料发动机参数：缸径170mm，行程195mm,排量53l，v型12缸，怠速700r/min，额定转速1500r/min，额定功率1600kw。qta3240双燃料发动机调试时，在显示器16上切换到手动模式，起动发动机，通过显示器16将发动机转速设定为额定转速1500r/min，通过测功机控制发动机输出功率，分别控制发动机功率为额定功率的0％，25％，50％，75％，100％，即0kw，400kw，800kw，1200kw，1600kw。在发动机输出功率为0kw时，在显示器16上手动输入电子节气门3的开度，电子节气门3的开度为0-100％，调试时输入电子节气门3的开度从小到大逐步加大，电子节气门3的开度越大，天然气的流量也越大，在相同的负载下，天然气的消耗流量越大，柴油的消耗量就越小，通过电子节气门3的开度调整控制天然气和柴油的比值。通过输入电子节气门3的开度逐步加大，天然气流量逐步加大，柴油流量逐步减小，当电子节气门3的开度增加到某个值时，柴油流量变的很小，柴油流量不容易在缸内压燃，发动机转速开始波动不稳定，此时要逐步减小电子节气门3的开度，直到发动机转速稳定为止，此时记录电子节气门3的开度为m1，执行器12的开度为l1。在25％，50％，75％，100％负载(即400kw，800kw，1200kw，1600kw)时，用相同的方向调试，记录电子节气门3的开度分别为m2，m3，m4，m5，执行器12的开度为l2，l3，l4，l5。在显示器16上有两个表，表1表示转速、执行器12的开度以及电子节气门3的开度的单位和取值范围，表2表示发动机在不同转速和不同执行器12开度的时候的电子节气门3的开度，在表2上填写调试时的转速(x)1500，执行器12开度(y)m1、m2、m3、m4、m5,电子节气门开度(z)l1、l2、l3、l4、l5。表1转速(r/min)x0-10000执行器开度(％)y0-100电子节气门开度(％)z0-100表2调试结束后，在显示器16上设置为自动模式，自动模式下，电子节气门3的开度是自动控制的，电子节气门3根据表2的数据通过插值法来控制开度，进而控制天然气和柴油的比例，达到最佳的燃油替代率。需要说明的是，发动机用于发电机组时，转速是固定转速，只需要在额定转速下调试，当发动机用于其它用途是，发动机转速是变化的，这时需要调试设置多个转速点。当前第1页12