本發(fā)明涉及天然氣發(fā)動機技術領域，尤其涉及一種天然氣發(fā)動機無電子節(jié)氣門進氣量控制裝置及控制方法。

背景技術：

現(xiàn)有同類技術狀況及其存在的問題和不足：

國內外批量生產(chǎn)的發(fā)動機均為空氣與燃氣預混合需要采用電子節(jié)氣門精確控制新鮮空氣的進氣量由于電控策略對于新鮮空氣量的實時調節(jié)，電子節(jié)氣門不停動作，導致故障率偏高采用電子節(jié)氣門后增加了天然氣發(fā)動機的泵氣損失，使發(fā)動機充氣效率及機械效率下降。

采用當量燃燒路線后，為了獲得更大的EGR率，限制電子節(jié)氣門的工況更多，經(jīng)濟性優(yōu)勢下降，阻礙天然氣發(fā)動機發(fā)展通過控制進氣門開啟關閉時間來控制進氣量的方法機械結構過于復雜，成本較高。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述不足，本發(fā)明所要解決的第一個問題是：提供一種天然氣發(fā)動機無電子節(jié)氣門進氣量控制裝置，該裝置在天然氣發(fā)動機不安裝電子節(jié)氣門的條件下，通過增設的三通閥來精確調整進氣量，從而使機械結構簡單化，發(fā)動機泵氣損失減小。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是：

一種天然氣發(fā)動機無電子節(jié)氣門進氣量控制裝置包括三通閥，所述三通閥包括第一旁通口、第二旁通口和第三旁通口，所述第一旁通口與發(fā)動機中冷后壓力溫度傳感器和燃氣混合器之間的管路連接，所述第二旁通口與空氣濾清器和渦輪增壓器之間的管路連接；廢氣增壓流量控制閥，所述廢氣增壓流量控制閥的進氣口與所述三通閥的所述第三旁通口連接，同時所述廢氣增壓流量控制閥的出氣口與渦輪增壓器和氧傳感器之間的管路連接；中央控制系統(tǒng)，所述中央控制系統(tǒng)分別與所述三通閥和所述廢氣增壓流量控制閥電連接來調整開度。

優(yōu)選方式為，所述中央控制系統(tǒng)包括用于對所述三通閥進行前饋控制的前饋控制模塊，以及用于對所述三通閥進行PID控制的PID控制模塊。

優(yōu)選方式為，所述廢氣增壓流量控制閥的開度作為所述前饋控制的信號。

優(yōu)選方式為，所述中央控制系統(tǒng)包括用于采集腳踏板位置的腳踏板位置采集模塊；以及用于采集進氣管內氣體壓力的進氣管壓力采集模塊。

本發(fā)明所要解決的第二個問題是：提供一種天然氣發(fā)動機無電子節(jié)氣門進氣量的控制方法，該方法通過旁通多余新鮮空氣的方式，來代替電子節(jié)氣門的節(jié)流控制模塊，從而解決了使用電子節(jié)氣門時所存在的問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是：

一種天然氣發(fā)動機無電子節(jié)氣門進氣量的控制方法，中央控制系統(tǒng)獲取實際運行工況數(shù)據(jù)，根據(jù)工況數(shù)據(jù)調整三通閥的開度，所述三通閥與發(fā)動機中冷后壓力溫度傳感器和燃氣混合器之間的管路連接，使多余新鮮空氣被所述三通閥旁通；所述三通閥將旁通的多余新鮮空氣送至空氣濾清器和渦輪增壓器之間的管路內，以及廢氣增壓流量控制閥內。

優(yōu)選方式為，所述中央控制系統(tǒng)根據(jù)獲取的實際工況數(shù)據(jù)，對所述三通閥進行PID控制，PID控制參數(shù)為預設定的標定量。

優(yōu)選方式為，所述中央控制系統(tǒng)根據(jù)所述廢氣增壓流量控制閥的開度，對所述三通閥進行前饋控制，前饋控制參數(shù)為預設定的標定量。

優(yōu)選方式為，所述中央控制系統(tǒng)根據(jù)腳踏板位置采集模塊獲取實際工況數(shù)據(jù)。

優(yōu)選方式為，所述中央控制系統(tǒng)根據(jù)進氣管壓力采集模塊獲取進氣管壓力。

優(yōu)選方式為，包括以下步驟：

中央控制系統(tǒng)獲取腳踏板位置的數(shù)據(jù)；

判斷所述腳踏板位置的數(shù)據(jù)，在所述腳踏板位置為0時，中央控制系統(tǒng)對所述三通閥進行PID控制；

否則獲取進氣管壓力和廢氣增壓流量控制閥的開度；

判斷所述進氣管壓力與大氣壓力的差值，當所述進氣管壓力不小于大氣壓力時，所述中央控制系統(tǒng)將所述三通閥的開度調到最大；

否則，判斷所述進氣管壓力與標定的進氣管壓力需求值的差值；

若所述進氣管壓力大于進氣管壓力需求值時，判斷所述廢氣增壓流量控制閥的開度是否為0，若為0增大所述三通閥的開度，否則減小所述廢氣增壓流量控制閥的開度；

若所述進氣管壓力小于進氣管壓力需求值時，判斷所述廢氣增壓流量控制閥的開度是否為100％，若為100％減小所述三通閥的開度，否則增大所述廢氣增壓流量控制閥的開度；

若所述進氣管壓力等于進氣管壓力需求值時，不調整。

采用上述技術方案后，本發(fā)明的有益效果是：由于本發(fā)明的天然氣發(fā)動機無電子節(jié)氣門進氣量控制裝置及控制方法，其中控制裝置主要增設了三通閥，該三通閥同時與發(fā)動機中冷后溫度傳感器和混合器之間的管路、空氣濾清器和渦輪增壓器之間的管路以及廢氣增壓流量控制閥連通；其中三通閥和廢氣增壓流量控制閥同時與中央控制系統(tǒng)電連接，在中央控制系統(tǒng)的控制下調整開度，來旁通多余新鮮空氣，去代替電子節(jié)氣門的節(jié)流控制。其中控制方法，主要是由中央控制系統(tǒng)根據(jù)實際工況數(shù)據(jù)，調整三通閥和廢氣增壓流量控制閥的開度，使本發(fā)明的天然氣發(fā)動機的進氣量，能夠得到精確調控，也解決了設置電子節(jié)氣門時所帶來的泵氣損失嚴重、機械結構過于復雜、成本較高等等一系列問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明天然氣發(fā)動機無電子節(jié)氣門進氣量控制裝置的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明天然氣發(fā)動機無電子節(jié)氣門進氣量控制裝置的原理框圖；

圖3是本發(fā)明天然氣發(fā)動機無電子節(jié)氣門進氣量控制方法的流程示意圖；

圖中：1—氣瓶、2—高壓濾清器、3—電磁閥、4—減壓器、5—低壓濾清器、6—混合器、7—三通閥、8—空氣濾清器、9—渦輪增壓器、10—發(fā)動機中冷后壓力溫度傳感器、11—廢氣增壓流量控制閥、12—氧傳感器、13—后處理器、14—點火裝置。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1和圖2所示，一種天然氣發(fā)動機無電子節(jié)氣門進氣量控制裝置包括：

三通閥7，三通閥7包括第一旁通口、第二旁通口和第三旁通口，第一旁通口與發(fā)動機中冷后壓力溫度傳感器10和燃氣混合器6之間的管路連接，第二旁通口與空氣濾清器8和渦輪增壓器9之間的管路連接。

廢氣增壓流量控制閥11，廢氣增壓流量控制閥11的進氣口與三通閥7的第三旁通口連接，同時廢氣增壓流量控制閥11的出氣口與渦輪增壓器9和氧傳感器12之間的管路連接.

中央控制系統(tǒng)，中央控制系統(tǒng)分別與三通閥7和廢氣增壓流量控制閥11電連接來調整開度。

如圖2所示，本實施例的中央控制系統(tǒng)包括用于對三通閥7進行前饋控制的前饋控制模塊，以及用于對三通閥7進行PID控制的PID控制模塊。中央控制系統(tǒng)將廢氣增壓流量控制閥11的開度作為前饋控制的信號。使三通閥7的開度，能夠得到精確、及時準確的控制。

如圖2所示，本實施例的中央控制系統(tǒng)包括用于采集腳踏板位置的腳踏板位置采集模塊；以及用于采集進氣管內氣體壓力的進氣管壓力采集模塊。

如圖1所示，本發(fā)明的天然氣發(fā)動機無電子節(jié)氣門進氣量控制裝置的燃氣系統(tǒng)包括氣瓶1、高壓濾清器2，設在高壓濾清器2上的電磁閥3、減壓器4、低壓濾清器5和混合器6，混合器6還與點火裝置14連接；其中混合器6與發(fā)動機中冷后壓力溫度傳感器10通過管路連接，點火裝置14的廢氣排出端與渦輪增壓器9連接，渦輪增壓器9的廢氣側依次與氧傳感器12、后處理器連接13，新鮮空氣側與空氣濾清器8連接和發(fā)動機中冷后壓力溫度傳感器10連接。

本發(fā)明的三通閥7在中央控制系統(tǒng)的控制下，根據(jù)實時工況進行PID控制，根據(jù)廢氣增壓流量控制閥11的開度進行前饋控制，使天然氣發(fā)動機能夠快速的獲取目標進氣量，并達到間隙泵氣損失，提高發(fā)動機機械效率的效果。因此本發(fā)明在不設在電子節(jié)氣門的條件下，也能夠實現(xiàn)節(jié)流控制，而且簡化了機械結構，減小了發(fā)動機泵氣的損失。

綜上所述，本發(fā)明與現(xiàn)有技術中相比取得了以下有益效果：1、取消發(fā)動機電子節(jié)氣門，機械結構簡單了；2、使進氣量的響應迅速更加準確3、在腳踏板迅速回位的工況下，能夠迅速增大三通閥7的開度，旁通掉遲滯的高增壓壓力，有效避免增壓器喘振；4、三通閥7旁通掉的新鮮空氣引回到空氣濾清器后，使得渦輪增壓器9的進口壓力升高，提高發(fā)動機的瞬態(tài)響應性；同時對空氣濾清器8有“反吹”作用，延長空氣濾清器8濾芯的保養(yǎng)周期及使用壽命；5、通過三通閥7動作提高低轉速低負荷時發(fā)動機進氣量，提高發(fā)動機動力輸出及經(jīng)濟性。

如圖3所示，一種天然氣發(fā)動機無電子節(jié)氣門進氣量控制方法中央控制系統(tǒng)獲取實際運行工況數(shù)據(jù)，根據(jù)工況數(shù)據(jù)調整三通閥ACV的開度，三通閥ACV與發(fā)動機中冷后壓力溫度傳感器10和燃氣混合器6之間的管路連接，使多余新鮮空氣被三通閥ACV旁通；三通閥ACV將旁通的多余新鮮空氣送至空氣濾清器8和渦輪增壓器9之間的管路內，以及廢氣增壓流量控制閥PWM內。

本實施例的中央控制系統(tǒng)根據(jù)獲取的實際工況數(shù)據(jù)，對三通閥ACV進行PID控制，PID控制參數(shù)為預設定的標定量。

同時中央控制系統(tǒng)根據(jù)廢氣增壓流量控制閥PWM的開度，對三通閥ACV進行前饋控制，前饋控制參數(shù)為預設定的標定量。

本實施例的中央控制系統(tǒng)根據(jù)腳踏板位置采集模塊獲取的實際工況數(shù)據(jù)；中央控制系統(tǒng)根據(jù)進氣管壓力采集模塊獲取進氣管壓力。

如圖3所示，本實施例天然氣發(fā)動機無電子節(jié)氣門進氣量控制方法，具體包括以下步驟：

中央控制系統(tǒng)獲取實時工況數(shù)據(jù)，本實施例的中央控制系統(tǒng)包括中央控制器，該中央控制器與腳踏板位置采集模塊電連接，其可從腳踏板位置采集模塊獲取腳踏板位置APP的數(shù)據(jù)；

中央控制器再對獲取的腳踏板位置APP的數(shù)據(jù)進行判斷，在腳踏板位置APP為0時，中央控制器對三通閥ACV進行PID控制，使得輸出功與發(fā)動機附件功平衡；在腳踏板位置APP不為0時，也就是腳踏板不是位于原來位置時；

中央控制器再讀取進氣管壓力采集模塊，獲取進氣管壓力MAP，同時獲取廢氣增壓流量控制閥PWM的開度；

中央控制器判斷進氣管壓力MAP與大氣壓力BaroP的差值，當進氣管壓力MAP不小于大氣壓力BaroP時，中央控制系統(tǒng)將三通閥ACV的開度調到最大；

否則，判斷進氣管壓力MAP與標定的進氣管壓力需求值BoostR的差值；

若進氣管壓力MAP大于進氣管壓力需求值BoostR時，判斷廢氣增壓流量控制閥PWM的開度是否為0，若為0增大三通閥ACV的開度，否則減小廢氣增壓流量控制閥PWM的開度；

若進氣管壓力MAP小于進氣管壓力需求值BoostR時，判斷廢氣增壓流量控制閥PWM的開度是否為100％，若為100％減小三通閥ACV的開度，否則增大廢氣增壓流量控制閥PWM的開度；

若進氣管壓力MAP等于進氣管壓力需求值BoostR時，不調整。

利用本發(fā)明的方法調整后，使天然氣發(fā)動機不設在電子節(jié)氣門的情況下，中央控制系統(tǒng)通過實時工況等各數(shù)據(jù)，能夠對增設的三通閥ACV的開度進行前饋控制和反饋控制，使其能夠旁通到多余新鮮空氣量，使進氣管壓力與進氣管壓力需求值相符。

以上所述本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同一種天然氣發(fā)動機無電子節(jié)氣門進氣量控制裝置及控制方法及其應用方法結構的改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。