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专利号: 2020104339956
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种单缸柴油机掺烧气态甲醇燃料的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1、甲醇控制单元(7)根据油门开度、转速和排气温度判断柴油机是否在工作区域间;若在工作区域间内,则开始掺烧甲醇;若不在工作区域间内则不掺烧甲醇,单缸柴油机仅以纯柴油模式运行;

步骤2、基于转速-排气温度-甲醇掺烧比策略图,根据此时的转速和排气温度得到最大掺烧比αmax1;基于转速-功率-甲醇掺烧比策略图,根据此时的转速和功率得到最大掺烧比αmax2,对所得到的两次最大掺烧比进行修正得到最佳掺烧比αw;修正的方法为αw=min(αmax1,αmax2),其中,αmax1是根据转速-排气温度甲醇掺烧比策略图得到的最大掺烧比,αmax2是根据转速-功率掺烧比策略图到的最大掺烧比;

步骤3、通过甲醇控制单元(7)调节电控双开半圆阀(2)的开度,实现最佳掺烧比αw。

2.根据权利要求1所述的一种单缸柴油机掺烧气态甲醇燃料的控制方法,其特征在于,所述转速-排气温度-甲醇掺烧比策略图的绘制方法为:S1.1,通过单缸柴油机台架实验,采集单缸柴油机正常运行范围的工况点,记录单缸柴油机所有正常运行下的工况点所对应的转速和温度;对工况点进行框选,形成单缸柴油机的转速-排气温度图;

S1.2,对于S1中得到的单缸柴油机的转速-排气温度图进行区域划分,划分的依据是:当t

0%;

当twmin

当t1

当t2

当t3

当t4

当twmax

其中,t排气温度,n是转速,nwmin为单缸柴油机掺烧甲醇的最低转速;twmin为掺烧甲醇的最低排气温度;nwmax为掺烧甲醇的最高转速,twmax为掺烧甲醇的最高排气温度,nmax为为单缸柴油机的最高转速,tmax为为单缸柴油机的最高的排气温度,n1、n2、n3、n4分别是转速,且n3为最大扭矩点转速、n2=(n3+nwmin)/2、n1=(n2+nwmin)/2、n4=(n3+nwmax)/2;t1、t2、t3、t4分别是温度,且t3为最大扭矩点温度、t1=(t2+twmin)/2、t2=(t3+twmin)/2、t4=(t3+twmax)/2。

3.根据权利要求1所述的一种单缸柴油机掺烧气态甲醇燃料的控制方法,其特征在于,所述转速-功率-甲醇掺烧比策略图的绘制方法为:S2.1,根据单缸柴油机的功率和转速绘制单缸柴油机功率-转速图;

S2.2,对于S2.1中得到的单缸柴油机功率-转速图进行区域划分,划分的依据是:当n

当nwmin

当n1

当n2

当n3

当n4

当nwmax

其中,pwmin为掺烧甲醇的最低功率,pwmax为掺烧甲醇的最高功率,pmax为单缸柴油机的最高功率。

4.一种用于实现权利要求1-3中任意一项权利要求所述的单缸柴油机掺烧气态甲醇燃料控制方法的系统,其特征在于,包括设置在进气管(1)上的甲醇管道(3)和进气管压差传感器(8),所述甲醇管道(3)上装有电控双开半圆阀(2),所述电控双开半圆阀(2)和进气管压差传感器(8)均与甲醇控制单元(7)之间信号连接,进气管压差传感器(8)用于测量柴油机进气道中的压力,所述甲醇控制单元(7)还分别连接油门位置传感器(4)、排气温度传感器(5)和转速传感器(6),所述甲醇控制单元(7)根据采集的油门开度、排气温度、转速和柴油机进气道压力,控制电控双开半圆阀(2)的开合进而调节甲醇的掺烧比α。

5.根据权利要求4所述的一种单缸柴油机掺烧气态甲醇燃料的控制系统,其特征在于,所述电控双开半圆阀(2)包括2个相对设置的半圆挡片(12),在每个半圆挡片(12)相同侧端部固定装有齿轮(14),两个齿轮(14)相互啮合;其中一个齿轮(14)与步进电机(13)输出轴上的齿轮啮合,通过步进电机(13)带动2个半圆挡片(12)相向或者反向转动,最终实现对电控双开半圆阀(2)开度的调节。

6.根据权利要求4所述的一种单缸柴油机掺烧气态甲醇燃料的控制系统,其特征在于,进气管压差传感器(8)包括沿进气管(1)的侧壁面设置的橡胶膜片(11),橡胶膜片(11)的上表面通过运动块(10)连接霍尔元件(9);霍尔元件(9)通过数据线连接甲醇控制单元(7);当柴油机运行时,由于橡胶膜片(11)上下表面的压力差,橡胶膜片(11)发生形变,带动运动块(10)上下移动,霍尔元件(9)将运动块(10)的位移信号转化为电势差并输入甲醇控制单元(7),甲醇控制单元(7)根据电势差计算出柴油机进气道中的压力Pj。

7.根据权利要求4所述的一种单缸柴油机掺烧气态甲醇燃料的控制系统,其特征在于,所述甲醇的掺烧比α与电控双开半圆阀(2)的开度的关系表示为: 其中,甲醇的流量 C为流量系数,θ为电控双开半圆阀2的开度

角,r为管道的半径,Pj是柴油机进气道中的压力,Tw是甲醇管道3中的温度,Px为甲醇管道3中气态甲醇的压力,Md为柴油的消耗。