發動機富氧燃燒氧氣供給控制系統的製作方法
2023-06-24 00:17:46 2
專利名稱：發動機富氧燃燒氧氣供給控制系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於內燃機領域，特別是一種發動機富氧燃燒氧氣供給控 制系統。
背景技術：
近年來，隨著發動機燃燒控制技術發展和排放限制的提高，其要 求更完善的燃燒過程控制，以實現更高的動力性、更佳的經濟性和排 放性能。在發動機的燃燒過程中，燃料只有完全氧化燃燒才能放出全 部熱量。向氣缸中供給充分的燃料比較容易，但向氣缸中供給充分的 氧氣供燃燒用則比較難。所以可以認為決定發動機發出功率大小的主 要因素是氣缸內可供燃燒用的空氣(氧氣)量而不是供油量。因此針 對發動機燃燒的特點增加進入氣缸中的空氣總量中氧氣的含量，既可 以滿足燃油完全燃燒所需的氧氣量要求，同時又不改變發動機排氣量。 在提高發動機動力性及經濟性的同時又不惡化排放，則具有重要的研 究意義。理論分析表明，在進入氣缸內的空氣中增加一定比例的氧氣 時，燃料燃燒的熱值增大，放熱效率提高，進而與相同質量普通空氣 助燃相比，發動機對外做功增加，同時燃料燃燒後生成物中的有害物 質減少，進而可以降低發動機排放所造成的汙染。
目前，國內外針對富氧燃燒進行了很多實驗研究，這些試驗的結 果表明，對於各型號的發動機，在進氣中通入一定比例的氧氣時，都 會存在一個最佳的進氣氧濃度，在這個進氣濃度下，調節發動機的供 油提前角，會使發動機的功率增加而燃油消耗減小，同時在小幅減小
NOx的情況下大幅降低排放物CO、 HC、 PM的排放。因此，設計一種 氧氣供給控制系統以利於發動機富氧燃燒是當前所要解決的任務之
發明內容
本發明的目的在於提供一種發動機富氧燃燒氧氣供給控制系統， 其可實現對發動機氧氣供給系統進行控制，使氧氣與空氣或EGR廢氣混合成最佳比例後進入發動機內完成燃燒工作。
本發明解決上述技術問題是通過以下技術方案實現的 一種發動機富氧燃燒氧氣供給控制系統，包括發動機、制氧裝置，
制氧裝置的氧氣輸出管路與空氣/EGR廢氣的輸出管路共同連通至發
動機進氣總管，其特徵在於在氧氣輸出管路上安裝有減壓閥、調節 閥、單向閥，在發動機進氣總管上安裝有氧氣濃度傳感器、節氣門開 度傳感器，該氧氣濃度傳感器、節氣門開度傳感器分別與電控單元的 第一、第二信號輸入口相連接，該電控單元的第三、第四信號輸入口 分別與發動機轉速檢測裝置及發動機曲軸轉角檢測裝置的信號輸出端 相連接，該電控單元的信號輸出口與調節閥相連接。 而且，所述的減壓閥為不鏽鋼氧氣減壓閥。
而且，所述的減壓閥與調節閥之間的氧氣輸送管路上安裝有氧氣 流量計，該氧氣流量計與電控單元的一信號輸入口相連接。 而且，所述的調節閥為電磁閥或者調流閥。
而且，所述的氧氣輸出管路與空氣/EGR廢氣輸出管路通過三通匯
合併後連通至發動機進氣總管，在三通匯合後的管路上安裝有空氣濾 清器。
本發明的優點和有益效果為
本發動機富氧燃燒氧氣供給控制系統通過將從制氧裝置分離出來
的純氧經各控制閥與空氣或EGR廢氣混合，然後經發動機進氣總管進
入發動機各汽缸完成助燃工作，電控單元根據各傳感器的信號判斷發
動機的工況與狀態，然後根據該工況的MAP值和最佳工作濃度，輸出 控制脈衝信號，控制電磁閥/調流閥在最佳時刻開閉，從而控制氧氣最 佳流量，達到控制進氣氧濃度的目的，使發動機工作在最佳工作狀態， 具有結構簡單、易於安裝、控制精度高等優點。
圖1為本發明氧氣供給控制系統的方框圖。
具體實施例方式
下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描 述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護範圍。
一種發動機富氧燃燒氧氣供給控制系統，包括發動機、制氧裝置，制氧裝置的氧氣輸出管路與空氣/EGR廢氣的輸出管路共同連通至發 動機進氣總管。其創新之處在於在氧氣輸出管路上安裝有減壓閥、
調節閥、單向閥，在發動機進氣總管上安裝有氧氣濃度傳感器、節氣 門開度傳感器，該氧氣濃度傳感器、節氣門開度傳感器分別與電控單 元的第一、第二信號輸入口相連接，該電控單元的第三、第四信號輸 入口分別與發動機轉速檢測裝置及發動機曲軸轉角檢測裝置的信號輸 出端相連接，該電控單元的信號輸出口與調節閥相連接。減壓閥為不 鏽鋼氧氣減壓閥。減壓閥與調節閥之間的氧氣輸送管路上安裝有氧氣 流量計，該氧氣流量計與電控單元的一信號輸入口相連接。調節閥為
電磁閥或者調流閥。氧氣輸出管路與空氣/EGR廢氣輸出管路通過三通 匯合併後連通至發動機進氣總管，在三通匯合後的管路上安裝有空氣 濾清器。
制氧裝置用於純氧的製取，其包括中空纖維膜組件，空氣濾清器 及空氣壓縮機。中空纖維膜組由上萬根乃至數十萬根直徑在50 500 "m的中空纖維並列成束，兩端浸固環氧樹脂，形成膜濾芯，放入一 外殼內。當壓縮空氣通過空心纖維時，由於氧、水蒸氣透過膜的速率 快，形成富氧通入到氧氣管道，而氮氣由於透過膜的速率慢，留在膜 內，而後排放到大氣中。氧氣純度可調節，純度越高，流量越小。此 現場非低溫制氧技術與其它方式相比較，具有分離效率高、省電、佔 空間小、自動化程度高、保養維護周期較長且工作量少、整機壽命長、 準備和啟動時間短等優點。
制氧裝置通過將自然空氣吸入空氣濾清器，經空氣壓縮機加壓後， 送入中空纖維膜組件，由於發動機進氣負壓，在中空纖維膜組件的兩 側形成壓差，在該壓差的作用下氧氣透過中空纖維膜組件進入氧氣輸 出管路，剩下氮氣通過排氮口排入大氣中。
製取的氧氣通過減壓閥降低壓力至接近大氣壓力，方便與空氣或 EGR廢氣更好的混合均勻。減壓閥採用不鏽鋼氧氣減壓閥，這種減壓 閥能夠穩定控制氧氣的壓力並且能夠滿足氧氣流量的要求。另外這種 減壓閥耐氧氣腐蝕，氧氣通過時不會摩擦出火花，避免純氧點燃爆炸。
經過減壓的氧氣經過氧氣流量計，再通過電磁閥或調流閥。電磁 閥或調流閥根據從電控單元傳出的控制信號來調節電磁閥或調流閥的開度，達到控制氧氣流量的目的。電磁閥或調流閥材料為不鏽鋼，以 耐氧氣腐蝕，延長工作壽命。電磁閥或調流閥的開度由控制信號的壓 力值來決定，而開啟的持續時間由該脈衝控制信號的高壓脈衝持續時
間決定。該脈衝控制信號的高壓值最大為12伏，在此電壓下電磁閥或 調流閥開度達到最大，通過的氧氣流量也達到最大。
電控單元(汽車內部系統控制模塊)採用基於MAP(前饋控制)的 開環控制方法，需通過試驗確定發動機不同工況下的最佳氧氣進氣量 確定各種工況下的最佳氧氣濃度值，並將其儲存於電控單元裡。在發 動機運行時，電控單元根據節氣門開度、轉速、氧氣濃度、曲軸轉速 判斷發動機所處工況，據此査詢儲存在電控單元裡的該工況下的最佳 氧氣濃度值與氧氣濃度傳感器的數值比較。若最佳氧氣濃度值大於或 小於氧氣濃度傳感器的數值，則電控單元計算出濃度差距，轉換成電 磁閥/調流閥控制脈衝信號，發送到電磁閥/調流閥，調節其開度，以此 調節通過電磁閥/調流閥的氧氣流量，達到調整進氣氧濃度的目的。氧 氣經過電磁閥/調流閥後至單向閥，單向閥用於防止在發動機某些工況 下的氣體逆流。氧氣通過單向閥後，連接一個三通管，氧氣與空氣或 者EGR廢氣在發動機負壓作用下進行混和，並經過空氣濾清器進入發 動機進氣總管，然後進入發動機燃燒室內完成助燃工作。
權利要求
1.一種發動機富氧燃燒氧氣供給控制系統，包括發動機、制氧裝置，制氧裝置的氧氣輸出管路與空氣/EGR廢氣的輸出管路共同連通至發動機進氣總管，其特徵在於在氧氣輸出管路上安裝有減壓閥、調節閥、單向閥，在發動機進氣總管上安裝有氧氣濃度傳感器、節氣門開度傳感器，該氧氣濃度傳感器、節氣門開度傳感器分別與電控單元的第一、第二信號輸入口相連接，該電控單元的第三、第四信號輸入口分別與發動機轉速檢測裝置及發動機曲軸轉角檢測裝置的信號輸出端相連接，該電控單元的信號輸出口與調節閥相連接。
2. 根據權利要求1所述的發動機富氧燃燒氧氣供給控制系統，其特徵在於所述的減壓閥為不鏽鋼氧氣減壓閥。
3. 根據權利要求1所述的發動機富氧燃燒氧氣供給控制系統，其特徵在於所述的減壓閥與調節閥之間的氧氣輸送管路上安裝有氧氣流量計， 該氧氣流量計與電控單元的一信號輸入口相連接。
4. 根據權利要求1或3所述的發動機富氧燃燒氧氣供給控制系統，其特徵在於所述的調節閥為電磁閥或者調流閥。
5. 根據權利要求1所述的發動機富氧燃燒氧氣供給控制系統，其特徵在於所述的氧氣輸出管路與空氣/EGR廢氣輸出管路通過三通匯合併後連通至發動機進氣總管，在三通匯合後的管路上安裝有空氣濾清器。
全文摘要
本發明涉及一種發動機富氧燃燒氧氣供給控制系統，包括發動機、制氧裝置，其中在氧氣輸出管路上安裝有減壓閥、調節閥、單向閥，在發動機進氣總管上安裝有氧氣濃度傳感器、節氣門開度傳感器，該氧氣濃度傳感器、節氣門開度傳感器分別與電控單元的第一、第二信號輸入口相連接，該電控單元的第三、第四信號輸入口分別與發動機轉速檢測裝置及發動機曲軸轉角檢測裝置的信號輸出端相連接，該電控單元的信號輸出口與調節閥相連接。本發明的電控單元根據各傳感器的信號判斷發動機的工況與狀態，然後根據該工況的MAP值和最佳工作濃度，輸出控制脈衝信號，控制電磁閥/調流閥在最佳時刻開閉，從而控制氧氣最佳流量。
文檔編號F02M25/12GK101526050SQ200910068089
公開日2009年9月9日 申請日期2009年3月11日 優先權日2009年3月11日
發明者衛海橋, 祚 張, 韋 張, 梁興雨, 舒歌群, 睿 韓 申請人:天津大學