[发明专利]一种掺氢实现内燃机全节气门运行的装置及方法

摘要

本发明提供一种掺氢实现内燃机全节气门运行的装置及控制方法，具体内容涉及稀薄燃烧、燃料控制与全节气门燃烧技术。该系统在保留内燃机本体全部零件的基础上增加了一套燃烧信息反馈装置及一台燃烧电控单元。燃烧电控单元可在内燃机运行时控制节气门保持全开，并通过调整燃料喷射脉宽使实际转矩与目标转矩相同，通过调整氢气喷射脉宽，控制内燃机循环变动，从而实使内燃机能够在部分负荷下以节气门全开状态稳定运行，消除了节气门处的节流损失，有效提高了内燃机热效率。

主权项

一种掺氢实现内燃机全节气门运行的装置,该装置包括内燃机(1)、原机喷油器(2)、火花塞(4)、原机电控单元(6)及电子节气门(8)和一个氢气喷嘴(3)；该装置还包括一个燃烧电控单元(7)和缸压传感器(5)；燃烧电控单元(7)与原机电控单元(6)连接，获得目标转矩信号(a)、实际转矩信号(b)、凸轮轴位置信号(c)、曲轴位置信号(d)、原机点火信号(j)；所述的燃烧电控单元(7)与火花塞(4)相连接并通过发出点火信号(f)控制点火角；所述的燃烧电控单元(7)与氢气喷嘴(3)相连接并通过发出氢气喷射信号(g)控制氢气喷射脉宽；所述的燃烧电控单元(7)与原机喷油器(2)相连接并通过发出燃料喷射信号(h)控制基础燃料喷射脉宽；所述的燃烧电控单元(7)与电子节气门(8)相连接并通过发出节气门控制信号(n)控制节气门开度；所述的燃烧电控单元(7)与缸压传感器(5)相连接获得缸压信号(e)；其特征在于：1)燃烧电控单元(7)在内燃机运行时通过发出控制信号(n)使电子节气门(8)处于全开状态；2)燃烧电控单元(7)根据目标转矩信号(a)和实际转矩信号(b)发出燃料喷射信号(h)控制原机喷油器(2)的喷射脉宽，当目标转矩低于实际转矩时，燃烧电控单元(7)通过发出燃料喷射信号(h)降低原机喷油器(2)的喷射脉宽，从而使内燃机转矩降低，直至实际转矩与目标转矩相同；当目标转矩等于实际转矩时，燃烧电控单元(7)通过发出燃料喷射信号(h)保持原机喷油器(2)的喷射脉宽不变；当目标转矩大于实际转矩时，燃烧电控单元(7)通过发出燃料喷射信号(h)增加原机喷油器(2)的喷射脉宽，从而使内燃机转矩增加，直至实际转矩与目标转矩相同；3)在调整原机喷油器(2)的喷射脉宽过程中，燃烧电控单元(7)同时根据缸压传感器(5)传送的缸压信号(e)及从原机电控单元(6)获得的凸轮轴位置信号(c)及曲轴位置信号(d)计算平均指示压力的循环变动系数CoVimep，并根据CoVimep的计算结果通过发出氢气喷射信号(g)控制氢气喷嘴(3)的喷射脉宽，当CoVimep小于或等于10％时，燃烧电控单元(7)通过发出氢气喷射信号(g)使氢气喷嘴(3)的喷射脉宽保持不变；当CoVimep大于10％时，燃烧电控单元(7)通过发出氢气喷射信号(g)使氢气喷嘴(3)的喷射脉宽逐渐增加，直至CoVimep小于或等于10％；4)燃烧电控单元(7)根据从原机电控单元(6)获得的原机点火信号(j)发出点火信号(f)使火花塞(4)跳火，并使点火角与原机相同；Pi,N＝∫PdV                                  公式(2)公式(1)中，P为从缸压传感器(5)获得的缸压，Pi,N为第N个循环的平均指示有效压力，为自第一个循环起M个循环内平均指示有效压力的均值，第一个循环即燃烧电控单元(7)对燃料喷射信号(h)开始进行调整的第一个循环，设置M不小于100；内燃机缸内容积V与曲轴转角的关系在燃烧电控单元(7)中根据内燃机本体结构预先设置，燃烧电控单元(7)根据凸轮轴位置信号(c)判定活塞上止点位置，根据曲轴位置信号(d)判定活塞与曲轴转角的关系，进而使燃烧电控单元能够依据内燃机基础运动学原理计算V随曲轴转角的变化。