[发明专利]一种气体燃料发动机燃气喷射装置及控制方法

说明书

本发明提供的是一种气体燃料发动机（包括双燃料发动机和气体机）燃气喷射装置及控制方法。控制系统由主控制器、CAN总线、多级燃气喷射装置组成；多级燃气喷射装置包括CAN收发器、MCU、电磁阀驱动、电磁阀组，多级燃气喷射装置采用CAN收发器、MCU、电磁阀驱动、电磁阀组集成一体的结构，电磁阀组内设置多个独立控制的小流量电磁阀；控制方法采用分布式控制方式。本发明不仅可以兼顾发动机启动和小负荷运行时燃气的小流量精确控制，又可以通过每个电磁阀组中的多个小流量电磁阀联合喷射满足高负荷运行时燃气的大流量要求，能改善发动机的经济性和排放性能，并且结构紧凑，控制灵活可靠，抗干扰强，可降低成本。

技术领域

本发明涉及一种气体燃料发动机，具体涉及气体燃料发动机的燃气喷射装置，本发明也涉及一种气体燃料发动机燃气喷射装置的控制方法。

背景技术

发展内燃机替代燃料是实现其节能减排非常有效的手段之一，对解决越来越严峻的石油危机和环境污染状况有很大作用。气体燃料（如天然气、石油气），具有燃烧清洁、热值大等优点，尤其是天然气因其储量丰富而成为未来内燃机替代燃料的首选。但是目前内燃机的种类繁多，型号功率相差甚远，在不同类型内燃机基础上开发或改造为气体燃料发动机时，所配备的气体燃料喷射器的要求也就相差很大，不可能根据不同发动机的需求单独配置相应的气体燃料喷射器，而喷射器的参数和安装位置又会对发动机的使用性能造成很大影响，当喷射器过小的燃料喷射量范围无法满足发动机大功率的功率运行要求，特别是采用歧管多点喷射时无法满足燃气喷射的及时性；当喷射器过大的燃料喷射量范围会使启喷燃料量过大，特别是大功率柴油机，配套的都是大流量喷射器，发动机在低负荷运行时，使得燃料喷射量不精确，造成燃料的浪费以及动力性、经济性和排放性能下降；目前，发动机厂家或发动机的改造单位为了满足大功率气体发动机燃气供应量要求，多是为每缸安装多个小流量喷射器并且单独控制每个小流量电磁阀，但是喷射器的数量受歧管结构尺寸限制，而远离进气管安装会导致变工况喷气响应速度下降，而且多个小流量喷射器向各缸供给燃气也会使控制难度和系统的不可靠性增加，还会产生电磁干扰，导致系统工作不稳定。

发明内容

本发明提供一种气体燃料发动机燃气喷射装置及控制方法，用以解决在不同功率范围的内燃机基础上进行气体燃料发动机研发和改造过程中，喷射器性能匹配问题和喷射控制难度大、可靠性低的问题。本发明的目的是这样实现的：一种气体燃料发动机燃气喷射装置，它包括主控制器（2）、CAN总线（3）、活塞位置传感器（10）和至少六组多级燃气喷射装置（4），所述的主控制器（2）由主MCU（1）和主控制器CAN收发器（9）组成，主MCU（1）通过主控制器CAN收发器（9）连接在CAN总线（3）上；所述的多级燃气喷射装置（4）由电磁阀组（5）、电磁阀驱动装置（6）、分控制器MCU（7）和分控制器CAN收发器（8）组成；电磁阀组（5）由多个独立控制的小流量电磁阀组成，每个小流量电磁阀受控于电磁阀驱动装置（6），电磁阀驱动装置（6）受控于分控制器MCU（7），分控制器MCU（7）通过分控制器CAN收发器（8）连接在CAN总线（3），活塞位置传感器（10）的信号输出端连接在主MCU（1）的一个信号输入端上。

基于一种气体燃料发动机燃气喷射装置的控制方法为：控制系统采用分布式控制，六个次级MCU（7）分别独立控制6个电池阀组（5）。工作时主控制器（2）对活塞位置传感器（10）的信号进行采集处理与分析计算，主MCU（1）根据采集的信息计算下一时刻的供气气缸、喷气正时和喷气脉宽，经CAN收发器（8）过滤信号后分别对六个多级燃气喷射装置（4）进行控制，从而给六缸柴油机的六个缸进行燃气供给，主控制器（2）与多级燃气喷射装置（4）通过CAN总线（3）进行通信。