CN103470383A - 一种柴油发动机双燃料改装燃料供给量的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种柴油发动机双燃料改装燃料供给量的确定方法，其特征在于：当所述柴油发动机在加速及大负荷工况时，天然气的供给量按等热值计算方法进行计算，发当所述柴油发动机处于正常巡航状态时，以等空气消耗量计算方法进行天然气供给量的计算；利用本发明专利可以根据发动机纯柴油模式下的万有特性数据进行双燃料工作模式下柴油供给量和天然气供给量的MAP数据计算，解决了柴油发动机进行双燃料改装的离线标定关键问题。
Description
技术领域
本发明涉及柴油发动机技术领域，特别是一种柴油发动机双燃料改装燃料供给量的确定方法。
背景技术
在用柴油发动机进行柴油-天然气（CNG/LNG）双燃料改装的关键技术是如何确定改装后发动机在各种不同工况下的柴油引燃量和天然气供给量，使得改装后的发动机在各种不同工况下能保证动力性没有明显下降的情况下，显示其优越的经济性和尾气排放性能。
目前已有的关于柴油发动机进行柴油-天然气（CNG/LNG）改装技术主要关注双燃料改装***整体方案以及各控制***的实现，没有针对***最为核心的不同工况下柴油引燃量和天然气供给量的数据确定方法进行有效阐述。
大城市空气中的PM2.5微细颗粒的最主要来源是汽车尾气，尤其是柴油汽车的尾气，机动车污染已经成为大气环境污染中最突出、最紧迫的问题之一。天燃气作为清洁能源，能使汽车的尾气污染物的排放较柴油车有大幅降低，除了推广纯天然气发动机汽车外，对在用存量巨大的柴油发动机进行柴油━天然气双燃料技术改装是治理城市大气污染的有效措施之一。
车用天然气主要以压缩天然气CNG和液化天然气LNG两种形式储存。虽然有储存方式上的差别，但对最终都以不同压力状态下的天然气气体方式进入气缸，在天然气供给量的确定方面面临相同的问题。
柴油发动机进行柴油-天然气双燃料改装的本质就是对发动机在燃料发生变化后，对原发动机进行重新标定匹配，其核心问题在于能否精确地计算、控制好柴油引燃量和天然气供给量，使发动机在各种不同工况下能保证动力性没有明显下降，并获得最佳的经济性能和排放性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种柴油发动机双燃料改装燃料供给量的确定方法，能保证发动机在各种不同工况下能保证动力性没有明显下降，并获得较佳的经济性和排放性能。
本发明采用以下方案实现：一种柴油发动机双燃料改装燃料供给量的确定方法，其特征在于：当所述柴油发动机在加速及大负荷工况时，天然气的供给量按等热值计算方法进行计算，发当所述柴油发动机处于正常巡航状态时，以等空气消耗量计算方法进行天然气供给量的计算；
所述等热值计算方法即双燃料状态下，以燃料产生的总热值保持不变为原则，所述天然气的供给量：Qn=Qc×k×42500/48000=0.8854k˙Qc；
所述等空气消耗量计算方法即纯柴油模式下，单缸每工作循环的供天然气燃烧所消耗空气量Qa=(Qc-Qd)/λ d =k×Qc/λ d ；天然气的供给量: Qn=q k ×Qa×λ n ；
其中，空气流量修正系数q k = 0.9，天然气的理论空燃比λ n =17.2，柴油的理论空燃比λ d =14.3，柴油低热值为42500KJ/Kg,天然气低热值为48000KJ/Kg；发动机气缸数为C，在发动机某工况下，发动机的转速S(rad/min)，单燃料状态下柴油油耗量Qs（Kg/H），此刻天然气的目标替代率设定为k, 则纯柴油模式下，单缸每工作循环的柴油供给量Qc(g/循环˙缸)计算：Qc=(1000Qs/60)/[C×(S/2)]=100˙Qs/(3˙C˙S)；柴油的引燃量：Qd=Qc×(1-k)。
本发明发动机在加速及大负荷工况时，天然气的供给量按等热值计算方法进行计算，发动机的动力性得以保证；正常巡航状态时，以等空气消耗量计算方法进行天然气供给量的计算，以突显双燃料发动机的显著经济性。采用电控***对柴油发动机进行柴油-天然气双燃料改装是目前主流的技术方案，计算并确认ECU内部的柴油供给量和天然气供给量的MAP数据是最为关键的***参数。对于在用汽车柴油发动机的双燃料改装，不可能对每一种发动机进行试验室发动机台架标定试验，利用本发明专利可以根据发动机纯柴油模式下的万有特性数据进行双燃料工作模式下柴油供给量和天然气供给量的MAP数据计算，解决了发动机离线标定关键问题。
具体实施方式
本实施例提供一种柴油发动机双燃料改装燃料供给量的确定方法，其特征在于：当所述柴油发动机在加速及大负荷工况时，天然气的供给量按等热值计算方法进行计算，发当所述柴油发动机处于正常巡航状态时，以等空气消耗量计算方法进行天然气供给量的计算；
所述等热值计算方法即双燃料状态下，以燃料产生的总热值保持不变为原则，所述天然气的供给量：Qn=Qc×k×42500/48000=0.8854k˙Qc；
所述等空气消耗量计算方法即纯柴油模式下，单缸每工作循环的供天然气燃烧所消耗空气量Qa=(Qc-Qd)/λ d =k×Qc/λ d ；天然气的供给量: Qn=q k ×Qa×λ n ；
其中，空气流量修正系数q k = 0.9，天然气的理论空燃比λ n =17.2，柴油的理论空燃比λ d =14.3，柴油低热值为42500KJ/Kg,天然气低热值为48000KJ/Kg；发动机气缸数为C，在发动机某工况下，发动机的转速S(rad/min)，单燃料状态下柴油油耗量Qs（Kg/H），此刻天然气的目标替代率设定为k，则纯柴油模式下，单缸每工作循环的柴油供给量Qc(g/循环˙缸)计算：
Qc=(1000Qs/60)/[C×(S/2)]=100˙Qs/(3˙C˙S)；
天然气的供给量:Qn= Qa×λ n ；而对于天然气在进气管供给方式，由于天然气的供给，空气流量受之影响而减小，需要流量修正系数q k ,一般取0.9。因此，天然气的供给量:Qn=q k ×Qa×λ n 。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (1)
1.一种柴油发动机双燃料改装燃料供给量的确定方法，其特征在于：当所述柴油发动机在加速及大负荷工况时，天然气的供给量按等热值计算方法进行计算，当所述柴油发动机处于正常巡航状态时，以等空气消耗量计算方法进行天然气供给量的计算；
所述等热值计算方法即双燃料状态下，以燃料产生的总热值保持不变为原则，所述天然气的供给量：Qn=Qc×k×42500/48000=0.8854k˙Qc；
所述等空气消耗量计算方法即纯柴油模式下，单缸每工作循环的供天然气燃烧所消耗空气量Qa=(Qc-Qd)/λ d =k×Qc/λ d ；天然气的供给量: Qn=q k ×Qa×λ n ；
其中，空气流量修正系数q k = 0.9，天然气的理论空燃比λ n =17.2；
柴油的理论空燃比λ d =14.3，柴油低热值为42500KJ/Kg，天然气低热值为48000KJ/Kg；发动机气缸数为C，在发动机某工况下，发动机的转速S(rad/min)，单燃料状态下柴油油耗量Qs（Kg/H），此刻天然气的目标替代率设定为k,
则纯柴油模式下，单缸每工作循环的柴油供给量Qc(g/循环˙缸)计算：
Qc=(1000Qs/60)/[C×(S/2)]=100˙Qs/(3˙C˙S)；
柴油的引燃量：Qd=Qc×(1-k)。
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