專利名稱：內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃發(fā)動機節(jié)能減排機制，具體而言是涉及一種使普通內(nèi)燃發(fā)動機在不改變發(fā)動機結(jié)構(gòu)的條件下實現(xiàn)稀薄燃燒的節(jié)能減排機制。
背景技術(shù)：
隨著儲量有限的化石燃料日漸枯竭，人類正面臨著石油危機的挑戰(zhàn)。在日常生活中，人們對燃油的依賴日益增加而油價又不斷飆升，同時還有隨之而來的與燃油消耗增加所并存的空氣污染問題。在這種情況下，消費者迫切渴望減少燃料開支，政府迫切希望節(jié)能及解決環(huán)保問題。為適應這種社會需要，形形色色的節(jié)能減排產(chǎn)品應運而生。單以汽車節(jié) 能減排產(chǎn)品而論，就有眾多的節(jié)能減排產(chǎn)品和發(fā)明相繼出現(xiàn)。但是，迄今為止，這些上市的汽車節(jié)能減排產(chǎn)品，不管是燃料磁化式的，還是燃燒補氣式、增強點火式、改善燃料燃燒性質(zhì)式、助燃式、機械性能改進和機械性能恢復式的等等，節(jié)油和減排作用都沒有能夠真正滿足顧客的要求，效果不彰。究其原因，主要有以下幾點(1)多為利用單一效應，作用有限；所利用的效應或原理本身效果就有限；(3)有些產(chǎn)品即使也采取了某種節(jié)能或增效措施但其實并沒有實現(xiàn)良好的供油燃燒優(yōu)化控制，或者有想通過附加電腦改進電子控制來達到節(jié)油目的卻沒有配加良好的節(jié)能增效裝置來提升動力系統(tǒng)的性能。鑒于這種現(xiàn)狀，深入研發(fā)完善高效的相關(guān)技術(shù)，無疑是當今面對能源危機形勢的一種迫切需要。不難理解，達到節(jié)油減排目的最好的方案就是盡可能地實現(xiàn)稀薄燃燒，這方面已經(jīng)比較成熟的就是稀燃發(fā)動機技術(shù)，稀燃發(fā)動機技術(shù)在國際上經(jīng)過近些年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)空燃比高達65 1的超稀薄燃燒。但是這種稀燃發(fā)動機是經(jīng)過特殊設計的發(fā)動機結(jié)構(gòu)，與目前大量存在的普通發(fā)動機結(jié)構(gòu)不同，如何在不改變普通發(fā)動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的情況下高效實現(xiàn)稀薄燃燒甚至超稀薄燃燒是亟需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種不改變普通內(nèi)燃發(fā)動機結(jié)構(gòu)的情況下實現(xiàn)稀薄燃燒的節(jié)能減排機制。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制，該內(nèi)燃動力系統(tǒng)包括內(nèi)燃發(fā)動機，內(nèi)燃發(fā)動機具有至少一個進氣管道，至少一個排氣管道，至少一個汽缸，并且汽缸通過燃料管道與燃料供應裝置相連；本發(fā)明的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制還包括與內(nèi)燃發(fā)動機相連、用于控制所述內(nèi)燃發(fā)動機運行的發(fā)動機電腦；與所述內(nèi)燃發(fā)動機相連、用于為所述內(nèi)燃發(fā)動機創(chuàng)造其實現(xiàn)稀薄燃燒所需條件的稀燃助推系統(tǒng)；包括與所述發(fā)動機電腦相連、用于改變發(fā)動機電腦對內(nèi)燃發(fā)動機的控制命令以使內(nèi)燃動力系統(tǒng)在加裝所述稀燃助推系統(tǒng)而性能得到提升后有效實施稀薄燃燒的優(yōu)化電子控制模塊；以及安裝在所述內(nèi)燃動力系統(tǒng)上的內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器和至少一個入口傳感器，所述內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器和入口傳感器將檢測到的信息傳輸給所述發(fā)動機電腦和所述優(yōu)化電子控制模塊兩者或其之一。本發(fā)明的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制使普通內(nèi)燃發(fā)動機在不改變結(jié)構(gòu)的情況下成功實現(xiàn)稀薄燃燒甚至是超稀薄燃燒。其采用的稀燃助推系統(tǒng)能夠有效提高燃燒物的能質(zhì)t匕，降低汽缸中燃燒物燃點，提高燃料的易燃性能，提高燃燒傳播速度，提高燃料燃燒效率，以及改善燃料性能，為普通內(nèi)燃發(fā)動機實施稀薄燃燒創(chuàng)造條件，在節(jié)約能源的同時能夠大大提升動力系統(tǒng)的性能。其采用的優(yōu)化電子控制模塊能夠影響發(fā)動機電腦的運行，使內(nèi)燃動力系統(tǒng)在加裝稀燃助推系統(tǒng)的情況下實現(xiàn)優(yōu)化控制而正常工作在稀燃狀態(tài)。優(yōu)化電子控制模塊與所述內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器、入口傳感器和發(fā)動機電腦相連，所述優(yōu)化電子控制模塊接收所述內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器、入口傳感器的信號并據(jù)以判斷發(fā)動機的運行狀況，同時截取所述發(fā)動機電腦發(fā)出的燃料噴射指令，根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動機的實時運行狀況對發(fā)動機電腦發(fā)出的燃料噴射指令進行干預，使所述內(nèi)燃發(fā)動機在稀燃助推系統(tǒng)作用的情況下工作在稀燃狀態(tài)。所述優(yōu)化電子控制模塊在截取所述發(fā)動機電腦發(fā)出的燃料噴射指令，根據(jù)內(nèi)燃發(fā)·動機的實時運行狀況對發(fā)動機電腦發(fā)出的燃料噴射指令進行干預的同時，還依據(jù)其內(nèi)設置的數(shù)學模型對所述內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器和入口傳感器的信息進行相應處理，以優(yōu)化發(fā)動機電腦的運作。優(yōu)化電子控制模塊與所述內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器、入口傳感器和發(fā)動機電腦相連，所述優(yōu)化電子控制模塊可以不直接干預所述發(fā)動機電腦所發(fā)出的指令，而是將所述內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器和入口傳感器的信號予以相應處理后再傳輸給所述發(fā)動機電腦，從而改變所述發(fā)動機電腦的指令，使所述內(nèi)燃發(fā)動機在稀燃助推系統(tǒng)作用的情況下工作在稀燃狀態(tài)。稀燃助推系統(tǒng)為所述內(nèi)燃發(fā)動機創(chuàng)造稀薄燃燒條件下，所述優(yōu)化電子控制模塊是一個使內(nèi)燃發(fā)動機實行稀薄燃燒的發(fā)動機電腦。優(yōu)化電子控制模塊可以是發(fā)動機電腦的一部分，所述發(fā)動機電腦對內(nèi)燃發(fā)動機的噴油量和運行進行控制，在所述稀燃助推系統(tǒng)為所述內(nèi)燃發(fā)動機創(chuàng)造稀薄燃燒條件的情況下，使內(nèi)燃發(fā)動機工作在稀燃狀態(tài)。入口傳感器是進氣流量傳感器、進氣管道絕對壓力傳感器、節(jié)氣門位置傳感器之一或者它們的任意組合，所述進氣流量傳感器位于所述進氣管道上，用于探測所述進氣管道的進氣氣流狀態(tài)和進氣流量的大小，所述進氣管道絕對壓力傳感器位于所述內(nèi)燃發(fā)動機進氣管道上，用于探測所述進氣管道的壓力狀態(tài)，所述節(jié)氣門位置傳感器位于所述節(jié)氣門上，用于探測所述節(jié)氣門開度角的大小。內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器是發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動機負荷傳感器、車速傳感器、進氣溫度傳感器、油門踏板傳感器以及安裝在內(nèi)燃發(fā)動機排氣管道上的氧傳感器之一或者它們的任意組合。稀燃助推系統(tǒng)與所述內(nèi)燃發(fā)動機的進氣管道和所述內(nèi)燃發(fā)動機的燃料管道兩者或其之一相連，是能夠增進所述內(nèi)燃發(fā)動機動力，降低燃燒物燃點，加快燃燒傳播速度，改善燃料物化結(jié)構(gòu)及成分從而提高燃料燃燒效率或者提高燃料燃燒能質(zhì)比，有助于實現(xiàn)稀薄燃燒的裝置或裝置的組合。稀燃助推系統(tǒng)是布朗氣體發(fā)生器，所述布朗氣體發(fā)生器與所述內(nèi)燃發(fā)動機的進氣管道相連。稀燃助推系統(tǒng)是布朗氣體發(fā)生器和燃料等離子重整裝置的組合，所述布朗氣體發(fā)生器與所述內(nèi)燃發(fā)動機的進氣管道相連，所述燃料等離子重整裝置與所述內(nèi)燃發(fā)動機的燃料管道相連。優(yōu)化電子控制模塊的工作與停止受內(nèi)燃發(fā)動機點火開關(guān)的控制，當點火開關(guān)接通，內(nèi)燃發(fā)動機開始工作時，所述優(yōu)化電子控制模塊開始工作；當點火開關(guān)關(guān)斷，內(nèi)燃發(fā)動機停止工作時，所述優(yōu)化電子控制模塊停止工作。優(yōu)化電子控制模塊設置有斷電保護電路，當所述優(yōu)化電子控制模塊失去電力供應時，內(nèi)燃動力系統(tǒng)在發(fā)動機電腦的單獨控制下工作。本發(fā)明具有的有益效果
本發(fā)明的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制使普通內(nèi)燃發(fā)動機在不改變結(jié)構(gòu)的情況下成功實現(xiàn)稀薄燃燒甚至是超稀薄燃燒。其采用的稀燃助推系統(tǒng)能夠有效提高燃燒物的能值比，降低汽缸中燃燒物燃點，提高燃料的易燃性能，提高燃燒傳播速度，提高燃料燃燒效率，以及改善燃料性能，為普通內(nèi)燃發(fā)動機實施稀薄燃燒創(chuàng)造條件；同時，本發(fā)明通過采用優(yōu)化電子控制模塊，直接或間接地控制發(fā)動機電腦運行，合理干預發(fā)動機電腦所發(fā)出的指令，使內(nèi)燃發(fā)動機工作在稀燃狀態(tài)，這種方法在普通內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)的基礎上方便且低成本地達到與稀燃發(fā)動機系統(tǒng)同樣的稀燃效果，在節(jié)約能源的同時能夠大大提升動力系統(tǒng)的性能。


圖I是本發(fā)明的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制的一種優(yōu)選實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制的另一種優(yōu)選實施方式的結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制的第一實施例的示意 圖4是本發(fā)明的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制的第二實施例的示意 圖5是本發(fā)明的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制的第三實施例的示意 圖6是本發(fā)明的優(yōu)化電子控制模塊系統(tǒng)的示意框 圖7是本發(fā)明的優(yōu)化電子控制模塊工作流程 圖8是本發(fā)明的優(yōu)化電子控制模塊關(guān)于輸入氧傳感器信號和輸出信號關(guān)的處理示例圖。附圖標記
10稀燃助推系統(tǒng)；11汽缸；12燃料箱；13空氣濾清器；
14發(fā)動機電腦；15優(yōu)化電子控制模塊；16進氣管道；17排氣管道；
18節(jié)氣門；21氧傳感器；22進氣流量傳感器；
23節(jié)氣門位置傳感器；24進氣溫度傳感器。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖對本發(fā)明進一步詳細說明。圖I、圖2是本發(fā)明的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制結(jié)構(gòu)的示意圖，從圖中可見，本發(fā)明內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制包括內(nèi)燃發(fā)動機和發(fā)動機電腦，該內(nèi)燃發(fā)動機是目前現(xiàn)有的普通內(nèi)燃發(fā)動機，可以為但不限于在固定設備和移動設備上使用的內(nèi)燃發(fā)動機，其具有至少一個進氣管道，至少一個排氣管道，至少一個汽缸。發(fā)動機電腦與內(nèi)燃發(fā)動機相連、用于控制所述內(nèi)燃發(fā)動機運行。本發(fā)明的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制還包括與內(nèi)燃發(fā)動機相連、用于為所述內(nèi)燃發(fā)動機創(chuàng)造其實現(xiàn)稀薄燃燒所需條件的稀燃助推系統(tǒng)，以及與發(fā)動機電腦相連、用于改變發(fā)動機電腦對內(nèi)燃發(fā)動機的控制命令以使內(nèi)燃發(fā)動機有效實施稀薄燃燒的優(yōu)化電子控制模塊。在內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)上安裝有內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器，內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器檢測內(nèi)燃發(fā)動機的動力信息并將動力信息單獨傳輸給所述發(fā)動機電腦，或者單獨傳輸給優(yōu)化電子控制模塊；或者傳輸給發(fā)動機電腦和優(yōu)化電子控制模塊兩者。在內(nèi)燃發(fā)動機上安裝有至少一個入口傳感器，該入口傳感器可以位于進氣管道上，檢測進氣管道的進氣流量信息或壓力信息，并將信息單獨傳輸給所述發(fā)動機電腦，或者單獨傳輸給優(yōu)化電子控制模塊，或者傳輸給發(fā)動機電腦和優(yōu)化電子控制模塊兩者。該入口傳感器可以位于節(jié)氣門上，檢測節(jié)氣門開度角的大小并將信號單獨傳輸給所述發(fā)動機電腦，或者單獨傳輸給優(yōu)化電子控制模塊，或者傳輸給發(fā)動機電腦和優(yōu)化電子控制模塊兩者。在圖I中，優(yōu)化電子控制模塊與內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器、入口傳感器和發(fā)動機電腦相連，優(yōu)化電子控制模塊接收內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器、入口傳感器的信號并據(jù)以判 斷發(fā)動機的運行狀況，同時截取發(fā)動機電腦發(fā)出的燃料噴射指令，根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動機的實時運行狀況對發(fā)動機電腦發(fā)出的燃料噴射指令進行干預，使內(nèi)燃發(fā)動機在稀燃助推系統(tǒng)作用的情況下工作在稀燃狀態(tài)。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，優(yōu)化電子控制模塊在截取所述發(fā)動機電腦發(fā)出的燃料噴射指令，根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動機的實時運行狀況對發(fā)動機電腦發(fā)出的燃料噴射指令進行干預的同時，還依據(jù)其內(nèi)設置的數(shù)學模型對所述內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器和入口傳感器的信息進行處理，以優(yōu)化發(fā)動機電腦的運作。在圖2中，優(yōu)化電子控制模塊與內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器、入口傳感器和發(fā)動機電腦相連，該優(yōu)化電子控制模塊不直接干預發(fā)動機電腦所發(fā)出的指令，而是將內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器和入口傳感器的信號予以相應處理后再傳輸給所述發(fā)動機電腦，從而改變發(fā)動機電腦的指令，使內(nèi)燃發(fā)動機在稀燃助推系統(tǒng)作用的情況下工作在稀燃狀態(tài)。圖3是本發(fā)明的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制的第一實施例的示意圖，從圖中可見，在該內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)中，進氣管道16將通過空氣濾清器13濾清的空氣輸送到汽缸11內(nèi)部，在優(yōu)化電子控制模塊15的干預下，發(fā)射到燃料噴射機構(gòu)的是經(jīng)過修正的滿足稀薄燃燒的燃料噴射指令，燃料噴射機構(gòu)將燃料噴射指令規(guī)定量的燃料噴射到汽缸11內(nèi)部，汽缸11的火花塞點火，燃料在汽缸內(nèi)進行稀薄燃燒，燃燒后的尾氣經(jīng)過排氣管道17排出。在該內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)中，燃料實現(xiàn)稀薄燃燒的關(guān)鍵技術(shù)點之一是采用了稀燃助推系統(tǒng)10，該稀燃助推系統(tǒng)10是能夠增進內(nèi)燃發(fā)動機動力，降低燃燒物燃點，加快燃燒傳播速度，改善燃料物化結(jié)構(gòu)及成分從而提高燃料燃燒效率或者提高燃料燃燒能質(zhì)比，有助于內(nèi)燃發(fā)動機實現(xiàn)稀薄燃燒的裝置或裝置的組合。其可以與內(nèi)燃發(fā)動機的進氣管道相連，可以與內(nèi)燃發(fā)動機的燃料管道相連，也可以與內(nèi)燃發(fā)動機的進氣管道和內(nèi)燃發(fā)動機的燃料管道兩者均相連。在本實施方式中，稀燃助推系統(tǒng)是布朗氣體發(fā)生器，其與內(nèi)燃發(fā)動機的進氣管道相連，該布朗氣體發(fā)生器將產(chǎn)生的氣體與燃料在汽缸內(nèi)混合，使燃料能夠?qū)崿F(xiàn)稀薄燃燒。在本實施方式中，該內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)上安裝的入口傳感器包括進氣流量傳感器22和節(jié)氣門位置傳感器23，在其它的實施方式中，入口傳感器可以是進氣流量傳感器22、進氣管道絕對壓力傳感器(圖中未示出)和節(jié)氣門位置傳感器23的任何一個或者它們的任意組合。該內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)上安裝的內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器是任何能夠檢測內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息的傳感器，可以為但不限于發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動機負荷傳感器、車速傳感器、進氣溫度傳感器、油門踏板傳感器以及位于發(fā)動機排氣管道上的氧傳感器之一或者它們的任意組合。在本實施方式中，內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器是氧傳感器21和發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器(圖中未示出)。氧傳感器21位于內(nèi)燃發(fā)動機排氣管道17上，該氧傳感器21檢測排氣管道中的含氧量并將含氧量信息傳輸給優(yōu)化電子控制模塊15。進氣流量傳感器22位于進氣管道16的上，用于探測進氣管道16的進氣氣流狀態(tài)和進氣流量的大小，并將進氣流量大小轉(zhuǎn)化為相 應的模擬或數(shù)字信號，在此信號為電壓信號的情況下，當進氣流量大時此信號電壓高，當進氣流量小時此信號電壓低，該電壓信號傳輸給發(fā)動機電腦14和優(yōu)化電子控制模塊15。節(jié)氣門位置傳感器23位節(jié)氣門上，探測節(jié)氣門開度角的大小，并將節(jié)氣門開度角的大小信息傳輸給發(fā)動機電腦14和優(yōu)化電子控制模塊15。優(yōu)化電子控制模塊15接收氧傳感器21、進氣流量傳感器22和節(jié)氣門位置傳感器23的信號以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息并據(jù)以判斷發(fā)動機的運行狀況，同時截取發(fā)動機電腦14發(fā)出的燃料噴射指令，該優(yōu)化電子控制模塊15根據(jù)這些傳感器信息自動判斷發(fā)動機負荷和即時工況以確定恰當?shù)娜剂蠂娚渲噶钚拚?，即時將修正后的指令發(fā)給燃料噴射機構(gòu)，實際實施稀薄燃燒。燃料噴射指令修正量的大小由優(yōu)化電子控制模塊15根據(jù)加裝稀燃助推裝置后內(nèi)燃動力系統(tǒng)新性能并參考具體的實時工況由優(yōu)化電子控制模塊實時確定，例如，在內(nèi)燃發(fā)動機怠速或需要加速提升馬力時，優(yōu)化電子控制模塊15計算的噴油指令修正量較小，在內(nèi)燃發(fā)動機接近勻速、減速或在較低負荷下運轉(zhuǎn)時，優(yōu)化電子控制模塊15計算的燃料噴射指令修正量較大。在優(yōu)化電子控制模塊15對發(fā)動機電腦的燃料噴射指令進行修正時，優(yōu)化電子控制模塊15可以同時接收從發(fā)動機排氣管17上的氧傳感器21傳來的電壓信號，根據(jù)使用的氧傳感器帶隙寬度不同，該電壓信號是一個在一定范圍內(nèi)不斷變化的取決于排氣中含氧量大小的信號，可以為但不限于是一個(TlV之間不斷變化的取決于排氣中含氧量大小的信號，該電壓信號高時，排氣中的含氧量低，該電壓信號低時，排氣中的含氧量高，該電壓信號經(jīng)過優(yōu)化電子控制模塊15的處理升高或由該優(yōu)化電子控制模塊15按照預先設計的數(shù)學模型生成相應的模擬電壓信號再傳給的發(fā)動機電腦14,此時發(fā)動機電腦14認為排氣管17的含氧量變少，從而在減少燃料噴射量時邏輯判斷不報錯，維持發(fā)動機系統(tǒng)的正常運行。在本實施方式中，氧傳感器21也可以直接與發(fā)動機電腦14相連,其電壓信號在向發(fā)動機電腦14傳輸?shù)耐局信c優(yōu)化電子控制模塊15的干預信號混合，使氧傳感器21的電壓信號變高，從而使發(fā)動機電腦14認為排氣管17的含氧量變少，在減少燃料噴射量時邏輯判斷不報錯，維持發(fā)動機系統(tǒng)的正常運行。在圖4所示的本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例中，與圖3所示的第一優(yōu)選實施例相比，所采用的稀燃助推系統(tǒng)是布朗氣體發(fā)生器和燃料等離子重整裝置的組合。燃料等離子重整裝置與內(nèi)燃發(fā)動機的燃料管道相連，燃料經(jīng)過等離子處理后噴射入汽缸。布朗氣體發(fā)生器與內(nèi)燃發(fā)動機的進氣管道相連，在布朗氣體發(fā)生器工作時，其將產(chǎn)生的氣體經(jīng)過進氣管道輸送到汽缸內(nèi)部，與經(jīng)過等離子處理后的燃料在氣缸內(nèi)混合，從而降低了燃料燃點，加快燃燒傳播速度，改善燃料物化結(jié)構(gòu)及成分從而提高燃料燃燒效率或者提高燃料燃燒能質(zhì)比，使內(nèi)燃發(fā)動機得以有條件實現(xiàn)稀薄燃燒。在圖5所示的本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，優(yōu)化電子控制模塊15并不直接干預發(fā)動機電腦14所發(fā)出的燃料噴射指令，而是將接收到的氧傳感器21、進氣流量傳感器22的信號相應處理后再傳到發(fā)動機電腦14，發(fā)動機電腦14接收到處理后的傳感器信息后，相應減少燃料噴射量，使內(nèi)燃發(fā)動機能夠正常工作在稀燃狀態(tài)。在其他的實施方式中，優(yōu)化電子控制模塊15可以對接收到的氧傳感器21、進氣管道壓力傳感器和節(jié)氣門位置傳感器23的信號相應處理后再傳到發(fā)動機電腦14，發(fā)動機電腦14接收到處理后的傳感器信息后，相應減少燃料噴射量，使內(nèi)燃發(fā)動機能夠正常工作在稀燃狀態(tài)。具體的控制過程是進氣流量傳感器22將進氣流量信息轉(zhuǎn)化為電信號傳輸給優(yōu)化電子控制模塊15，當進氣流量大時此信號電壓高，當進氣流量小時此信號電壓低，在本實施方式中，可以將進氣流量傳感器22替換為進氣管道壓力傳感器，其將進氣管道16中的壓強信息傳送給優(yōu)化電子控制模塊15，該壓強信號反映進氣流量信息。氧傳感器21將發(fā)動機 排氣管17上的含氧量信息轉(zhuǎn)化為電信號傳輸給優(yōu)化電子控制模塊15，該電壓信號高時，說明排氣中的含氧量低，該電壓信號低時，說明排氣中的含氧量高。優(yōu)化電子控制模塊15將進氣流量信號進行衰減，同時相應地將氧傳感器21的含氧量信號增強后傳送到發(fā)動機電腦14，使得發(fā)動機電腦14在計算噴油量時雖然仍是使用其原來的目標空燃比卻實際上合理減少了燃料噴射量，從而使內(nèi)燃發(fā)動機實現(xiàn)稀薄燃燒。在本實施方式中采用的稀燃助推系統(tǒng)是布朗氣體發(fā)生器和燃料等離子重整裝置的組合，燃料等離子重整裝置與內(nèi)燃發(fā)動機的燃料管道相連，燃料經(jīng)過等離子處理后噴射入汽缸。布朗氣體發(fā)生器與內(nèi)燃發(fā)動機的進氣管道相連，其將產(chǎn)生的氣體經(jīng)過進氣管道輸送到汽缸內(nèi)部，與經(jīng)過等離子處理后的燃料在氣缸內(nèi)混合，從而降低了燃料燃點，加快燃燒傳播速度，改善燃料物化結(jié)構(gòu)及成分從而提高燃料燃燒效率或者提高燃料燃燒能質(zhì)比，使內(nèi)燃發(fā)動機得以實現(xiàn)稀薄燃燒，在節(jié)油的同時極大地減少排氣中有害物質(zhì)如一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物和其他有害物質(zhì)的含量，同時使內(nèi)燃動力系統(tǒng)獲得較原來更大的動力。在本實施方式中，優(yōu)化電子控制模塊15也可以只改變氧傳感器21的信息，氧傳感器21將發(fā)動機排氣管17上的含氧量信息轉(zhuǎn)化為電信號傳輸給優(yōu)化電子控制模塊15，該電壓信號高時，說明排氣中的含氧量低，該電壓信號低時，說明排氣中的含氧量高。優(yōu)化電子控制模塊15將氧傳感器21的含氧量信號增強后傳送到發(fā)動機電腦14，使得發(fā)動機電腦14減少燃料噴射量，從而使內(nèi)燃發(fā)動機實現(xiàn)稀薄燃燒。在本發(fā)明的實施方式中，進氣管道16上還可以設置有進氣溫度傳感器24，如圖5所示，優(yōu)化電子控制模塊15同時對進氣溫度傳感器24的信號和發(fā)動機冷卻液溫度傳感器(圖中未示出)的信號進行處理，并將處理后的傳感器信號傳輸給發(fā)動機電腦，在加裝稀燃助推系統(tǒng)后動力性能得以提升了情況下，使發(fā)動機電腦適當減少發(fā)動機燃料加濃量，以進一步全方位適應動力系統(tǒng)新性能。圖6所示是本發(fā)明優(yōu)化電子控制模塊的結(jié)構(gòu)框圖，在本實施方式中，優(yōu)化電子控制模塊包括模擬輸入電路和數(shù)字輸入電路，模擬輸入電路用于接收傳感器的模擬信號，數(shù)字輸入電路用于接收傳感器的數(shù)字信號并通過I/O接口傳輸給CPU，模擬輸入電路的模擬信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后通過I/O接口傳輸給CPU，CPU對傳感器信號進行處理，并將處理后的傳感器信號通過I/O接口和輸出電路傳輸給發(fā)動機電腦，在本實施方式中，優(yōu)化電子控制模塊不直接干預發(fā)動機電腦所發(fā)出的指令，而是將傳感器傳往發(fā)動機電腦的信號依照內(nèi)燃發(fā)動機的運行情況予以相應處理后再傳到發(fā)動機電腦，使內(nèi)燃發(fā)動機工作在稀燃狀態(tài)，如在圖5所示的實施方式中的工作模式。在另外的實施方式中，發(fā)動機電腦發(fā)出的燃料噴射指令被截取傳入優(yōu)化電子控制模塊，優(yōu)化電子控制模塊根據(jù)其所接收到的相關(guān)及時信息確定恰當?shù)娜剂蠂娚渲噶钚拚?，然后將修正后的指令通過輸出電路發(fā)給燃料噴射執(zhí)行機構(gòu)，實際實施稀薄燃燒，如在圖3、4所示的實施方式中的工作模式。圖7是優(yōu)化電子控制模塊的工作流程圖。優(yōu)化電子控制模塊檢測各入口傳感器和發(fā)動機轉(zhuǎn)速及荷載等內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器的信息，并綜合來自發(fā)動機電腦的即時相關(guān)信息計算即時目標函數(shù)，在需要調(diào)試控制參數(shù)或者采用自動控制的前提下，將傳感器信息相應處理后傳往發(fā)動機電腦，如在圖5所示的實施方式中的工作模式，或者在傳感器信息傳往發(fā)動機電腦的途中予以修正；或者直接截取發(fā)動機電腦發(fā)出的燃料噴射指令，并根據(jù) 傳感器信息判斷發(fā)動機負荷和即時工況以確定恰當?shù)娜剂蠂娚渲噶钚拚?，將修正后的指令發(fā)給燃料噴射執(zhí)行機構(gòu)，實際實施稀薄燃燒，如在圖3、4所示的實施方式中的工作模式。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，從優(yōu)化電子控制模塊輸出的模擬進氣流量信號
電壓I由傳感器輸入的進氣流量信號電壓I及發(fā)動機轉(zhuǎn)速N等信息之間的關(guān)系用公式表示為
其中，#為發(fā)動機轉(zhuǎn)速N的時間變化率，j為取決于所用稀 dtdtJ flo
燃助推系統(tǒng)效能高低的參數(shù)。圖8是在本發(fā)明優(yōu)化電子控制模塊關(guān)于輸入氧傳感器信號和輸出信號關(guān)系示例圖，圖中曲線I是在一個實施例中優(yōu)化電子控制模塊的氧傳感器輸入信號和該優(yōu)化電子控制模塊的模擬輸出信號的關(guān)系曲線，圖中曲線2是另外一個實施例中電子控制模塊的輸入信號和輸出信號的關(guān)系曲線。本發(fā)明的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制使普通內(nèi)燃發(fā)動機在不改變結(jié)構(gòu)的情況下成功實現(xiàn)稀薄燃燒甚至是超稀薄燃燒。其采用的稀燃助推系統(tǒng)能夠有效提高燃燒物的能質(zhì)t匕，降低汽缸中燃燒物燃點，提高燃料的易燃性能，提高燃燒傳播速度，提高燃料燃燒效率，以及改善燃料性能，為普通內(nèi)燃發(fā)動機實施稀薄燃燒創(chuàng)造條件；同時，本發(fā)明通過采用優(yōu)化電子控制模塊，直接或間接地控制發(fā)動機電腦運行，干預發(fā)動機電腦所發(fā)出的指令，使內(nèi)燃發(fā)動機適應由于稀燃助推系統(tǒng)的作用而工作在稀燃狀態(tài)，從而達到良好的節(jié)能減排效果并提升動力系統(tǒng)的性能。當然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制，所述內(nèi)燃動力系統(tǒng)包括內(nèi)燃發(fā)動機，所述內(nèi)燃發(fā)動機具有至少一個進氣管道，至少一個排氣管道，至少一個汽缸，所述汽缸通過燃料管道與燃料供應裝置相連； 與所述內(nèi)燃發(fā)動機相連、用于控制所述內(nèi)燃發(fā)動機運行的發(fā)動機電腦； 其特征在于還包括與所述內(nèi)燃發(fā)動機相連、用于為所述內(nèi)燃發(fā)動機創(chuàng)造其實現(xiàn)稀薄燃燒所需條件的稀燃助推系統(tǒng)； 與所述發(fā)動機電腦相連、用于改變發(fā)動機電腦對內(nèi)燃發(fā)動機的控制命令以使內(nèi)燃發(fā)動機實現(xiàn)稀薄燃燒的優(yōu)化電子控制模塊；以及 安裝在所述內(nèi)燃動力系統(tǒng)上的內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器和至少一個入口傳感器，所述內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器和入口傳感器將檢測到的信息傳輸給所述發(fā)動機電腦和所述優(yōu)化電子控制模塊兩者或其之一。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制，其特征在于所述優(yōu)化電子控制模塊與所述內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器、入口傳感器和發(fā)動機電腦相連，所述優(yōu)化電子控制模塊接收所述內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器、入口傳感器的信號并據(jù)以判斷發(fā)動機的運行狀況，同時截取所述發(fā)動機電腦發(fā)出的燃料噴射指令，根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動機的實時運行狀況對發(fā)動機電腦發(fā)出的燃料噴射指令進行干預，使所述內(nèi)燃發(fā)動機在稀燃助推系統(tǒng)作用的情況下工作在稀燃狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制，其特征在于所述優(yōu)化電子控制模塊在截取所述發(fā)動機電腦發(fā)出的燃料噴射指令，根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動機的實時運行狀況對發(fā)動機電腦發(fā)出的燃料噴射指令進行干預的同時，還依據(jù)其內(nèi)設置的數(shù)學模型對所述內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器和入口傳感器的信息進行相應處理，以優(yōu)化發(fā)動機電腦的運作。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制，其特征在于所述優(yōu)化電子控制模塊與所述內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器、入口傳感器和發(fā)動機電腦相連，所述優(yōu)化電子控制模塊不直接干預所述發(fā)動機電腦所發(fā)出的指令，而是將所述內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器和入口傳感器的信號予以相應處理后再傳輸給所述發(fā)動機電腦，從而改變所述發(fā)動機電腦的指令，使所述內(nèi)燃發(fā)動機在稀燃助推系統(tǒng)作用的情況下工作在稀燃狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制，其特征在于在所述稀燃助推系統(tǒng)為所述內(nèi)燃發(fā)動機創(chuàng)造稀薄燃燒條件的情況下，所述優(yōu)化電子控制模塊是一個使內(nèi)燃發(fā)動機實行稀薄燃燒的發(fā)動機電腦。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制，其特征在于所述優(yōu)化電子控制模塊是發(fā)動機電腦的一部分，所述發(fā)動機電腦對內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射量和運行進行控制，在所述稀燃助推系統(tǒng)為所述內(nèi)燃發(fā)動機創(chuàng)造稀薄燃燒條件的情況下，使內(nèi)燃發(fā)動機工作在稀燃狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制，其特征在于所述入口傳感器是進氣流量傳感器、進氣管道絕對壓力傳感器、節(jié)氣門位置傳感器之一或其組合，所述進氣流量傳感器位于所述進氣管道上，用于探測所述進氣管道的進氣氣流狀態(tài)和進氣流量的大小，所述進氣管道絕對壓力傳感器位于所述內(nèi)燃發(fā)動機進氣管道上，用于探測所述進氣管道的壓力狀態(tài)，所述節(jié)氣門位置傳感器位于所述節(jié)氣門上，用于探測所述節(jié)氣門開度角的大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制，其特征在于所述內(nèi)燃動力系統(tǒng)信息傳感器是發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動機負荷傳感器、車速傳感器、進氣溫度傳感器、油門踏板傳感器以及安裝在內(nèi)燃發(fā)動機排氣管道上的氧傳感器之一或其組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制，其特征在于所述稀燃助推系統(tǒng)與所述內(nèi)燃發(fā)動機的進氣管道和所述內(nèi)燃發(fā)動機的燃料管道兩者或其之一相連，是能夠增進所述內(nèi)燃發(fā)動機動力，降低燃燒物燃點，加快燃燒傳播速度，改善燃料物化結(jié)構(gòu)及成分從而提高燃料燃燒效率或者提高燃料燃燒能質(zhì)比，有助于實現(xiàn)稀薄燃燒的裝置或裝置的組入口 ο
10.根據(jù)權(quán)利要求I或9所述的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制，其特征在于所述稀燃助推系統(tǒng)是布朗氣體發(fā)生器，所述布朗氣體發(fā)生器與所述內(nèi)燃發(fā)動機的進氣管道相連。
11.根據(jù)權(quán)利要求I或9所述的內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制，其特征在于所述稀燃助推系統(tǒng)是布朗氣體發(fā)生器和燃料等離子重整裝置的組合，所述布朗氣體發(fā)生器與所述內(nèi)燃發(fā)動機的進氣管道相連，所述燃料等離子重整裝置與所述內(nèi)燃發(fā)動機的燃料管道相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)燃動力系統(tǒng)節(jié)能減排機制，包括內(nèi)燃發(fā)動機，用于為內(nèi)燃發(fā)動機創(chuàng)造其實現(xiàn)稀薄燃燒所需條件的稀燃助推系統(tǒng)，發(fā)動機電腦，以及用于改變發(fā)動機電腦對內(nèi)燃發(fā)動機的控制命令實現(xiàn)優(yōu)化控制以使內(nèi)燃發(fā)動機實現(xiàn)稀薄燃燒的優(yōu)化電子控制模塊。本發(fā)明使普通內(nèi)燃發(fā)動機在不改變結(jié)構(gòu)的情況下成功實現(xiàn)稀薄燃燒。其采用的稀燃助推系統(tǒng)能夠為普通內(nèi)燃發(fā)動機實施稀薄燃燒創(chuàng)造條件，在節(jié)約能源的同時能夠提升動力系統(tǒng)的性能；另外，本發(fā)明通過采用稀燃助推系統(tǒng)以及采用優(yōu)化電子控制模塊直接或間接地干預發(fā)動機電腦所發(fā)出的指令，使內(nèi)燃發(fā)動機工作在稀燃狀態(tài)，這在普通內(nèi)燃發(fā)動機結(jié)構(gòu)的基礎上方便且低成本地達到與稀燃發(fā)動機系統(tǒng)同樣的稀燃效果。
文檔編號F02D41/30GK102900553SQ20111021488
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者阮海生 申請人:阮海生