CN203161360U - 混燃式柴油发电机组燃气控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种混燃式柴油发电机组燃气控制装置，包括柴油发电机，原电子控制系统，柴油发电机与原电子控制系统连接，还包括燃气控制装置，燃气控制装置与柴油发电机连接。本实用新型能够精确合理的配置油气混合比例达到最佳混燃动力和排放状态，使发电机组发电工作时燃料经济性和低排放指标达到最大优化。

Description

混燃式柴油发电机组燃气控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种发电机燃料控制系统装置，具体涉及一种混燃式柴油发电机组燃气控制装置。

背景技术

当前，随着我国经济的持续快速发展和人民生活水平的不断提高，能源成本和环境污染成为越来越突出的问题，对我国的能源供应安全和国民经济都造成很大的冲击。为了节约能源成本和低碳减排、减少污染，燃气能源（天然气、LPG）作为清洁、经济、供应可靠的替代燃料被广泛推广，也是优化能源结构、改善大气质量的一个重要方向。

目前现有柴油发电机组混燃式燃气技术主要有两种，一种是机械式燃油控制结合机械式燃气控制；即机械泵柴油供给和自然吸气式燃气供给系统；另一种是机械式燃油控制结合电子燃气控制，即机械泵柴油供给和电子喷射燃气供给系统。而混合燃烧控制方法和装置直接影响发电机组输出电参数的稳定性、低排放和燃料经济性。

以上提及的现有两种混燃式燃气技术方式，存在有以下不足：

(1）此两种混燃式燃气控制方法和装置都不能精确控制混合燃烧的柴油量，使得发电机组在不同的负荷情况下，不能工作在最合理的油气混合比燃烧状态，影响了机组运行的稳定性、排放和经济性。

(2)现有的混燃式燃气控制装置对原柴油机的改造部分较多，同时涉及燃油供给系统的一些改进调整，机组运行时的油气混合比的调试调整的不稳定及故障较多，不能做到简单、智能化的控制管理。

(3)现有的混燃式燃气控制方法和装置缺乏混合燃烧故障诊断功能，无法作到实时诊断。

(4）现有的混燃式燃气控制技术对由于环境的改变而不能定制调节油气混合比，因机组性能受到较大影响，反映出现有技术的局限性。如高海拔、高温、高寒等地区。

总之，现有混燃式燃气技术无法避免以上所述的问题和缺陷。

实用新型内容

本实用新型实施例提出一种混燃式柴油发电机组燃气控制装置，克服现有技术中存在影响机组运行稳定性、排放和经济性的油气混合比例控制不精确，调试相对专业复杂、无法实时诊断和三高地区环境局限性等问题。实现上述目的的技术方案如下：

混燃式柴油发电机组燃气控制装置，包括柴油发电机，原电子控制单元，柴油发电机与原电子控制单元连接，其特征在于：还包括燃气控制装置，燃气控制装置与柴油发电机连接。

优选的，燃气控制装置包括混燃电子控制系统、燃气存储装置、执行器单元，燃气存储装置与执行器单元连接，执行器单元与柴油发电机连接，混燃电子控制系统通过信号分别与上述装置连接，同时混燃电子控制系统还与原电子控制单元连接。

优选的，燃气存储装置包括燃气储气容器、蒸发器、流量表、过滤器，上述部件依次连接；

执行器单元包括电磁阀、减压器、燃气喷嘴、混合器，上述部件依次连接；

混燃电子控制系统包括电子控制单元、传感器、故障诊断系统，所述传感器向电子控制单元进行信号输入，传感器包括节气门位置传感器，水温传感器、氧传感器、曲轴位置传感器、进气压力传感器、发电机转速传感器、进气温度传感器，传感器与电子控制单元通过信号连接，电子控制单元向执行器单元输出信号；故障诊断系统与电子控制单元连接；

其中过滤器与电磁阀连接，混合器与柴油发电机连接。

本实用新型能够精确合理的配置油气混合比例，达到最佳混燃动力和排放状态，使发电机组发电工作时燃烧经济性和和低排放指标达到最大优化，精确控制柴油喷射量和燃气喷射量，并且具备故障诊断和报警功能、具备特殊环境状态的自适应控制能力。

附图说明

图1本实用新型工作流程示意图

图2本实用新型控制方式示意图

附图序号说明：燃气储气容器  1、蒸发器  2、流量表  3、过滤器  4、电磁阀  5、减压器  6、燃气喷嘴  7、混合器  8、电子控制单元9

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做详细的说明。

图1中，储气容器1内存燃气，储气容器1接收到电子控制单元9发出的命令，储气容器1的电磁开关会打开，燃气依次进入蒸发器2、流量表3、过滤器4，之后燃气进入控制器单元，电子控制单元9根据柴油发电机原电子控制单元传输的信号，向执行器单元发出命令，当需要燃气进入柴油发电机时，燃气经电磁阀5进入减压器6，减压器为高压减压器，之后进入燃气喷嘴，通过混合器进入发动机燃烧室（图中未示出，本领域技术人员根据现有技术能够明确发动机燃烧室的位置与作用），进入发动机燃烧室的燃气由控制单元ECU9采集及输出信号来控制各喷嘴等执行器工作，最后燃气进入发动机燃烧室与柴油混合燃烧做功，使发电机组稳定运行。

柴油发电机的原电子控制单元ECU与本实用新型中的电子控制单元信号连接或电连接。

首先柴油发电机的原电子控制单元向本新型的电子控制单元9报告采集的柴油原始喷油信号，同时各传感器也向电子控制单元9进行信号输入，根据信号的输入电子控制单元9向各执行器发出命令。

当电子控制单元9发出命令，燃气储气容器1根据电子控制单元9发出的命令放出一定的燃气，燃气经蒸发器2、流量表3、过滤器4、进入燃气控制装置，燃气喷嘴、混合器8，然后通过节气门（图中未示出，本领域技术人员根据现有技术能够推断出节气门的位置与作用）进入发动机进气管和燃烧室（图中未示出，本领域技术人员根据现有技术能够推断出节气门的位置与作用）。

柴油发电机（组）混燃式燃气控制系统的控制方式，详述如下：

控制部分由电子控制单元9、各类传感器和执行器组成。主要的传感器有进气压力传感器、发动机转速传感器、水温传感器、进气温度传感器等，它们将信号反馈至电子控制单元，再由电子控制单元向油、气喷嘴等执行器发出工作指令。

首先，电子控制单元9通过柴油发电机的原ECU采集柴油原始喷油信号，包括喷油正时、喷油脉宽，喷油间断频次。喷油正时信号用于确定喷油的启始和关闭时段；喷油时间信号用于确定喷油量的大小；喷油间断频次用于判断发动机是否处于减速断油状态和判断发动机喷油控制电路是否处于损坏状态。其他传感器信号采集包括水温传感器，进气温度传感器，进气压力传感器，12V或24V电源供给，转速传感器。将采集到的各相关信号进行相关判定和计算。

判定过程：①各传感器以及柴油喷嘴是否处于正常工作状态；②根据进气压力、转速以及水温信号判断柴油发电机组是否已经启动；③根据转速信号、喷油脉宽变化判断柴油发电机处于何种工况；④根据混燃开关信号，判断柴油发电机是否处于混燃状态。

判定结果：针对①——若工作异常，则不进行混燃方式并发出报警信号。针对②——在发动机启动状态，不进行混燃方式。针对③——在减速断油状态，不进行混燃方式；在其它工况合理限油配气，保证动力性、经济性、排放等达到要求。针对④——只有混燃开关打开时才允许进入混燃模式。混燃模式条件：发电机（组）必须同时满足已启动、非故障、非减速断油、混燃开关开启四个条件。

混燃方式实施分为柴油减量和燃气供给两个方面，综合发电机（组）运行工况，标定出以调速位置和转速为参照喷油脉宽数据表。在混燃状态下，发电机组在每个负载的柴油喷射脉宽根据调速位置和转速进行确定，即该喷油脉宽数据表给出了每个工作点柴油的消耗量。由于在每个工作点需要的限制柴油喷射量低于正常工作所需柴油喷射量的一半以下，发动机的扭矩也随之下降。所缺失的扭矩以燃气的燃烧来填补。在实际中，根据工作点的限油量以及调速位置和转速标定出燃气喷射表。至此，在混燃状态下，发电机（组）是以油和气的混燃所提供的动力工作的，通过柴油减量的方法降低柴油消耗量，通过燃气能量合理补充的方式避免动力和功率不足，在不损失发电机组输出功率的前提下，做到降低燃料成本，减少有害气体排放。

为使纯柴油燃烧平稳过渡到混燃方式。控制程式中设定切换合理过渡时间，切换中采用柴油喷射的微分阶梯式减量和燃气供给的微分阶梯式增量方式，以达到要求的油气混燃比。

油气混燃比执行过程包括以下两个部分：①柴油减量，是通过控制柴油喷嘴的通断实现的。通过程式设定的能量计算方法得到减油量（以喷油脉宽来衡量），根据得到原始喷油信号的开启时间以及对应的曲轴齿数，以喷油开启时间为起点，开启柴油喷嘴通路的控制开关，并使之持续计算所得喷油时间，之后切断柴油喷嘴通路的控制开关，以此来实现柴油喷射限制。②燃气供给，根据发电机（组）工作状况，在相应的曲轴齿数，开启燃气喷嘴，并使之持续计算所得的喷气时间，之后关闭燃气喷嘴，以此来实现对燃气供给量的控制。

本控制方法不影响原始柴油ECU各输入和输出信号，而是根据发电机（组）工作状况，通过减限原始喷油信号作用的时间来实现柴油减量，该信号处理确保了不影响柴油发电机ECU的工作状况及避免其他错误的判断。该方法既实现了原始喷油数据优化，又达到了对喷油减量的目的。

本控制系统因具有精准的电子调节功能，应对不同环境情况和根据机组的负荷状况，能精确自定制油气混燃比和喷射时间，做到简单、智能化的控制管理，保证机组平稳正常的运行。

按本实用新型实施例所述，不需要改变原柴油发电机组的电子控制系统，就可加配所述的柴油发电机混燃式燃气控制系统。合理控制柴油和燃气喷射量的比例，实现输出功率一致和电参数稳定，同时节省燃料成本和降低排放。本实用新型中涉及到的各个部件使用现有技术中的部件即可。

以上仅为本发明实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本发明实施例，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护内。

本实用新型采用上述方案，适合电控式柴油发电机组，包括配有电子控制的高压共轨、电控泵喷嘴、电控单体泵的柴油机；加装此燃气控制系统装置后，使得柴油发电机组可以单独燃烧柴油和混合燃烧柴油+燃气（天然气、液化石油气、沼气等），以降低发电机组燃料成本，并同时获得更好的清洁排放。

Claims (3)

1.混燃式柴油发电机组燃气控制装置，包括柴油发电机，原电子控制单元，柴油发电机与原电子控制单元连接，其特征在于：还包括燃气控制装置，燃气控制装置与柴油发电机连接。

2.根据权利要求1所述的混燃式柴油发电机组燃气控制装置，其特征在于：燃气控制装置包括混燃电子控制系统、燃气存储装置、执行器单元，燃气存储装置与执行器单元连接，执行器单元与柴油发电机连接，混燃电子控制系统通过信号分别与上述装置连接，同时混燃电子控制系统还与原电子控制单元连接。

3.根据权利要求2所述的混燃式柴油发电机组燃气控制装置，其特征在于：燃气存储装置包括燃气储气容器、蒸发器、流量表、过滤器，上述部件依次连接；

执行器单元包括电磁阀、减压器、燃气喷嘴、混合器，上述部件依次连接；

混燃电子控制系统包括电子控制单元、传感器、故障诊断系统，所述传感器向电子控制单元进行信号输入，传感器包括节气门位置传感器，水温传感器、氧传感器、曲轴位置传感器、进气压力传感器、发电机转速传感器、进气温度传感器，传感器与电子控制单元通过信号连接，电子控制单元向执行器单元输出信号；故障诊断系统与电子控制单元连接；

其中过滤器与电磁阀连接，混合器与柴油发电机连接。

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