本發(fā)明涉及一種商用車天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)二次空氣供給系統(tǒng)及方法，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

對(duì)于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)來說，為降低冷啟動(dòng)工況的污染物排放，需要向排氣管里補(bǔ)充一定量的新鮮空氣，以促進(jìn)廢氣中hc及co的氧化，同時(shí)hc與co的氧化放熱也能縮短三元催化器的起燃時(shí)間，使其更快的進(jìn)入到高效率工作區(qū)。

上述新鮮空氣的供應(yīng)是通過二次空氣系統(tǒng)完成的，其分兩種，一種是帶有空氣泵的二次空氣供給系統(tǒng)，通過一個(gè)電動(dòng)空氣泵向排氣管里泵入新鮮空氣，另一種是脈沖式二次空氣供給系統(tǒng)，利用排氣管里的排氣脈沖來吸入新鮮空氣。

但是對(duì)于前者，由于配備空氣泵、真空旁通閥、分流閥等，因此增加了成本與系統(tǒng)復(fù)雜程度，而對(duì)于后者，由于是利用排氣脈沖來吸入新鮮空氣，因此對(duì)排氣氣流壓力分布在設(shè)計(jì)上有較高的要求，同時(shí)所吸入的空氣量也不大，有一定的使用局限性，且同樣存在系統(tǒng)復(fù)雜成本高問題。

對(duì)于使用當(dāng)量燃燒技術(shù)的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的商用車而言，其燃燒方案與降排放措施與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)類似，當(dāng)應(yīng)用二次空氣系統(tǒng)時(shí)，采用帶有二次空氣泵的空氣系統(tǒng)存在技術(shù)復(fù)雜的不足，同時(shí)，與乘用車不同，商用車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙為敞開式，在排氣管路上布置復(fù)雜的二次空氣泵系統(tǒng)對(duì)部件可靠性也提出了更高的要求；另外，商用車排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)精度不如乘用車，也限制了脈沖式二次空氣系統(tǒng)的使用。因此，如果能提出一種簡易可靠的商用車使用的二次空氣系統(tǒng)，其意義重大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種商用車天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)二次空氣供給系統(tǒng)，包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和對(duì)應(yīng)的控制方法，二次空氣直接來源于商用車普遍配備的壓縮空氣儲(chǔ)氣瓶里的高壓空氣，通過一個(gè)電磁閥來控制高壓空氣供給量的多少，從而省去了二次空氣泵等復(fù)雜部件，降低現(xiàn)有二次空氣供給系統(tǒng)的復(fù)雜度，可維護(hù)性好，還能提供較高精度的二次空氣供給量。

本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：一種商用車天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)二次空氣供給系統(tǒng)，其包括增壓壓力傳感器，進(jìn)氣歧管壓力傳感器，發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器，催化器前氧傳感器，催化器后氧傳感器，二次空氣電磁閥，壓縮空氣儲(chǔ)氣罐壓力傳感器，車輛壓縮空氣儲(chǔ)氣罐及發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元；

所述天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管上安裝有節(jié)氣門，所述節(jié)氣門用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量；

所述增壓壓力傳感器安裝于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管上，并位于所述節(jié)氣門的上游側(cè)，用于計(jì)算天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量；所述進(jìn)氣歧管壓力傳感器安裝于所述天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管上，并位于所述節(jié)氣門的下游側(cè)，用于計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量；

所述發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器安裝于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻回路上，以識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)的水溫，進(jìn)而可以用于判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于冷啟動(dòng)工況；

所述天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管上安裝有渦輪增壓器；

所述轉(zhuǎn)速傳感器安裝于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪殼上，以識(shí)別天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而識(shí)別天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于起動(dòng)后工況；

所述天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管上還設(shè)置有三元催化器，所述三元催化器位于所述渦輪增壓器的下游側(cè)；

所述催化器前氧傳感器和催化器后氧傳感器均安裝于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管上，且所述催化器前氧傳感器位于所述渦輪增壓器和三元催化器之間，用于識(shí)別經(jīng)催化器轉(zhuǎn)換之前的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后廢氣的空燃比，用來實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒空燃比的控制；所述催化器后氧傳感器位于所述三元催化器的下游側(cè)，用于識(shí)別經(jīng)催化器轉(zhuǎn)換之后的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后廢氣的空燃比，以實(shí)現(xiàn)催化器最佳轉(zhuǎn)換效率的控制；

車輛壓縮空氣儲(chǔ)氣罐通過管路與排氣管連通，且連通處位于渦輪增壓器的上游側(cè)；所述管路上設(shè)置有二次空氣電磁閥，所述壓縮空氣儲(chǔ)氣罐壓力傳感器安裝于二次空氣電磁閥之前的管路上，用于實(shí)時(shí)采集車輛壓縮空氣儲(chǔ)氣罐里的空氣壓力；

所述增壓壓力傳感器，進(jìn)氣歧管壓力傳感器，節(jié)氣門，轉(zhuǎn)速傳感器，催化器前氧傳感器，催化器后氧傳感器信號(hào)連接至發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元，用以發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和所處工況；所述控制單元信號(hào)連接于所述二次空氣電磁閥，以控制所述二次空氣電磁閥的開度；

所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元判斷是否需要進(jìn)行二次空氣噴射以及所需噴射的二次空氣量的多少，進(jìn)而根據(jù)車輛壓縮空氣儲(chǔ)氣罐壓力傳感器所采集的車輛壓縮空氣儲(chǔ)氣罐里空氣壓力值，再根據(jù)二次空氣電磁閥流量特性，計(jì)算出二次空氣電磁閥所需的占空比開度，通過控制二次空氣電磁閥的開度，最終實(shí)現(xiàn)向排氣管里噴射所需質(zhì)量的空氣。

本發(fā)明解決技術(shù)問題還采用如下技術(shù)方案：一種商用車天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)二次空氣供給方法，其利用上述的商用車天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)二次空氣供給系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述方法包括：

s10、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)水溫信號(hào)及轉(zhuǎn)速信號(hào)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于冷啟動(dòng)工況；如果發(fā)動(dòng)機(jī)處于冷啟動(dòng)工況，則進(jìn)行二次空氣噴射量的計(jì)算；

s20、當(dāng)需要進(jìn)行二次空氣噴射時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)水溫信號(hào)、進(jìn)氣量及轉(zhuǎn)速信號(hào)計(jì)算當(dāng)前工況二次空氣噴射后的排氣管目標(biāo)空燃比；

s30、在催化器前氧傳感器沒進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)水溫信號(hào)、進(jìn)氣量及轉(zhuǎn)速信號(hào)估算當(dāng)前工況的排氣管實(shí)際空燃比；當(dāng)催化器前氧傳感器進(jìn)入工作狀態(tài)后，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元直接通過催化器前氧傳感器采集當(dāng)前工況的排氣管實(shí)際空燃比；

s40、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)當(dāng)前工況目標(biāo)空燃比與實(shí)際空燃比的偏差，結(jié)合當(dāng)前工況的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量，計(jì)算出二次空氣目標(biāo)噴射量；

s50、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)二次空氣目標(biāo)噴射量，結(jié)合車輛壓縮空氣儲(chǔ)氣罐的壓力信號(hào)與二次空氣電磁閥流量特性參數(shù)，計(jì)算出二次空氣電磁閥的占空比；

s60、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)計(jì)算的占空比信號(hào)驅(qū)動(dòng)二次空氣電磁閥執(zhí)行，向排氣管里噴射所需的新鮮空氣。

本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明的商用車天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)二次空氣供給系統(tǒng)，由于商用車普遍配備壓縮空氣儲(chǔ)氣罐，二次空氣的來源可謂就地取材，并且取消了二次空氣泵、真空旁通閥等部件，在保證二次空氣供給量與精度的前提下，降低了系統(tǒng)成本及復(fù)雜程度；另外，由于壓縮空氣儲(chǔ)氣罐里的空氣壓力遠(yuǎn)高于排氣管里廢氣壓力，因此可在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行全工況范圍內(nèi)向排氣管里補(bǔ)充新鮮空氣，擴(kuò)大了使用范圍。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的商用車天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)二次空氣供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的商用車天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)二次空氣供給方法的流程圖；

圖中標(biāo)記示意為：1-增壓壓力傳感器；2-進(jìn)氣歧管壓力傳感器；3-節(jié)氣門；4-渦輪增壓器；5-發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器；6-三元催化器；7-催化器前氧傳感器；8-催化器后氧傳感器；9-二次空氣電磁閥；10-壓縮空氣儲(chǔ)氣罐壓力傳感器；11-車輛壓縮空氣儲(chǔ)氣罐；；12-轉(zhuǎn)速傳感器；13-發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種商用車天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)二次空氣供給系統(tǒng)，其包括增壓壓力傳感器1，進(jìn)氣歧管壓力傳感器2，發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器5，催化器前氧傳感器7，催化器后氧傳感器8，二次空氣電磁閥9，壓縮空氣儲(chǔ)氣罐壓力傳感器10，車輛壓縮空氣儲(chǔ)氣罐11，轉(zhuǎn)速傳感器12及發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元13。

所述天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管上安裝有節(jié)氣門3，所述節(jié)氣門用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量(負(fù)荷)；

所述增壓壓力傳感器1安裝于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管上，并位于所述節(jié)氣門的上游側(cè)(沿進(jìn)氣方向)，用于計(jì)算天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量；所述進(jìn)氣歧管壓力傳感器2安裝于所述天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管上，并位于所述節(jié)氣門的下游側(cè)(沿進(jìn)氣方向)，用于計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量。

所述天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管上安裝有渦輪增壓器4，由天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后廢氣來驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)同軸壓氣機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而提高進(jìn)氣密度，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的最大進(jìn)氣量。

所述發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器5安裝于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻回路上，以識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)溫度，進(jìn)而可以用于判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于冷啟動(dòng)工況。

所述天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管上還設(shè)置有三元催化器6，所述三元催化器位于所述渦輪增壓器的下游側(cè)(沿排氣方向)。

所述催化器前氧傳感器7和催化器后氧傳感器8均安裝于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管上，且所述催化器前氧傳感器7位于所述渦輪增壓器和三元催化器之間，用于識(shí)別經(jīng)催化器轉(zhuǎn)換之前的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后廢氣的空燃比，用來實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒空燃比的控制；所述催化器后氧傳感器位于所述三元催化器的下游側(cè)，用于識(shí)別經(jīng)催化器轉(zhuǎn)換之后的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后廢氣的空燃比，以實(shí)現(xiàn)催化器最佳轉(zhuǎn)換效率的控制。

車輛壓縮空氣儲(chǔ)氣罐11通過管路與排氣管(排氣歧管或者排氣總管)連通，且連通處位于渦輪增壓器的上游側(cè)；所述管路上設(shè)置有二次空氣電磁閥9，所述壓縮空氣儲(chǔ)氣罐壓力傳感器10安裝于二次空氣電磁閥9之前的管路上，用于實(shí)時(shí)采集車輛壓縮空氣儲(chǔ)氣罐11里的空氣壓力。

所述轉(zhuǎn)速傳感器12安裝于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪殼上，以識(shí)別天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而可以用于計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量。

由于商用車普遍配備壓縮空氣儲(chǔ)氣罐，二次空氣的來源可謂就地取材，并且取消了二次空氣泵、真空旁通閥等部件，在保證二次空氣供給量與精度的前提下，降低了系統(tǒng)成本及復(fù)雜程度；另外，由于壓縮空氣儲(chǔ)氣罐里的空氣壓力遠(yuǎn)高于排氣管里廢氣壓力，因此可在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行全工況范圍內(nèi)向排氣管里補(bǔ)充新鮮空氣，擴(kuò)大了使用范圍。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供了一種商用車天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)二次空氣供給方法，其利用實(shí)施例1中所述的商用車天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)二次空氣供給系統(tǒng)，所述方法包括：

s10、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元13根據(jù)水溫信號(hào)及轉(zhuǎn)速信號(hào)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于冷啟動(dòng)工況；如果發(fā)動(dòng)機(jī)處于冷啟動(dòng)工況，則進(jìn)行二次空氣噴射量的計(jì)算。

s20、當(dāng)需要進(jìn)行二次空氣噴射時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元13根據(jù)水溫信號(hào)、進(jìn)氣量及轉(zhuǎn)速信號(hào)計(jì)算當(dāng)前工況二次空氣噴射后的排氣管目標(biāo)空燃比。

s30、在催化器前氧傳感器沒進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元13根據(jù)水溫信號(hào)、進(jìn)氣量及轉(zhuǎn)速信號(hào)估算當(dāng)前工況的排氣管實(shí)際空燃比；當(dāng)催化器前氧傳感器進(jìn)入工作狀態(tài)后，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元13直接通過催化器前氧傳感器采集當(dāng)前工況的排氣管實(shí)際空燃比。

s40、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元13根據(jù)當(dāng)前工況目標(biāo)空燃比與實(shí)際空燃比的偏差，結(jié)合當(dāng)前工況的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量，計(jì)算出二次空氣目標(biāo)噴射量。

s50、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元13根據(jù)二次空氣目標(biāo)噴射量，結(jié)合車輛壓縮空氣儲(chǔ)氣罐的壓力信號(hào)與二次空氣電磁閥流量特性參數(shù)，計(jì)算出二次空氣電磁閥的占空比。

s60、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)計(jì)算的占空比信號(hào)驅(qū)動(dòng)二次空氣電磁閥執(zhí)行，向排氣管里噴射所需的新鮮空氣。

以上實(shí)施例的先后順序僅為便于描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。