NY6200双燃料发动机电控系统的设计开发
在油价持续上涨、石油资源紧缺和环保问题日趋严峻的背景下,“以气代油”型双燃料内燃机引起了广泛的重视,其能够有效的降低油耗和排放,而电子控制系统是它的关键部件,其性能直接影响着内燃机的汽油替代率和燃烧效果,因此,如何在内燃机中实现高可靠性和高稳定性,是内燃机发展的重点。
NY6200双燃料发动机的电控系统具体包含了三个部分,分别是:燃油电控系统、燃气电控系统、监控系统。这三个系统之间用通信及硬线的方式连接在一起,可以互相传递参数和指令信息。
当发动机引入负荷,并且已经达到了燃气电控系统所设置的条件时,监控系统将会切换到双燃料模式。在双燃料模式下,发动机会同时消耗柴油和天然气,燃油电控系统会对柴油的供应量进行控制,柴油只会被用来充当点火源,并保持发动机的基本运转。
燃气电子控制系统会对汽油的供给进行控制,汽油会成为发动机动力输出的主要燃料,两种燃料会在发动机气缸内进行混合燃烧,从而使其额定功率和最大扭矩与原柴油机相同。
因为发动机的速度是由燃油电子控制系统来控制的,因此,双燃料发动机的动力性能和原来的柴油一样,能够很好地适应负荷变化频繁的情况。
NY6200双燃料引擎的燃油电子控制系统由燃油控制器,燃油执行器,控制线束等构成。
以燃料电子控制为核心,以速度传感器为输入源,以燃料驱动单元为控制单元,对发动机进行控制。燃料控制器收集当前的引擎速度讯号,再做比对,向燃料执行装置发出指令,燃料执行装置收到速度讯号后,调整供油量来调整速度,再把加速器的位置讯号回馈到燃料控制器,从而达到调速控制装置的速度双闭环。
NY6200型柴油机的电控燃气控制系统包括:燃气控制器,电子喷射阀,速度传感器,相位传感器,控制线束等。
气体控制系统使用的是Hyrene茨曼MVC-03型Electronic喷射系统,Electronic喷射系统拥有准确的最优供气量和各缸的供气均一的特点,该气体控制系统主要用于控制气体供给的大小,也就是气体替换速率,其控制过程主要是通过速度和相位的传感器进行控制,而控制过程主要是通过每个汽缸的电动喷射阀门进行控制。在双燃料工作方式下,汽油控制器对各缸的电喷阀进行控制,逐步地将气体喷射出来。
当两种燃料在发动机气缸中进行混合燃烧做功的时候,燃油控制器会自动地控制燃油执行器来减小油门。汽油控制器以事先设置好的当前工况下所希望的燃油供应量为依据,逐步地用汽油来代替燃油,从而使燃油油门位置逐步地趋近于当前工况下的最小油门位置。
燃油控制器的油门位置信号被实时地传输到燃气控制器,PLC采集的增压压力、燃气压力、各缸排温、水温等信号也被实时地传输到燃气控制器。燃气控制器可以利用以上信号,来计算出燃气在当前工况下的最大供应量,进而对燃气的供应量展开限制,通过限制来避免发动机出现运行不稳定、排温过高及爆震的现象。
NY6200监视系统是通过可编程控制器(PLC),人机界面,线束,相关传感器,继电器等组成。
该控制系统采用了一种基于人机交互的方式,实现了对发动机工作参数、工作状态、警报等的实时显示与储存;采用现场总线和硬件实现了与主机的远距离通信。
在此基础上,对PLC的控制软件进行了详细的设计。系统程序则由主程序、发动机启动子程序、双燃料模式切换子程序等组成。系统的主程序一直保持着运转的准备状态,对发动机的各测量参数进行实时监测,并将其与设置值进行对比,从而实现对各个子程序功能的呼叫。
并对各个开关量进行了监测,根据对各个模块的逻辑判定,对各个模块进行了调用,从而完成了发动机的起停和双燃料模式的转换。而显示模块主要是为了更好的实现与用户的互动,显示出重要的参数和状态,从而实现对发动机的操作。编程结束后,经过模拟调试和修改,再写入PLC,最终进行联机调试。
在对人机界面的组态软件进行开发的过程中,首先要构建出组态软件与PLC之间的通信构态,并对I/O点的变量标签名和标签地址进行了确认,同时还可以构建出一个实时数据库,并对变量参数进行了组态,同时还可以对变量参数与I/O点数据进行了动态链接。
之后,以双燃料发动机的各项功能及有关要求为基础,绘制出了组态发动机监控界面、报警显示界面、权限设置界面,并将这些对象与对应的标签构建起了联系。最后,通过模拟调试,对这些内容进行了修改,并将这些内容写到了触摸屏上,展开了在线调试。
NY6200双燃料发动机的电子控制系统经过了合理的设计,它的稳定性在NY6200双燃料发动机上进行了实验,实验的结果表明,它的工作稳定、可靠,汽油的替代比例满足了预期的目标,它的经济性得到了极大的提升,所有的参数都满足了设计的要求。
参考文献:
1.刘洳东.谈谈10kV中压配电线路的运行维护.科技展望