[發明專利]一種天然氣發動機雙路燃氣供給系統及方法

有效

• 申請號: 201410351711.3
• 申請日: 2014-07-23
• 公開（公告）號: CN104074634A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 張強;李孟涵;李娜;馬相明;于華;許自順
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F02M21/02
• 分類號: F02M21/02;F02D19/02;F02D41/00;F02D41/30
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭華清

技術領域

本發明涉及天然氣發動機的技術領域，尤其涉及一種改善天然氣發動機響應性的發動機雙路燃氣供給系統及方法。

背景技術

天然氣是一種清潔燃料，除從天然氣氣田、油田伴生氣田采集外，還可以從油母頁巖或生物質能制取，具有來源廣泛，價格低的優點，是一種理想的內燃機替代能源。目前，包括中國在內的世界各國政府都很重視天然氣發動機的開發，以天然氣發動機作為動力的機械在國民經濟發展中扮演著越來越重要的角色。

進氣總管單點混合的火花點火天然氣發動機是目前保有量最大的天然氣發動機。車用發動機和船用發動機的氣源為壓力氣源，因此在增壓車用發動機中一般采用增壓器后單點混合的方式。單點混合天然氣發動機的優點是天然氣/空氣混合較均勻，在燃燒過程中火焰各個方向的傳播速度較均勻，燃燒室內部不會形成局部的過濃區和熱負荷過高的區域。

這種天然氣發動機的缺點是天然氣的噴射量的調整由增壓后空氣的流量決定，而增壓器的增壓能力受排氣中最大可用能的限制。發動機在負荷突加或節氣門開度突然迅速增加時，由于受增壓器響應性，進氣在進排氣系統中的響應性等方面的影響導致發動機響應差，出現轉速降低，扭矩上升緩慢等問題。導致配置這種天然氣發動機的動力車輛或船舶出現操作靈敏性低，工作不穩定等問題。

發明內容

本發明的目的就是為了解決上述問題，提出了一種天然氣發動機雙路燃氣供給系統及方法，該系統及方法克服了傳統進氣總管噴射天然氣發動機響應性慢，負荷突加時轉速降低，扭矩下降的問題，提高了配置天然氣發動機動力機械的操作性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種天然氣發動機雙路燃氣供給系統，包括電控系統ECU、天然氣發動機以及用于向天然氣發動機供應混合氣的燃氣供給系統，其特征是，所述燃氣供給系統包括：主混合氣供給系統和輔助混合氣供給系統；所述主混合氣供給系統和輔助混合氣供給系統的流量分別由電控系統ECU控制；

所述主混合氣供給系統包括:天然氣存儲裝置、減壓器、穩壓器、機械熱交換器、電控噴射器及混合器通過天然氣管路依次連接；增壓器和中冷器通過空氣管路連接后接入混合器；

天然氣依次經過減壓器、穩壓器、機械熱交換器、電控噴射器進入混合器；外界空氣依次經過發動機增壓器、中冷器進入混合器與天然氣混合；

所述輔助混合氣供給系統包括：壓縮空氣存儲裝置與輔助流量控制閥通過輔助空氣管路連接后接入混合器；壓縮空氣經輔助流量控制閥進入混合器輔助增加空氣流量；

還包括：

所述混合器經電子節氣門與天然氣發動機連接，所述電控噴射器與電子節氣門分別與電控系統ECU連接。

所述機械熱交換器與電控噴射器連接的管路上設置天然氣流量計，所述天然氣流量計與電控系統ECU連接。

所述中冷器與混合器連接的空氣管路上設置空氣流量計，所述空氣流量計與電控系統ECU連接。

所述輔助流量控制閥與混合器連接的輔助空氣管路上設置輔助空氣流量計，所述輔助流量控制閥和輔助空氣流量計分別與電控系統ECU連接。

所述壓縮空氣存儲裝置的出口處設置空氣切斷閥。

所述天然氣發動機的排出氣體經催化后處理器排出，在所述催化后處理器的出口處設置排氣氧傳感器，所述排氣氧傳感器與電控系統ECU連接。

一種天然氣發動機雙路燃氣供給系統的方法，包括：

發動機穩定運行時，由主混合氣供給系統為發動機提供混合氣；電控系統ECU根據空氣流量、發動機運轉參數和預先標定的MAP圖計算噴射量，控制電控噴射器噴出的天然氣量；

發動機負荷發生變化并且與原來穩定運行時的發動機轉速相比轉速波動的值超過設定閾值時，由主混合氣供給系統和輔助混合氣供給系統共同為發動機提供混合氣；電控系統ECU采集發動機轉速的變化，控制電子節氣門開度增加，并打開輔助空氣流量控制閥，通過采集輔助空氣的流量與發動機轉速的變化，實時控制輔助混合氣供給系統的混合氣流量；

發動機轉速穩定后，輔助混合器供給系統停止工作，主混合氣供給系統繼續為發動機提供混合氣。

電控系統ECU同時控制主混合氣供給系統的電子節氣門和輔助混合器供給系統的輔助空氣流量控制閥，根據發動機的運轉工況控制總的天然氣噴射量和空氣流量。

本發明的有益效果是：