[發明專利]一種柴油/天然氣雙燃料發動機排放控制策略

在審

• 申請號: 201810208544.5
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108561233A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 肖民;周星星
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學;江蘇科技大學海洋裝備研究院
• 主分類號: F02D41/38
• 分類號: F02D41/38;F02D41/00;F02D19/08;F02D19/10;F02M43/04
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生

1.一種柴油/天然氣雙燃料發動機排放控制策略，其特征在于：具體控制策略如下：

S1：曲軸位置傳感與負荷判斷：雙燃料ECU讀取曲軸位置傳感器送入的曲軸轉動角度和轉速信號，加速踏板傳感器給出的汽車加速踏板的位置信號用來反映發動機的負荷大小，從而為雙燃料發動機獲取載荷級別，即判斷發動機運行工況為冷啟動、怠速、低負荷、中低負荷、中高負荷、大負荷；

S2：油氣共用噴射器的控制：采用的油氣共用噴射器分別連接到供油管路和供氣管路，且油氣共用噴射器與雙燃料ECU相連，ECU根據獲取的發動機當前運行工況以及已經標定過的柴油與天然氣的控制MAP，從而控制噴射器中兩種燃料的噴射次數，每次噴射時刻以及噴射脈寬；

S3：根據S1判斷結果所對應的工況執行S4或S5或S6或S7步驟；

S4：冷啟動、怠速及低負荷狀態工況下的發動機控制：S1判斷結果為冷啟動、怠速以及低負荷工況，則ECU根據已經標定過的傳統柴油機的燃燒方式，以純柴油機模式工作，沒有天然氣參與燃燒；發動機的噴油量與噴油規律仍然按照原機控制策略，由雙燃料ECU執行相關控制程序，其噴油驅動模塊驅動噴油器工作，完成啟動、怠速以及低負荷的穩定運行；

S5：中低負荷狀態工況下的發動機控制：S1判斷結果為中低負荷，則ECU控制柴油和天然氣采用單次噴射策略；壓縮沖程階段開始后，天然氣高壓噴射進入氣缸，噴射壓力為12~16MPa，與缸內空氣進行充分的混合；接著，柴油在上止點前6~12°CA高壓噴射進入氣缸，噴射壓力為80~140MPa；柴油的預先燃燒，在燃燒室內形成大量火核，繼而引燃周圍的可燃混合氣，接近均質混合燃燒；燃燒高效清潔，可很好地抑制NO_X與PM的排放；隨著負荷增大，天然氣比例逐漸升高，并引入EGR以實現適應于此工況的低排放燃燒；

S6：中高負荷狀態工況下的發動機控制：S1判斷結果為中高負荷，則ECU控制柴油采用單次噴射策略，天然氣采用多次噴射策略；天然氣所占比例升高，并結合適當的EGR率；壓縮沖程階段，柴油在上止點前20~25°CA高壓噴射進入氣缸，噴射壓力為80~140MPa；接著，天然氣采用高壓多次噴射進入氣缸，噴射壓力為12~16MPa；

S6.1天然氣以三段噴射為主，分別為第一次噴射，第二次噴射，第三次噴射，所述第一次噴射量所占天然氣比例為5%~15%，第二次噴射量所占天然氣比例為76%~92%,第三次噴射量所占天然氣比例為3%~9%；第二次噴射起點定為上止點前2~4°CA，第一次噴射與第二次噴射間隔為6~12°CA；第二次噴射與第三次噴射間隔為10~20°CA；天然氣第一次噴射改善了混合氣形成質量, 其所形成的預混合燃燒能夠縮短第二次噴射的著火滯燃期，降低缸內最大爆發壓力和最高燃燒溫度，起到減少NO_X排放，避免爆震燃燒的作用；天然氣第三次噴射的射流作用促進了缸內混合氣的湍流擾動，且其燃燒放熱提升了缸內溫度，從而提高了HC、PM以及CO的氧化率，降低了HC、PM以及CO的排放；故采用以上噴射策略，實現了NO_X、PM、HC以及CO排放的全面降低；

S7：高負荷以及全負荷狀態工況下的發動機控制：S1若判斷結果為高負荷以及全負荷，則ECU仍執行與中高負荷工況相似的策略；在此基礎上，天然氣所占比例下降，以此避免大負荷工況時，由于天然氣燃燒速度較慢，后燃比例增加，排溫上升，發動機熱負荷加大，發生爆震燃燒，不利于發動機可靠運行；同時，替代率降低，由于大負荷時缸內燃燒溫度高，若替代率過高導致柴油流量過小，不利于噴嘴的冷卻，噴嘴壽命會縮短。

2.根據權利要求1所述的一種柴油/天然氣雙燃料發動機排放控制策略，其特征在于：所述雙燃料發動機為在原柴油機基礎上并聯一天然氣供給系統。