[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

本發明涉及一種柴油/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；S2：油氣共用噴射器的控制；通過油氣共用噴射器和雙燃料ECU，可以對柴油和天然氣的噴射實時控制，從而對缸內燃料濃度分布、特性分布實時調節；針對不同工況以及燃料的燃燒特性，結合靈活的噴射策略以及適當的EGR，可以有效控制缸內的混合特性、著火特性，從而優化缸內燃燒，同時降低NO_X、PM、HC以及CO的排放。

技術領域

本發明涉及雙燃料發動機尾氣排放控制研究領域，尤其涉及一種柴油/天然氣雙燃料發動機排放控制策略。

背景技術

現代內燃機需要滿足嚴格的排放標準，包括氮氧化物（NO_X）、顆粒物（PM）、碳氫化物（HC）、碳氧化物（CO）等。傳統內燃機，由于燃燒模式、燃料特性、燃料進入氣缸方式等因素，無法改善缸內燃燒產物的trade-off關系，從而加大了對復雜且昂貴的后處理裝置的要求（SCR、DOC、DPF等）以及后處理裝置的工作負荷。故改善缸內燃燒產物的trade-off關系，并根據不同負荷，采用最佳的控制排放策略，實現缸內綠色清潔的燃燒顯得尤為重要。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種柴油/天然氣雙燃料發動機排放控制策略，能夠改善缸內燃燒產物的trade-off關系，減少對復雜且昂貴的后處理裝置的要求以及降低后處理裝置的工作負荷。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種柴油/天然氣雙燃料發動機排放控制策略，其創新點在于：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；