[發明專利]低熱值燃氣高效增壓噴射稀薄燃燒綜合控制系統及方法

有效

• 申請號: 201910017999.3
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109723537B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 蘇展望;趙建平;趙同賓;張旭東;馮豐;董威;劉選科
• 申請（專利權）人: 陜西柴油機重工有限公司
• 主分類號: F02B19/10
• 分類號: F02B19/10;F02M21/02;F02M35/10;F02B37/16;F02B37/18;F02D41/00;F02D41/06;F02D41/14;F02D41/30
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1.一種低熱值燃氣高效增壓噴射稀薄燃燒綜合控制系統，包括低熱值氣體增壓中冷單元、空氣增壓中冷單元、燃氣單獨進氣預燃室單元、主燃氣噴射單元、安全防爆單元、點火式內燃機單元、控制單元，

所述的低熱值氣體增壓中冷單元由燃氣廢氣渦輪增壓器(3)、燃氣中冷器(4)組成；

所述的空氣增壓中冷單元由空氣濾清器(18)、空氣廢氣渦輪增壓器(17)、空氣中冷器(15)組成；

所述的燃氣單獨進氣預燃室單元由燃氣進氣單向閥(9)、火花塞預燃室(8)組成；所述的主燃氣噴射單元由燃氣噴射閥(10)組成；

所述的安全防爆單元由增壓器前燃氣管道專用阻火器(1)、中冷后燃氣管道專用阻火器(5)、進氣總管安全防爆泄壓閥(11)、排氣總管安全防爆泄壓閥(14)組成；

所述的點火式內燃機單元由包括氣缸蓋(12)在內的內燃機部件組成；

所述的控制單元在冷起動時，控制單元調取內部起動設定值，協同調整各缸燃氣噴射閥、燃氣增壓旁通閥、空氣增壓旁通閥及節氣門的參數處于規定值范圍內，實現燃氣機迅速起動，所述的內部起動設定值為預先根據不同低熱值氣體成分調試確定的最佳起動設置參數值并保存在控制單元ECU中；

所述的控制單元在負荷特性變化時，根據負荷變化，獲取轉速、節氣門位置信號、排氣溫度、排氣氧濃度等數據的當運行參數，并與內部設定值比對，確定當前工況下最佳節氣門位置，以實現發動機不同負荷的最佳的運行狀態、最優的排放指標和經濟指標；所述的內部設定值為預先根據不同符合工況調試確定的最佳稀薄燃燒和經濟運行的節氣門位置并保存在控制單元ECU中；

所述的控制單元在速度特性和突加突卸特性變化時，根據速度和負荷同時變化需求，查詢控制單元ECU中內部設定值，迅速調整燃氣噴射閥、燃氣增壓旁通閥、空氣增壓旁通閥及節氣門的參數，使燃氣機瞬間穩態運行，其缸內稀薄燃燒所需的空氣和燃氣量及空燃比在預定值范圍內，并實現最佳經濟運行狀態。

2.如權利要求1所述的一種低熱值燃氣高效增壓噴射稀薄燃燒綜合控制系統，其特征在于：所述的低熱值燃氣是指除標準天然氣以外且熱值低于18MJ/Nm³的可燃氣體。

3.如權利要求2所述的一種低熱值燃氣高效增壓噴射稀薄燃燒綜合控制系統，其特征在于：所述的可燃氣體為：煤礦瓦斯氣、沼氣、煉化尾氣、焦爐煤氣、高爐煤氣、發生爐煤氣、油母頁巖氣、炭黑氣、藍碳氣、水煤氣、秸稈氣、垃圾填埋氣中的一種或多種。

4.一種如權利要求1所述的低熱值燃氣高效增壓噴射稀薄燃燒綜合控制系統的控制方法，其特征在于：

監測燃氣機當前運行工況下功率或扭矩、轉速、節氣門位置信號、燃氣噴射閥噴射時刻、排氣溫度、排氣氧濃度、最大爆壓、油壓、油溫、水壓、水溫、排氣溫度的運行參數；

所述的控制單元在冷起動時，控制單元調取內部起動設定值，協同調整各缸燃氣噴射閥、燃氣增壓旁通閥、空氣增壓旁通閥及節氣門的參數處于規定值范圍內，實現燃氣機迅速起動，所述的內部起動設定值為預先根據不同低熱值氣體成分調試確定的最佳起動設置參數值并保存在控制單元ECU中；

所述的控制單元在負荷特性變化時，根據負荷變化，獲取轉速、節氣門位置信號、排氣溫度、排氣氧濃度等數據的當運行參數，并與內部設定值比對，確定當前工況下最佳節氣門位置，以實現發動機不同負荷的最佳的運行狀態、最優的排放指標和經濟指標；所述的內部設定值為預先根據不同符合工況調試確定的最佳稀薄燃燒和經濟運行的節氣門位置并保存在控制單元ECU中；

所述的控制單元在速度特性和突加突卸特性變化時，根據速度和負荷同時變化需求，查詢控制單元ECU中內部設定值，迅速調整燃氣噴射閥、燃氣增壓旁通閥、空氣增壓旁通閥及節氣門的參數，使燃氣機瞬間穩態運行，其缸內稀薄燃燒所需的空氣和燃氣量及空燃比在預定值范圍內，并實現最佳經濟運行狀態；

所述的控制單元根據排氣總管氧傳感器和各缸排溫傳感器檢測的信號，判斷燃氣機是否達到預定的稀薄燃燒狀態，通過調整各缸燃氣噴射閥噴射時刻和噴射持續時間來控制稀薄燃燒所需要的空燃比。

5.如權利要求4所述的控制方法，其特征在于：所述的低熱值氣體機在運行過程中基于負荷特性及速度特性工況需求的控制策略，通過對各缸燃氣和新鮮空氣量的控制，實現最佳稀薄燃燒狀態，降低缸內燃燒溫度并避免燃燒爆震現象的發生，進一步提高活塞壓縮比，最終提高內燃機熱效率、提升工況響應性、降低排放及發動機高效穩定可靠運行的目的。