[發明專利]一種天然氣發動機的燃燒控制方法及控制系統

有效

• 申請號: 202010034279.0
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN110848035B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 譚旭光;佟德輝;王曉燕;李志杰;許曉穎;張強;李國祥
• 申請（專利權）人: 濰柴動力股份有限公司
• 主分類號: F02D19/10
• 分類號: F02D19/10;F02D41/30
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李帶娣

1.一種天然氣發動機的燃燒控制方法，其特征在于，該控制方法包括以下內容：

根據天然氣發動機當前工況參數，判斷天然氣發動機的運行工況并計算天然氣發動機該工況下所需天然氣和引燃柴油的總噴射量；

當所述運行工況處于怠速或低負荷時，采取直噴擴散燃燒模式，所述直噴擴散燃燒模式是指在壓縮上止點位置噴射柴油，然后再噴射天然氣；

當所述運行工況處于中等負荷時，采取天然氣均質混合活性控制壓燃模式，所述天然氣均質混合活性控制壓燃模式是指進氣門關閉后噴射天然氣，上止點前噴射柴油；

當所述運行工況處于高負荷工況時，配置所述總噴射量成三部分：壓燃天然氣噴射量、引燃柴油噴射量和擴散燃燒天然氣噴射量；在所述天然氣發動機壓縮沖程初期，將所述壓燃天然氣噴射量的天然氣噴射于燃燒腔室與其內部空氣混合；在壓縮上止點附近位置或較大柴油噴射提前角將所述引燃柴油噴射量的柴油噴射至所述燃燒腔室引燃預先噴射的天然氣，隔預定時間后再將所述擴散燃燒天然氣噴射量的天然氣噴射至所述燃燒腔室；

其中所述壓縮沖程初期是以自進氣門關閉曲軸至少轉過10度時位置為始點當所述運行工況為高負荷工況時，在天然氣發動機燃燒過程中依照以下原則優化壓燃天然氣噴射量、引燃柴油噴射量和擴散燃燒天然氣噴射量三者的分配量：

隨著天然氣發動機負荷增加，降低壓燃天然氣噴射量和降低引燃柴油噴射量，增加擴散燃燒天然氣噴射量。

2.根據權利要求1所述的天然氣發動機的燃燒控制方法，其特征在于，根據預先存儲的Map圖確定所述運行工況、天然氣發動機高負荷工況不同階段的壓燃天然氣噴射量、引燃柴油噴射量和擴散燃燒天然氣噴射量，所述Map圖中標定有根據發動機扭矩或轉速標定的天然氣發動機工況，及天然氣發動機不同負荷點所對應的壓燃天然氣噴射量、引燃柴油噴射量和擴散燃燒天然氣噴射量。

3.根據權利要求2所述的天然氣發動機的燃燒控制方法，其特征在于，所述Map圖還同時標定有天然氣發動機不同負荷點壓燃天然氣、引燃柴油和擴散燃燒天然氣三者相應的噴射壓力、噴射脈寬和噴射提前角。

4.根據權利要求2所述的天然氣發動機的燃燒控制方法，其特征在于，所述Map圖中各工況點參數的標定通過以下方法獲?。?/p>

S10、將計算所得的該工況點總噴射量初步配置為：初始壓燃天然氣噴射量、初始引燃柴油噴射量和初始擴散燃燒天然氣噴射量；其中初始壓燃天然氣噴射量初始分配比例較低；

S11、從空載開始標定，標定過程中先采用低柴油噴射壓力和低天然氣噴射壓力，然后逐漸增加壓力，在壓縮沖程初期噴入初始壓燃天然氣噴射量的天然氣，然后在壓縮上止點附近噴射初始引燃柴油噴射量的引燃柴油，再間隔預定時間噴入初始擴散燃燒天然氣噴射量的擴散燃燒天然氣，以維持發動機穩定運行；

S12、保持步驟S11中的天然氣噴射壓力、初始壓燃天然氣噴射量、初始引燃柴油噴射量和初始擴散燃燒天然氣噴射量不變，逐漸提高柴油噴射前提角，直到實現壓燃天然氣的活性壓燃模式燃燒；其中該步驟中噴射前提角的范圍為上止點前5度-50度曲軸轉角；

S13、保持步驟S11中的天然氣噴射壓力和S12中噴射前提角不變，逐漸增加初始壓燃天然氣噴射量、調整初始引燃柴油噴射量和減小初始擴散燃燒天然氣噴射量，采集發動機的示功圖、經濟性、排放性數據，分析發動機的壓力升高率、爆震特性、最高爆壓，優化確定壓燃天然氣噴射比例。

5.根據權利要求4所述的天然氣發動機的燃燒控制方法，其特征在于，所述Map圖中各工況點參數的標定還包括以下步驟：

S14、逐漸增加天然氣、柴油的噴射壓力，微調步驟S13中所獲得的各噴射量和各階段的噴射提前角，采集并對比分析發動機的各項參數，確定該工況下各段最優的噴射壓力、噴射脈寬和噴射提前角。

6.根據權利要求5所述的天然氣發動機的燃燒控制方法，其特征在于，所述Map圖中各工況點參數的標定還包括以下步驟：

S15、在通過步驟S10-S14獲得各工況點參數形成Map圖后，再結合天然氣發動機的進氣溫度、冷卻液溫度波動范圍，優化全負荷范圍內的MAP圖。