[發明專利]天然氣發動機的瞬態響應控制方法及裝置

有效

• 申請號: 202010574937.5
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111664015B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 曹石;任憲豐;劉鑫
• 申請（專利權）人: 濰柴動力股份有限公司
• 主分類號: F02D41/00
• 分類號: F02D41/00;F02D29/06;F02M21/02
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 趙囡囡

本發明公開了一種天然氣發動機的瞬態響應控制方法及裝置。其中，天然氣發動機中設置有分別與節氣門和氣缸連接的噴射系統，該方法包括：獲取天然氣發動機的發電轉速控制扭矩在預定步長內的扭矩變化量；若扭矩變化量大于瞬態加載標定量，則依據天然氣發動機的空氣流量和燃氣流量確定噴射系統的第一燃氣噴射量；控制噴射系統以預定方式執行噴射，其中，預定方式為從第一噴射量開始減小的方式；在預定時間段內控制第一燃氣噴射量降至第二燃氣噴射量之后，判斷扭矩變化量是否小于卸載標定量；若扭矩變化量小于卸載標定量，則控制噴射系統停止噴射操作。本發明解決了現有的天然氣預混型發動機無法滿足發電機組的瞬態調速率需求的技術問題。

技術領域

本發明涉及控制技術領域，具體而言，涉及一種天然氣發動機的瞬態響應控制方法及裝置。

背景技術

現有技術中，非道路發電用天然氣發動機一般采用進氣預混型的設計路線，如圖1所示，首先燃氣通過零壓閥穩定到一個大氣壓，經過燃氣控制閥后和空氣在混合器中混合，混合氣經過增壓后由節氣門來控制進入氣缸內的流量，即由節氣門來控制最終的發動機負荷需求。

與柴油發動機相比天然氣發動機存在氣路的延遲，預混型天然氣發動機控制燃氣的閥離氣缸更遠，且響應性更差，在載荷發生變化時發動機轉速波動較大，或者突加及突減負荷時導致轉速下跌及上沖較大甚至熄火，單純靠轉速PID控制很難滿足發電機組的瞬態調速率，尤其是針對調速率等級要求高的發電機組，現有的天然氣預混型發動機無法滿足需求。

針對上述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

本發明實施例提供了一種天然氣發動機的瞬態響應控制方法及裝置，以至少解決現有的天然氣預混型發動機無法滿足發電機組的瞬態調速率需求的技術問題。

根據本發明實施例的一個方面，提供了一種天然氣發動機的瞬態響應控制方法，天然氣發動機中設置有分別與節氣門和氣缸連接的噴射系統，包括：獲取上述天然氣發動機的發電轉速控制扭矩在預定步長內的扭矩變化量；若上述扭矩變化量大于瞬態加載標定量，則依據上述天然氣發動機的空氣流量和燃氣流量確定上述噴射系統的第一燃氣噴射量；控制上述噴射系統以預定方式執行噴射，其中，上述預定方式為從第一噴射量開始減小的方式；在預定時間段內控制上述第一燃氣噴射量降至第二燃氣噴射量之后，判斷上述扭矩變化量是否小于卸載標定量；若上述扭矩變化量小于上述卸載標定量，則控制上述噴射系統停止噴射操作。

可選的，在獲取天然氣發動機的發電轉速控制扭矩在預定步長內的扭矩變化之前，上述方法還包括：獲取上述天然氣發動機的當前運行參數，其中，上述當前運行參數包括以下至少之一：發動機實際轉速、發電轉速控制扭矩、運行狀態；檢測上述當前運行參數是否滿足對應的預設條件，其中，上述預設條件包括以下至少之一：上述實際轉速處于預設轉速范圍內、上述發電轉速控制扭矩大于預定扭矩、上述運行狀態為非故障狀態；若檢測到上述當前運行參數滿足上述對應的預設條件，則執行上述獲取天然氣發動機的發電轉速控制扭矩在預定步長內的扭矩變化量，若檢測到上述當前運行參數未滿足上述對應的預設條件，則返回執行上述獲取上述天然氣發動機的當前運行參數，直到上述當前運行參數滿足上述對應的預設條件。

可選的，上述第一燃氣噴射量為上述噴射系統當前待噴射的燃氣量，上述第二燃氣噴射量為零。

可選的，在預定時間段內控制上述第一燃氣噴射量降至第二燃氣噴射量之前，上述方法還包括：獲取上述天然氣發動機中的燃氣閥與上述噴射系統中混合器之間的距離；依據上述距離確定對應的上述預定時間段。

可選的，若上述扭矩變化量小于或等于上述瞬態加載標定量，則返回執行上述獲取天然氣發動機的發電轉速控制扭矩在預定步長內的扭矩變化量。

可選的，若上述扭矩變化量大于或等于上述卸載標定量，則返回執行上述獲取天然氣發動機的發電轉速控制扭矩在預定步長內的扭矩變化量。