[發明專利]一種發動機缸內燃料可控重整的控制方法

有效

• 申請號: 202110301045.2
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113027627B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 鄭尊清;劉道建;堯命發;王洋;劉海峰;王滸
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F02D41/00
• 分類號: F02D41/00;F02M31/087;F02M31/13
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

1.一種發動機缸內燃料可控重整的控制方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、實現發動機缸內燃料可控重整的裝置包括多缸發動機，多缸發動機的多個氣缸分為兩個工作缸(14)和一個重整缸(3)，在兩個工作缸和一個重整缸的缸蓋上分別安裝有一個直噴噴油器(4)，重整缸工作時單獨的進氣管(6)上依次安裝有進氣節流閥(5)、溫度傳感器(9)和壓力傳感器(10)，進氣管的進氣端與大氣環境連通，所述的進氣節流閥和溫度傳感器之間的進氣管與換熱器(7)的管程、電加熱器(8)連通，第一根進氣支管以及第二根進氣支管的出口各自與一個工作缸的進氣口連通，所述的進氣管的出口與第一三通閥(11)的第一閥口相連，所述的第一根進氣支管以及第二根進氣支管的進口共同與混合腔(13)的出口連通，并通過管路與第一三通閥的第二閥口連通，所述第一三通閥的第三閥口通過第三進氣支管與重整缸(3)的進氣口連通，在靠近重整缸的進氣口處的第三進氣支管上安裝有電控噴油器(12)；

第一根排氣支管以及第二根排氣支管的進口各自與一個工作缸的排氣口連通，并且第一根排氣支管以及第二根排氣支管的出口共同與總排氣支管的入口連通，并通過管路與第二三通閥(20)的第一閥口連通，第三根排氣支管的進口與重整缸的排氣口連通，且第三根排氣支管的出口與第二三通閥的第二閥口連通，單獨的排氣管(15)的入口與第二三通閥(20)的第三閥口連通，并且另一端與混合腔(13)的第一入口連通；

沿進氣方向，發動機總進氣管(18)依次與渦輪增壓器(19)的壓氣機、廢氣再循環支管(16)的出口以及混合腔的第二入口連接，發動機總進氣管的進氣端與大氣環境連通；沿排氣方向，發動機總排氣管(1)依次與廢氣再循環支管的入口、渦輪增壓器的透平以及排氣旁通管(21)的入口連通并與排氣背壓閥(22)連接，所述的排氣旁通管的出口與大氣環境連通；

在所述廢氣再循環支管上安裝有廢氣再循環閥(17)，排氣旁通管的進口端與位于排氣背壓閥和渦輪增壓器的透平之間的發動機總排氣管(1)連通，在所述的發動機排氣旁通管上安裝有排氣旁通閥(2)，所述的排氣旁通管的出口與換熱器的殼程通道進口連通；

步驟二、電子控制單元分別讀取發動機轉速信號及負荷信號，判斷發動機的運行工況，進而確定重整缸內所需燃料重整產物活性；

步驟三、如果步驟二的判斷結果為發動機處于小負荷工況，則發動機需要高活性重整產物以促進工作缸內著火及燃燒穩定性，重整缸單獨工作，重整缸單獨工作的具體控制方法如下：

首先，發動機電子控制單元控制第一三通閥關閉第二閥口，打開第一閥口和第三閥口，控制第二三通閥關閉第一閥口，打開第二閥口和第三閥口控制，使重整缸具有單獨的進氣管和排氣管；

然后，分別采用工作缸的排氣余熱和電加熱器對重整缸單獨工作時的進氣進行兩階段加熱，過程如下：發動機電子控制單元控制排氣背壓閥全關，排氣旁通閥全開，使兩個工作缸的排氣分別排入第一根排氣支管和第二根排氣支管并匯入總排氣管后，經渦輪增壓器的透平、排氣旁通管和換熱器的殼程排出，從而對從進氣管的入口流入的新鮮進氣在換熱器的管程內與換熱器殼程內的排氣換熱后進行第一階段加熱，新鮮進氣經換熱器的管程加熱后，再通過控制電加熱器的功率對新鮮進氣進行第二階段加熱，使進氣溫度達到小負荷時電子控制單元標定脈譜的溫度,溫度范圍為380-420K；

最后，發動機電子控制單元僅向電控噴油器發出噴射時刻和噴射脈寬信號，使燃油僅在重整缸進氣口處噴入并與第三進氣支管內的空氣混合后進入重整缸內，同時控制進氣節流閥的開度，使小負荷工況下噴油后的重整缸內能形成固定當量比的濃預混合氣；

步驟四、如果步驟一的判斷結果為發動機處于中高負荷工況，則發動機需要低活性重整產物以使工作缸內形成混合氣活性分層，從而促進工作缸內的燃燒反應速率的控制，此時，重整缸單獨工作的具體控制方法如下：

首先，發動機電子控制單元控制第一三通閥關閉第二閥口，打開第一閥口和第三閥口，控制第二三通閥關閉第一閥口，打開第二閥口和第三閥口，使重整缸具有單獨的進氣管和排氣管；

然后，分別采用工作缸的排氣余熱和電加熱器對重整缸單獨工作時的進氣進行兩階段加熱，過程如下：發動機電子控制單元控制排氣背壓閥全關，排氣旁通閥全開，使兩個工作缸的排氣分別排入第一根排氣支管和第二根排氣支管并匯入總排氣管后，經渦輪增壓器的透平、排氣旁通管和換熱器的殼程排出，從而對從進氣管的入口流入的新鮮進氣在換熱器的管程內與換熱器殼程內的排氣換熱后進行第一階段加熱，新鮮進氣經換熱器的管程加熱后，再通過控制電加熱器的功率對新鮮進氣進行第二階段加熱，使進氣溫度達到中高負荷時電子控制單元標定脈譜的溫度,溫度范圍為420-460K；

最后，發動機電子控制單元僅向電控噴油器發出噴射時刻和噴射脈寬信號，使燃油僅在重整缸進氣口處噴入并與第三進氣支管內的空氣混合后進入重整缸內，同時控制進氣節流閥的開度大于發動機處于中高負荷工況時的開度；使中高負荷工況下噴油后的重整缸內能形成固定當量比的濃預混合氣；

步驟五、如果步驟一的判斷結果為發動機處于大負荷和滿負荷工況，重整缸切換成普通工作模式，控制方法如下：

首先，發動機電子控制單元控制第一三通閥關閉第一閥口并打開第二閥口和第三閥口，控制第二三通閥關閉第三閥口并打開第一閥口和第二閥口，從而改變重整缸的進氣和排氣流向，使重整缸切換成與工作缸相同的進排氣模式，兩個工作缸的進氣和重整缸的進氣經總進氣管上的渦輪增壓器的壓氣機進入混合腔，然后分別通過第一根進氣支管、第二根進氣支管、第三根進氣支管進入兩個工作缸和重整缸，兩個工作缸的排氣和重整缸的排氣分別經第一排氣支管、第二排氣支管和第三排氣支管匯入發動機總排氣管；

然后，發動機電子控制單元控制進氣節流閥全關，電加熱器為關閉狀態，同時控制排氣背壓閥全開，排氣旁通閥全關，使發動機工作缸和重整缸的排氣匯入發動機總排氣管后經渦輪增壓器的透平從發動機總排氣管排出；

最后，發動機電子控制單元僅向安裝在重整缸缸蓋上的直噴噴油器發出噴射時刻和噴射脈寬信號，使燃油直接經直噴噴油器噴入重整缸與缸內氣體混合。