[發(fā)明專利]一種發(fā)動機缸內(nèi)燃料可控重整的控制方法

有效

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• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113027627B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設計）人: 鄭尊清;劉道建;堯命發(fā);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

本發(fā)明公開了一種發(fā)動機缸內(nèi)燃料可控重整的控制方法，步驟為：將多缸發(fā)動機的分為兩個工作缸和一個重整缸；ECU判斷發(fā)動機運行負荷；小負荷工況時，需要燃料部分重整，控制三通閥使重整缸具有單獨的進排氣管，利用發(fā)動機廢氣對重整缸進氣進行初步加熱，控制重整缸進氣支管噴油器單獨工作，控制重整缸進氣節(jié)流閥的開度和電加熱的功率,使重整缸內(nèi)形成固定當量比的濃預混合氣；負荷增加時，調(diào)整重整缸進氣支管噴油器噴油量，控制重整缸進氣節(jié)流閥的開度和電加熱的功率逐漸增大；大負荷和滿負荷工況時，控制三通閥使重整缸切換成與工作缸相同的普通工作模式。該控制方法僅通過節(jié)流閥和進氣加熱協(xié)同控制就可以實現(xiàn)對重整缸溫度、壓力的準確控制。

技術領域

本發(fā)明涉及發(fā)動機技術領域，更具體的說，是涉及一種發(fā)動機缸內(nèi)燃料可控重整的控制方法。

背景技術

內(nèi)燃機至今依然是熱效率最高、比質(zhì)量功率最大的原動機。但是，面對世界能源的短缺以及環(huán)境法規(guī)的愈加嚴格，要求內(nèi)燃機運行更加高效清潔。基于活性控制壓燃模式RCCI以及雙燃料高預混合壓燃HPCC模式均采用兩種活性燃料如汽油、柴油雙燃料方式，可以在寬廣運行工況范圍內(nèi)高效清潔燃燒，但該燃燒技術的缺點是需要采用兩種燃料，安裝兩個油箱和兩套燃油系統(tǒng)，增加了控制難度和運行成本。

通過對部分燃料進行重整形成不同氧化階段的不同活性的中間產(chǎn)物，導入發(fā)動機氣缸參與燃燒是燃用單一燃料實現(xiàn)發(fā)動機活性控制壓燃模式的有效方式。當前采用外置重整器催化重整得到小分子組分如H₂和CO等，產(chǎn)物活性單一，且需要催化劑和較高的重整溫度；采用基于負氣門重疊NVO的廢氣重整只局限于改善小負荷燃燒穩(wěn)定性；采用外置重整器的無催化低溫重整存在布置復雜、響應慢和成本高等問題。通過控制缸內(nèi)燃料與空氣反應的邊界條件可獲得不同活性的重整產(chǎn)物，從而可以控制燃燒反應路徑，在全負荷工況范圍內(nèi)實現(xiàn)高效清潔燃燒。

然而，燃料低溫重整對溫度、壓力、混合氣濃度等條件變化敏感。首先，若重整缸內(nèi)熱力條件未能促使燃料發(fā)生重整，或者燃料發(fā)生高溫放熱反應，則會失去重整意義，且會降低燃料經(jīng)濟性；其次，燃料濃混合氣壓縮重整需要降低壓縮壓力，通常為負壓，同時提高壓縮溫度以拓寬穩(wěn)定可重整溫度壓力區(qū)間。最后，在穩(wěn)定可重整溫度壓力區(qū)間內(nèi)發(fā)動機不同工況需求重整缸內(nèi)不同氧化階段產(chǎn)生的不同活性的氧化產(chǎn)物，例如低速小負荷條件下需要重整產(chǎn)生高活性物質(zhì)以拓展小負荷運行工況范圍，而中高負荷條件下則需要重整產(chǎn)生低活性物質(zhì)以與缸內(nèi)直噴高活性燃料實現(xiàn)混合氣活性與濃度分層耦合控制的高效清潔燃燒。因此需要重整反應過程精確可控，以獲得發(fā)動機不同工況條件下所需求的不同活性的中間產(chǎn)物。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種可以進一步提高發(fā)動機熱效率及降低排放的發(fā)動機缸內(nèi)燃料可控重整的控制方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。

本發(fā)明的一種發(fā)動機缸內(nèi)燃料可控重整的控制方法，包括以下步驟：

步驟一、對裝置進行改進，實現(xiàn)發(fā)動機缸內(nèi)燃料可控重整的裝置包括多缸發(fā)動機，多缸發(fā)動機的多個氣缸分為兩個工作缸和一個重整缸，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，重整缸工作時單獨的進氣管上依次安裝有進氣節(jié)流閥、溫度傳感器和壓力傳感器，進氣管的進氣端與大氣環(huán)境連通，所述的進氣節(jié)流閥和溫度傳感器之間的進氣管與換熱器的管程、電加熱器連通，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；