[發(fā)明專利]摻氫天然氣發(fā)動機(jī)中的燃燒控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210033676.5
• 申請日: 2022-01-12
• 公開（公告）號: CN114483341A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬凡華;熊思江;肖秋紅;吳智濤;劉永振;賈子璇;鄭軍平;李松橋
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);國家電投集團(tuán)氫能科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: F02D37/02
• 分類號: F02D37/02;F02D19/08;F02D19/02;F02D41/00;F02P5/15;F02M21/02;F02M26/13;F02M26/16
• 代理公司: 北京華進(jìn)京聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11606
• 代理人: 魏朋

本發(fā)明涉及一種摻氫天然氣發(fā)動機(jī)中的燃燒控制方法，包括：發(fā)動機(jī)電子控制單元根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷工況實時調(diào)節(jié)燃料的摻氫體積百分比、廢氣再循環(huán)率與點火提前角，并使過量空氣系數(shù)為1。采用理論空燃比燃燒模式結(jié)合廢氣再循環(huán)(EGR)策略，并根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷工況，實時調(diào)節(jié)燃料組分(即調(diào)節(jié)摻氫體積百分比)，輔以發(fā)動機(jī)運行參數(shù)(即調(diào)節(jié)廢氣再循環(huán)率與點火提前角)的協(xié)同控制，從而使得燃料參數(shù)與發(fā)動機(jī)運行參數(shù)都能較好的契合當(dāng)前的負(fù)荷工況，從而使當(dāng)前工況下各項參數(shù)都能盡量發(fā)揮最優(yōu)效果，從而實現(xiàn)發(fā)動機(jī)高效、清潔且穩(wěn)定的運行以及動力性能的提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及摻氫天然氣發(fā)動機(jī)中的燃燒控制方法。

背景技術(shù)

相較于煤炭、石油等傳統(tǒng)燃料，天然氣具有排放污染低、價格低、儲備豐富等優(yōu)勢，這使得天然氣逐漸被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域，例如，將天然氣作為車用替代燃料的天然氣發(fā)動機(jī)。自上世紀(jì)初期天然氣發(fā)動機(jī)問世以來，經(jīng)過八十年的發(fā)展，天然氣發(fā)動機(jī)技術(shù)已日趨成熟。然而，天然氣燃燒速度慢、著火極限低等特性限制了其在稀燃條件下的清潔高效燃燒。由于氫氣具有燃燒速度快、著火極限寬且無碳等特性，與天然氣摻混作為燃料能夠有效解決天然氣發(fā)動機(jī)的主要問題，這使得摻氫天然氣(HCNG)發(fā)動機(jī)在高效、穩(wěn)定和清潔燃燒方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。但在摻氫天然氣發(fā)動機(jī)框架下，如何有效提高發(fā)動機(jī)的整體動力性能是目前亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明提出一種摻氫天然氣發(fā)動機(jī)中的燃燒控制方法，可以提高發(fā)動機(jī)的整體動力性能。

摻氫天然氣發(fā)動機(jī)中的燃燒控制方法，包括：

發(fā)動機(jī)電子控制單元根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷工況實時調(diào)節(jié)燃料的摻氫體積百分比、廢氣再循環(huán)率與點火提前角，并使過量空氣系數(shù)為1。

在其中一個實施例中，氫氣罐與燃料混合罐之間通過氫氣輸入管路連接，天然氣罐與所述燃料混合罐之間通過天然氣輸入管路連接，所述氫氣輸入管路上設(shè)置有氫氣流量控制器，所述天然氣輸入管路上設(shè)置有天然氣流量控制器；

調(diào)節(jié)所述摻氫體積百分比的方式為：調(diào)節(jié)所述氫氣流量控制器，以及/或者，調(diào)節(jié)所述天然氣流量控制器。

在其中一個實施例中，發(fā)動機(jī)氣缸上連接有空氣輸入管路與尾氣輸出管路，所述尾氣輸出管路與所述空氣輸入管路之間通過尾氣回流管路連接，所述尾氣回流管路上設(shè)置有尾氣回流流量控制器，通過調(diào)節(jié)所述尾氣回流流量控制器調(diào)節(jié)所述廢氣再循環(huán)率。

在其中一個實施例中，所述尾氣輸出管路上設(shè)置有氧濃度傳感器，使所述過量空氣系數(shù)為1的方式為：根據(jù)所述氧濃度傳感器的參數(shù)調(diào)節(jié)所述空氣輸入管路的空氣流量，以及/或者，根據(jù)所述氧濃度傳感器的參數(shù)調(diào)節(jié)燃?xì)饬髁俊?/p>

在其中一個實施例中，所述發(fā)動機(jī)電子控制單元根據(jù)設(shè)置于節(jié)氣門的節(jié)氣門位置傳感器反饋節(jié)氣門開度，以獲取所述發(fā)動機(jī)負(fù)荷工況。

在其中一個實施例中，發(fā)動機(jī)的負(fù)荷不高于50％時，所述摻氫體積百分比的范圍為30％-80％，所述廢氣再循環(huán)率的范圍為13％-20％，所述點火提前角的范圍為6°CABTDC-22°CA BTDC。

在其中一個實施例中，所述摻氫體積百分比的范圍為30％-60％時，所述點火提前角的范圍為12°CA BTDC-22°CA BTDC；

所述摻氫體積百分比的范圍為60％-80％時，所述點火提前角的范圍為6°CABTDC-18°CA BTDC。

在其中一個實施例中，發(fā)動機(jī)的負(fù)荷高于50％時，所述摻氫體積百分比的范圍為10％-50％，所述廢氣再循環(huán)率的范圍為15％-30％，所述點火提前角的范圍為18°CA BTDC-50°CA BTDC。