[发明专利]掺氢天然气发动机中的燃烧控制方法

说明书

本发明涉及一种掺氢天然气发动机中的燃烧控制方法，包括：发动机电子控制单元根据发动机负荷工况实时调节燃料的掺氢体积百分比、废气再循环率与点火提前角，并使过量空气系数为1。采用理论空燃比燃烧模式结合废气再循环(EGR)策略，并根据发动机负荷工况，实时调节燃料组分(即调节掺氢体积百分比)，辅以发动机运行参数(即调节废气再循环率与点火提前角)的协同控制，从而使得燃料参数与发动机运行参数都能较好的契合当前的负荷工况，从而使当前工况下各项参数都能尽量发挥最优效果，从而实现发动机高效、清洁且稳定的运行以及动力性能的提升。

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，特别是涉及掺氢天然气发动机中的燃烧控制方法。

背景技术

相较于煤炭、石油等传统燃料，天然气具有排放污染低、价格低、储备丰富等优势，这使得天然气逐渐被广泛应用于多个领域，例如，将天然气作为车用替代燃料的天然气发动机。自上世纪初期天然气发动机问世以来，经过八十年的发展，天然气发动机技术已日趋成熟。然而，天然气燃烧速度慢、着火极限低等特性限制了其在稀燃条件下的清洁高效燃烧。由于氢气具有燃烧速度快、着火极限宽且无碳等特性，与天然气掺混作为燃料能够有效解决天然气发动机的主要问题，这使得掺氢天然气(HCNG)发动机在高效、稳定和清洁燃烧方面表现出显著优势。但在掺氢天然气发动机框架下，如何有效提高发动机的整体动力性能是目前亟待解决的问题。

发明内容

基于此，本发明提出一种掺氢天然气发动机中的燃烧控制方法，可以提高发动机的整体动力性能。

掺氢天然气发动机中的燃烧控制方法，包括：

发动机电子控制单元根据发动机负荷工况实时调节燃料的掺氢体积百分比、废气再循环率与点火提前角，并使过量空气系数为1。

在其中一个实施例中，氢气罐与燃料混合罐之间通过氢气输入管路连接，天然气罐与所述燃料混合罐之间通过天然气输入管路连接，所述氢气输入管路上设置有氢气流量控制器，所述天然气输入管路上设置有天然气流量控制器；

调节所述掺氢体积百分比的方式为：调节所述氢气流量控制器，以及/或者，调节所述天然气流量控制器。

在其中一个实施例中，发动机气缸上连接有空气输入管路与尾气输出管路，所述尾气输出管路与所述空气输入管路之间通过尾气回流管路连接，所述尾气回流管路上设置有尾气回流流量控制器，通过调节所述尾气回流流量控制器调节所述废气再循环率。

在其中一个实施例中，所述尾气输出管路上设置有氧浓度传感器，使所述过量空气系数为1的方式为：根据所述氧浓度传感器的参数调节所述空气输入管路的空气流量，以及/或者，根据所述氧浓度传感器的参数调节燃气流量。

在其中一个实施例中，所述发动机电子控制单元根据设置于节气门的节气门位置传感器反馈节气门开度，以获取所述发动机负荷工况。

在其中一个实施例中，发动机的负荷不高于50％时，所述掺氢体积百分比的范围为30％-80％，所述废气再循环率的范围为13％-20％，所述点火提前角的范围为6°CABTDC-22°CA BTDC。

在其中一个实施例中，所述掺氢体积百分比的范围为30％-60％时，所述点火提前角的范围为12°CA BTDC-22°CA BTDC；

所述掺氢体积百分比的范围为60％-80％时，所述点火提前角的范围为6°CABTDC-18°CA BTDC。

在其中一个实施例中，发动机的负荷高于50％时，所述掺氢体积百分比的范围为10％-50％，所述废气再循环率的范围为15％-30％，所述点火提前角的范围为18°CA BTDC-50°CA BTDC。