[发明专利]一种气体燃料内燃发动机控制装置及方法

说明书

本发明公开了一种气体燃料内燃发动机控制装置及方法，包括燃气喷射阀、第一空气阀、第二空气阀、燃气供给管路、空气增压器、气缸和控制装置，所述空气增压器上设置有增压器空气进口和增压器空气出口，所述气缸上设置有气缸空气进口和气缸燃气进口，所述燃气喷射阀安装在气缸燃气进口和燃气供给管路之间，所述第一空气阀安装在增压器空气出口与气缸之间，所述第二空气阀安装在增压器空气进口与增压器空气出口之间，本气体燃料内燃发动机控制装置及方法用于气体燃料内燃发动机在运行工况突加突卸负载时，提高气体燃料内燃发动机的转速稳定性和转速快速恢复时间，保证内燃发动机的安全运行。

技术领域

本发明涉及内燃发动机技术领域，具体为一种气体燃料内燃发动机控制装置及方法。

背景技术

为了提高发动机的转速调节精度，以及提高发动机驱动的发电机组快速响应性能，柴油机的电子调速器控制系统和瞬态调速率控制方法已经被开发，柴油机通过迅速减小送至喷油器的燃油量，抑制了柴油机转速的上升，降低了柴油机的瞬态调速率。

而内燃发动机技术领域所公知，空气与气体燃料的混合比例称为空燃比，气体燃料与柴油燃料的空燃比控制方式不同。气体燃料内燃发动机的空燃比要保持在一个合适的比例值范围内，例如甲烷燃料当量燃烧空燃比为1.0，浓燃范围在0.5～1.0之间，稀燃范围在1.0～2.0之间，空燃比越接近0.5越浓会发生爆震，但小于0.5后在气缸内会发生断续燃烧的失火现象，空燃比越接近2.0越稀会不易点燃，但大于2.0后在气缸内同样会发生断续燃烧的失火现象。由于爆震能造成发动机破坏性故障，失火能造成发动机转速不稳定波动，这就需要气体燃料内燃发动机有不同于柴油机的控制方法。

气体燃料内燃发动机在运行工况突卸负载过程通过控制天然气喷射阀减少燃气量时，会发生燃气量少空气量多的空燃比过稀现象，造成气缸内出现断续燃烧失火引起发动机转速波动范围大和转速恢复稳定时间长问题，相对地，气体燃料内燃发动机在运行工况突加负载过程通过控制天然气喷射阀增加燃气量时，会发生燃气量多空气量少的空燃比过浓现象，造成气缸内燃烧出现爆震现象引起发动机转速波动范围大和转速恢复稳定时间长问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种气体燃料内燃发动机控制装置及方法，用于气体燃料内燃发动机在运行工况突加突卸负载时，提高气体燃料内燃发动机的转速稳定性和转速快速恢复时间，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种气体燃料内燃发动机控制装置，包括燃气喷射阀、第一空气阀、第二空气阀、燃气供给管路、空气增压器、气缸和控制装置，所述空气增压器上设置有增压器空气进口和增压器空气出口，所述气缸上设置有气缸空气进口和气缸燃气进口，所述燃气喷射阀安装在气缸燃气进口和燃气供给管路之间，所述第一空气阀安装在增压器空气出口与气缸之间，所述第二空气阀安装在增压器空气进口与增压器空气出口之间，所述控制装置的输入端用于接收空气压力信号、发动机转速信号和负载功率信号，控制装置的输出端分别与第一空气阀、第二空气阀和燃气喷射阀的输入端电连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述空气压力信号为气缸空气进口的空气压力，用于控制装置计算后控制发动机运行所需的空气量。

作为本发明的一种优选技术方案，所述负载功率信号为发动机负载功率，用于控制装置控制发动机运行所需的燃气量和空气量。

作为本发明的一种优选技术方案，所述气缸的一端连接有废气涡轮机。

作为本发明的一种优选技术方案，所述燃气喷射阀、第一空气阀和第二空气阀的数量至少为一个。

一种气体燃料内燃发动机控制装置的控制方法：

当，发动机空载运行时，燃气喷射阀被设置到保证发动机转速稳定的一个开启位置，第一空气阀根据燃气喷射阀开启位置被设置到的一个开启位置，第二空气阀被设置到关闭位置，保证发动机空载运行时转速稳定；