[发明专利]一种柴油/天然气双燃料发动机排放控制策略

摘要

本发明涉及一种柴油/天然气双燃料发动机排放控制策略，其特征在于：具体控制策略如下：S1：曲轴位置传感与负荷判断；S2：油气共用喷射器的控制；通过油气共用喷射器和双燃料ECU，可以对柴油和天然气的喷射实时控制，从而对缸内燃料浓度分布、特性分布实时调节；针对不同工况以及燃料的燃烧特性，结合灵活的喷射策略以及适当的EGR，可以有效控制缸内的混合特性、着火特性，从而优化缸内燃烧，同时降低NOX、PM、HC以及CO的排放。

主权项

1.一种柴油/天然气双燃料发动机排放控制策略，其特征在于：具体控制策略如下：S1：曲轴位置传感与负荷判断：双燃料ECU读取曲轴位置传感器送入的曲轴转动角度和转速信号，加速踏板传感器给出的汽车加速踏板的位置信号用来反映发动机的负荷大小，从而为双燃料发动机获取载荷级别，即判断发动机运行工况为冷启动、怠速、低负荷、中低负荷、中高负荷、大负荷；S2：油气共用喷射器的控制：采用的油气共用喷射器分别连接到供油管路和供气管路，且油气共用喷射器与双燃料ECU相连，ECU根据获取的发动机当前运行工况以及已经标定过的柴油与天然气的控制MAP，从而控制喷射器中两种燃料的喷射次数，每次喷射时刻以及喷射脉宽；S3：根据S1判断结果所对应的工况执行S4或S5或S6或S7步骤；S4：冷启动、怠速及低负荷状态工况下的发动机控制：S1判断结果为冷启动、怠速以及低负荷工况，则ECU根据已经标定过的传统柴油机的燃烧方式，以纯柴油机模式工作，没有天然气参与燃烧；发动机的喷油量与喷油规律仍然按照原机控制策略，由双燃料ECU执行相关控制程序，其喷油驱动模块驱动喷油器工作，完成启动、怠速以及低负荷的稳定运行；S5：中低负荷状态工况下的发动机控制：S1判断结果为中低负荷，则ECU控制柴油和天然气采用单次喷射策略；压缩冲程阶段开始后，天然气高压喷射进入气缸，喷射压力为12~16MPa，与缸内空气进行充分的混合；接着，柴油在上止点前6~12°CA高压喷射进入气缸，喷射压力为80~140MPa；柴油的预先燃烧，在燃烧室内形成大量火核，继而引燃周围的可燃混合气，接近均质混合燃烧；燃烧高效清洁，可很好地抑制NOX与PM的排放；随着负荷增大，天然气比例逐渐升高，并引入EGR以实现适应于此工况的低排放燃烧；S6：中高负荷状态工况下的发动机控制：S1判断结果为中高负荷，则ECU控制柴油采用单次喷射策略，天然气采用多次喷射策略；天然气所占比例升高，并结合适当的EGR率；压缩冲程阶段，柴油在上止点前20~25°CA高压喷射进入气缸，喷射压力为80~140MPa；接着，天然气采用高压多次喷射进入气缸，喷射压力为12~16MPa；S6.1天然气以三段喷射为主，分别为第一次喷射，第二次喷射，第三次喷射，所述第一次喷射量所占天然气比例为5%~15%，第二次喷射量所占天然气比例为76%~92%,第三次喷射量所占天然气比例为3%~9%；第二次喷射起点定为上止点前2~4°CA，第一次喷射与第二次喷射间隔为6~12°CA；第二次喷射与第三次喷射间隔为10~20°CA；天然气第一次喷射改善了混合气形成质量, 其所形成的预混合燃烧能够缩短第二次喷射的着火滞燃期，降低缸内最大爆发压力和最高燃烧温度，起到减少NOX排放，避免爆震燃烧的作用；天然气第三次喷射的射流作用促进了缸内混合气的湍流扰动，且其燃烧放热提升了缸内温度，从而提高了HC、PM以及CO的氧化率，降低了HC、PM以及CO的排放；故采用以上喷射策略，实现了NOX、PM、HC以及CO排放的全面降低；S7：高负荷以及全负荷状态工况下的发动机控制：S1若判断结果为高负荷以及全负荷，则ECU仍执行与中高负荷工况相似的策略；在此基础上，天然气所占比例下降，以此避免大负荷工况时，由于天然气燃烧速度较慢，后燃比例增加，排温上升，发动机热负荷加大，发生爆震燃烧，不利于发动机可靠运行；同时，替代率降低，由于大负荷时缸内燃烧温度高，若替代率过高导致柴油流量过小，不利于喷嘴的冷却，喷嘴寿命会缩短。