[发明专利]低热值燃气高效增压喷射稀薄燃烧综合控制系统及方法

权利要求书

1.一种低热值燃气高效增压喷射稀薄燃烧综合控制系统，包括低热值气体增压中冷单元、空气增压中冷单元、燃气单独进气预燃室单元、主燃气喷射单元、安全防爆单元、点火式内燃机单元、控制单元，

所述的低热值气体增压中冷单元由燃气废气涡轮增压器(3)、燃气中冷器(4)组成；

所述的空气增压中冷单元由空气滤清器(18)、空气废气涡轮增压器(17)、空气中冷器(15)组成；

所述的燃气单独进气预燃室单元由燃气进气单向阀(9)、火花塞预燃室(8)组成；所述的主燃气喷射单元由燃气喷射阀(10)组成；

所述的安全防爆单元由增压器前燃气管道专用阻火器(1)、中冷后燃气管道专用阻火器(5)、进气总管安全防爆泄压阀(11)、排气总管安全防爆泄压阀(14)组成；

所述的点火式内燃机单元由包括气缸盖(12)在内的内燃机部件组成；

所述的控制单元在冷起动时，控制单元调取内部起动设定值，协同调整各缸燃气喷射阀、燃气增压旁通阀、空气增压旁通阀及节气门的参数处于规定值范围内，实现燃气机迅速起动，所述的内部起动设定值为预先根据不同低热值气体成分调试确定的最佳起动设置参数值并保存在控制单元ECU中；

所述的控制单元在负荷特性变化时，根据负荷变化，获取转速、节气门位置信号、排气温度、排气氧浓度等数据的当运行参数，并与内部设定值比对，确定当前工况下最佳节气门位置，以实现发动机不同负荷的最佳的运行状态、最优的排放指标和经济指标；所述的内部设定值为预先根据不同符合工况调试确定的最佳稀薄燃烧和经济运行的节气门位置并保存在控制单元ECU中；

所述的控制单元在速度特性和突加突卸特性变化时，根据速度和负荷同时变化需求，查询控制单元ECU中内部设定值，迅速调整燃气喷射阀、燃气增压旁通阀、空气增压旁通阀及节气门的参数，使燃气机瞬间稳态运行，其缸内稀薄燃烧所需的空气和燃气量及空燃比在预定值范围内，并实现最佳经济运行状态。

2.如权利要求1所述的一种低热值燃气高效增压喷射稀薄燃烧综合控制系统，其特征在于：所述的低热值燃气是指除标准天然气以外且热值低于18MJ/Nm³的可燃气体。

3.如权利要求2所述的一种低热值燃气高效增压喷射稀薄燃烧综合控制系统，其特征在于：所述的可燃气体为：煤矿瓦斯气、沼气、炼化尾气、焦炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气、油母页岩气、炭黑气、蓝碳气、水煤气、秸秆气、垃圾填埋气中的一种或多种。

4.一种如权利要求1所述的低热值燃气高效增压喷射稀薄燃烧综合控制系统的控制方法，其特征在于：

监测燃气机当前运行工况下功率或扭矩、转速、节气门位置信号、燃气喷射阀喷射时刻、排气温度、排气氧浓度、最大爆压、油压、油温、水压、水温、排气温度的运行参数；

所述的控制单元在冷起动时，控制单元调取内部起动设定值，协同调整各缸燃气喷射阀、燃气增压旁通阀、空气增压旁通阀及节气门的参数处于规定值范围内，实现燃气机迅速起动，所述的内部起动设定值为预先根据不同低热值气体成分调试确定的最佳起动设置参数值并保存在控制单元ECU中；

所述的控制单元在负荷特性变化时，根据负荷变化，获取转速、节气门位置信号、排气温度、排气氧浓度等数据的当运行参数，并与内部设定值比对，确定当前工况下最佳节气门位置，以实现发动机不同负荷的最佳的运行状态、最优的排放指标和经济指标；所述的内部设定值为预先根据不同符合工况调试确定的最佳稀薄燃烧和经济运行的节气门位置并保存在控制单元ECU中；

所述的控制单元在速度特性和突加突卸特性变化时，根据速度和负荷同时变化需求，查询控制单元ECU中内部设定值，迅速调整燃气喷射阀、燃气增压旁通阀、空气增压旁通阀及节气门的参数，使燃气机瞬间稳态运行，其缸内稀薄燃烧所需的空气和燃气量及空燃比在预定值范围内，并实现最佳经济运行状态；

所述的控制单元根据排气总管氧传感器和各缸排温传感器检测的信号，判断燃气机是否达到预定的稀薄燃烧状态，通过调整各缸燃气喷射阀喷射时刻和喷射持续时间来控制稀薄燃烧所需要的空燃比。

5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于：所述的低热值气体机在运行过程中基于负荷特性及速度特性工况需求的控制策略，通过对各缸燃气和新鲜空气量的控制，实现最佳稀薄燃烧状态，降低缸内燃烧温度并避免燃烧爆震现象的发生，进一步提高活塞压缩比，最终提高内燃机热效率、提升工况响应性、降低排放及发动机高效稳定可靠运行的目的。