[发明专利]天然气发电机组用自吸式发动机及其低排放控制策略

权利要求书

1.天然气发电机组用自吸式发动机的低排放控制策略，包括设有空气进气口的第一混合器，其特征在于：所述第一混合器的另一进气口连接有燃气供气装置，所述第一混合器的出气口通过管路连接至第二混合器的进气口，所述第二混合器的另一进气口连接有氧气喷射装置，所述第二混合器的出气口通过进气管路连接至发动机本体，所述进气管路上安装有进气控制装置，所述发动机本体上布置安装有参数检测装置，所述燃气供气装置、所述氧气喷射装置、所述进气控制装置和所述参数检测装置分别连接至安装于所述发动机本体上的电控单元ECU，所述电控单元ECU还连接至安装于所述发动机本体上的点火线圈；

所述氧气喷射装置包括高压储氧器，所述高压储氧器通过送氧管连接至所述第二混合器，所述送氧管上沿氧气行进方向依次串接有氧气调压阀、单向阀、氧气温度压力传感器和氧气喷射控制阀，所述氧气温度压力传感器和所述氧气喷射控制阀分别连接至所述电控单元ECU；

所述燃气供气装置包括连接在天然气气源与所述第一混合器之间的送气管，所述送气管上沿天然气行进方向依次串接有燃气控制阀和燃气温度压力传感器，所述燃气控制阀和所述燃气温度压力传感器分别连接至所述电控单元ECU；

所述进气控制装置包括在所述进气管路上沿气体行进方向依次串接的电子节气门和进气温度压力传感器，所述电子节气门和所述进气温度压力传感器分别连接至所述电控单元ECU；

所述参数检测装置包括安装于所述发动机本体排气端的氧传感器、检测所述发动机本体水温的水温传感器、检测所述发动机本体转速的转速传感器和检测所述发动机本体内机油压力的机油压力传感器，所述氧传感器、所述水温传感器、所述转速传感器和所述机油压力传感器分别连接至所述电控单元ECU；

该策略包括以下步骤，

步骤一、标准参数形成

在所述电控单元ECU内设定所述氧气喷射控制阀的关闭速率，所述送氧管内氧气输送的最小压力值Ymin，发动机运行过程中的水温高限值、机油压力低限值和机油压力高限值；

利用台架试验，与所述电控单元ECU配合，获取发动机异常运行时，发动机的闭环修正表A1和所述点火线圈的点火角设定表Z1；另外获取所述发动机正常运行时，发动机的闭环修正表A0和所述点火线圈的点火角设定表Z0；

步骤二、发动机状态判断

所述电控单元ECU实时接收所述燃气温度压力传感器、所述氧气温度压力传感器、所述氧传感器、所述水温传感器、所述转速传感器、所述机油压力传感器和所述进气温度压力传感器的测量值及状态信息，实时接收所述燃气控制阀、所述氧气喷射控制阀和所述电子节气门的开度值及状态信息，实时接收所述点火线圈及所述电控单元ECU自身的状态信息；所述电控单元ECU能够接收到上述各信息，并且信息判断有效，则判断发动机运行正常；上述任一信息所述电控单元ECU无法接收，或者信息判断无效，则判断发动机运行异常；

步骤三、发动机运行异常控制策略

所述电控单元ECU触发相应的报警信息，提示报警故障代码，并根据故障代码判定非停机故障或停机故障，所述电控单元ECU根据故障性质运行相应的策略；

非停机故障：所述电控单元ECU不能下达控制指令到所述氧气喷射控制阀、所述电控单元ECU不能接收到所述氧气喷射控制阀的反馈信号、所述电控单元ECU不能接收到所述氧气温度压力传感器的检测信息、所述氧气温度压力传感器检测的所述送氧管内氧气的实际输送压力值＜最小压力值Ymin、所述氧传感器故障时，所述电控单元ECU判定为非停机故障；

非停机故障策略：所述电控单元ECU控制所述氧气喷射控制阀不开启，若发生故障时所述氧气喷射控制阀处于开启状态，则所述电控单元ECU控制所述氧气喷射控制阀按照设定的所述关闭速率关闭；所述氧传感器检测所述发动机本体排气中的氧离子浓度，并传送至所述电控单元ECU，通过电控单元ECU实现空燃比闭环控制，并使所述燃气控制阀按照所述闭环修正表A1执行开启度，同时所述燃气温度压力传感器实时检测所述送气管内天然气的温度和压力信号，并传送至所述电控单元ECU，由所述电控单元ECU处理形成所述燃气控制阀的开度修正信号，对所述燃气控制阀的开启度进行修正，若所述氧传感器故障，所述电控单元ECU进行空燃比开环控制，所述燃气控制阀按照所述电控单元ECU内部设定的数据执行开度，另外所述电控单元ECU根据上述信息控制所述点火线圈按照所述点火角设定表Z1执行点火动作；

停机故障：所述电控单元ECU接收所述水温传感器和所述机油压力传感器的检测信号，并与预先设置的所述水温高限值、所述机油压力低限值和所述机油压力高限值对应比较，当水温检测值高于所述水温高限值、机油压力检测值低于所述机油压力低限值或/和机油压力检测值高于所述机油压力高限值时，所述电控单元ECU判定为停机故障；

停机故障策略：所述电控单元ECU控制所述燃气控制阀、所述氧气喷射控制阀和所述点火线圈分别关闭，发动机停机；

步骤四、发动机运行正常控制策略

通过所述进气温度压力传感器检测所述进气管路的温度和压力信息，所述电控单元ECU将接收到的信息进行处理计算，获得发动机的负荷，并根据负荷选择运行控制策略；

发动机负荷＜70％时，所述电控单元ECU控制所述氧气喷射控制阀不开启，控制所述燃气控制阀开启，即所述氧传感器检测所述发动机本体排气中的氧离子浓度，并传送至所述电控单元ECU，通过电控单元ECU实现空燃比闭环控制，并使所述燃气控制阀按照所述闭环修正表A0执行开启度，同时所述燃气温度压力传感器实时检测所述送气管内天然气的温度和压力信号，并传送至所述电控单元ECU，由所述电控单元ECU处理形成所述燃气控制阀的开度修正信号，对所述燃气控制阀的开启度进行修正，另外所述电控单元ECU根据上述信息控制所述点火线圈按照所述点火角设定表Z0执行点火动作；

70％≤发动机负荷≤100％时，所述电控单元ECU控制所述氧气喷射控制阀开启，控制所述燃气控制阀开启，即所述电控单元ECU根据计算获得的发动机的实际负荷，控制所述氧气喷射控制阀的开度，且负荷与所述氧气喷射控制阀的开度成正比，通过所述水温传感器、所述氧气温度压力传感器的检测信息，在所述电控单元ECU的配合下，形成所述氧气喷射控制阀的开度修正信号，对所述氧气喷射控制阀形成开度修正；所述氧传感器检测所述发动机本体排气中的氧离子浓度，并传送至所述电控单元ECU，通过电控单元ECU实现空燃比闭环控制，并使所述燃气控制阀按照所述闭环修正表A0执行开启度，同时所述燃气温度压力传感器实时检测所述送气管内天然气的温度和压力信号，并传送至所述电控单元ECU，由所述电控单元ECU处理形成所述燃气控制阀的开度修正信号，对所述燃气控制阀的开启度进行修正，另外所述电控单元ECU根据上述信息控制所述点火线圈按照所述点火角设定表Z0执行点火动作。

2.如权利要求1所述的天然气发电机组用自吸式发动机的低排放控制策略，其特征在于：在所述步骤三中，所述氧传感器故障时，所述电控单元ECU内部设定的执行参数为，所述燃气控制阀的开度为K2、所述氧气喷射控制阀的开度为J2、所述点火线圈的实际点火提前角为Z2。