專利名稱：天然氣發(fā)動機排放控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天然氣發(fā)動機排放控制方法，尤其是多點電控噴
射稀燃天然氣發(fā)動機歐m排放控制方法。
背景技術(shù)：
隨著能源短缺和環(huán)境污染問題的日益嚴重，天然氣發(fā)動機以其良 好的能源替代性和排放特性在國內(nèi)大規(guī)模推廣應(yīng)用。但是，國內(nèi)使用 的天然氣發(fā)動機多為機械混合器式，采取理論空燃比燃燒方式。這種 發(fā)動機因其熱負荷高而難以提高功率，同時，發(fā)動機的排放較難達到
歐m標(biāo)準(zhǔn)。采用稀薄燃燒方式的天然氣發(fā)動機可以保持與柴油機接近 的熱負荷，發(fā)動機可以做到大功率要求。通過合理的燃燒和排放開發(fā) 使稀燃天然氣發(fā)動機達到歐ni排放水平是國內(nèi)各發(fā)動機廠家和研發(fā) 機構(gòu)致力實現(xiàn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種天然氣發(fā)動機排放控制方法。該方法 為通過分區(qū)控制空燃比實現(xiàn)缸內(nèi)有效控制NOx排放，同時采用氧化
催化器降低hc及co排放，使發(fā)動機達到歐m標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的 一種天然氣發(fā)動機排放控制方
法，其特征在于將發(fā)動機空燃比脈譜圖進行分區(qū)控制；通過分區(qū)控制空燃比實現(xiàn)缸內(nèi)有效控制NOx排放，同時采用氧化催化器降低HC 及CO排放。其具體步驟為第一步，將發(fā)動機脈譜圖劃分為A、 B、 C、 D、 E、 F和G七個區(qū)域；A區(qū)為轉(zhuǎn)速從怠速到m、負荷從70% 到100%的區(qū)域，B區(qū)為轉(zhuǎn)速從n,到n2、負荷從70%到100%的區(qū)域，C 區(qū)為轉(zhuǎn)速從112到nhi(調(diào)速特性上功率達到70%最大功率時的轉(zhuǎn)速)、 負荷從70°/。到100°/。的區(qū)域，D區(qū)為轉(zhuǎn)速從怠速到n,、負荷低于70% 的區(qū)域,E區(qū)為轉(zhuǎn)速從n！到n2、負荷從20%到70%的區(qū)域,F區(qū)為轉(zhuǎn)速 從n2到n。(最高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速)、負荷低于70%的區(qū)域,G區(qū)為轉(zhuǎn)速從m到 n2、負荷低于20%的區(qū)域；其中，n產(chǎn)nto+20。/。(nhi—n!。)，n產(chǎn)nj。+80。/0 (nhi—ni。) ，nto是50。/。最大功率下的轉(zhuǎn)速；第二步，在A區(qū)，過量空 氣系數(shù)控制在1.2左右，使燃燒完善，但需要保證排溫在允許的范圍 內(nèi)；在B、 C和E區(qū)域，使過量空氣系數(shù)達到1.4 1.58;對于中小負 荷的D、 F和G區(qū)域，主要追求發(fā)動機的燃料經(jīng)濟性和燃燒穩(wěn)定性， 在保證燃燒穩(wěn)定的情況下，使過量空氣系數(shù)盡可能大；第三步，根據(jù) 各工況的功率要求，計算出所需要的天然氣消耗量；根據(jù)各工況所在 區(qū)域的過量空氣系數(shù)要求，確定出對應(yīng)的空氣量；第四步，在進行發(fā) 動機的性能開發(fā)和電控標(biāo)定時，采用多點電控順序噴射系統(tǒng)，按照第 三步確定的各工況的天然氣消耗量和空氣量進行精確控制，同時，測 量發(fā)動機的功率、NOx和過量空氣系數(shù)；第五步，如果功率和NOx 達到開發(fā)目標(biāo)，則各工況天然氣消耗量和空氣量確定；如果不能達到 開發(fā)目標(biāo)，則著重對B、 E和C區(qū)域內(nèi)各點的過量空氣系數(shù)加大，重 復(fù)第三、四步工作，直到功率達到開發(fā)目標(biāo)，NOx排放達到歐III標(biāo)準(zhǔn)；第六步，匹配氧化催化轉(zhuǎn)化器，使CO和HC排放達到歐III標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的積極效果在于在電控天然氣發(fā)動機上，采用該發(fā)明的 方法可以使發(fā)動機達到歐III標(biāo)準(zhǔn)的同時，發(fā)動機保持原柴油機相當(dāng)?shù)?動力性，發(fā)動機燃燒穩(wěn)定，噪聲小。


圖1為本發(fā)明的示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的描述CA6SE1系列天然氣發(fā)
動機即使用該天然氣發(fā)動機歐III排放控制方法，其具體步驟為第一
步，將發(fā)動機脈譜圖劃分為A、 B、 C、 D、 E、 F和G七個區(qū)域。A 區(qū)為轉(zhuǎn)速從怠速到 、負荷從70%到100%的區(qū)域，B區(qū)為轉(zhuǎn)速從ni 到n2、負荷從70%到100%的區(qū)域,C區(qū)為轉(zhuǎn)速從n2到1^(調(diào)速特性上 功率達到70%最大功率時的轉(zhuǎn)速)、負荷從70%到100%的區(qū)域，D區(qū) 為轉(zhuǎn)速從怠速到ni、負荷低于70%的區(qū)域，E區(qū)為轉(zhuǎn)速從m到n2、負 荷從20%到70%的區(qū)域，F(xiàn)區(qū)為轉(zhuǎn)速從n2到no(最高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速)、負荷 低于70%的區(qū)域，G區(qū)為轉(zhuǎn)速從ni到n2、負荷低于20%的區(qū)域。其中， ni=nlo+20% (nhiil0) ,n2=nlo+80% (nhiilo) ，n!。是50。/。最大功率 下的轉(zhuǎn)速。第二步，在A區(qū)，過量空氣系數(shù)控制在1.2左右，使燃燒 完善，但需要保證排溫在允許的范圍內(nèi)。在B、 C和E區(qū)域，使過量 空氣系數(shù)達到1.4 1.58。對于中小負荷的D、 F和G區(qū)域，主要追求 發(fā)動機的燃料經(jīng)濟性和燃燒穩(wěn)定性，在保證燃燒穩(wěn)定的情況下，使過 量空氣系數(shù)盡可能大。第三步，根據(jù)各工況的功率要求，計算出所需要的天然氣消耗量。根據(jù)各工況所在區(qū)域的過量空氣系數(shù)要求，確定 出對應(yīng)的空氣量。第四步，在進行發(fā)動機的性能開發(fā)和電控標(biāo)定時， 采用多點電控順序噴射系統(tǒng)，按照第三步確定的各工況的天然氣消耗
量和空氣量進行精確控制，同時，測量發(fā)動機的功率、NOx和過量 空氣系數(shù)。第五步，如果功率和NOx達到開發(fā)目標(biāo)，則各工況天然 氣消耗量和空氣量確定。如果不能達到開發(fā)目標(biāo)，則著重對B、 e和 C區(qū)域內(nèi)各點的過量空氣系數(shù)加大，重復(fù)第三、四步工作，直到功率
達到開發(fā)目標(biāo)，nox排放達到歐ni標(biāo)準(zhǔn)。第六步，匹配氧化催化轉(zhuǎn) 化器，使co和Hc排放達到歐m標(biāo)準(zhǔn)。
經(jīng)過發(fā)動機臺架試驗驗證，該發(fā)動機的排放滿足歐III標(biāo)準(zhǔn)要求， 發(fā)動機保持了原柴油機的動力性，而且，發(fā)動機工作平穩(wěn)。
權(quán)利要求
1、一種天然氣發(fā)動機排放控制方法，其特征在于將發(fā)動機空燃比脈譜圖進行分區(qū)控制；通過分區(qū)控制空燃比實現(xiàn)缸內(nèi)有效控制NOx排放，同時采用氧化催化器降低HC及CO排放。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣發(fā)動機歐III排放控制方法， 其特征在于具體步驟為第一步，將發(fā)動機脈譜圖劃分為A、 B、 C、 D、 E、 F禾n G七個區(qū)域；A區(qū)為轉(zhuǎn)速從怠速到化、負荷從70%到100% 的區(qū)域,B區(qū)為轉(zhuǎn)速從ni到n2、負荷從70%到100%的區(qū)域,C區(qū)為轉(zhuǎn) 速從112到nhi(調(diào)速特性上功率達到70%最大功率時的轉(zhuǎn)速)、負荷從 70%到100%的區(qū)域,D區(qū)為轉(zhuǎn)速從怠速到m、負荷低于70%的區(qū)域,E 區(qū)為轉(zhuǎn)速從n！到n2、負荷從20%到70%的區(qū)域，F(xiàn)區(qū)為轉(zhuǎn)速從112到 no(最高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速)、負荷低于70%的區(qū)域，G區(qū)為轉(zhuǎn)速從m到ri2、負 荷低于20%的區(qū)域；其中，ni=nlo+20% (nhi—nl0) ,n2=nlo+80% (nhi —ni。) ，rn。是50M最大功率下的轉(zhuǎn)速；第二步，在A區(qū)，過量空氣系 數(shù)控制在L2左右，使燃燒完善，但需要保證排溫在允許的范圍內(nèi)； 在B、 C和E區(qū)域，使過量空氣系數(shù)達到L4 1.58;對于中小負荷的 D、 F和G區(qū)域，主要追求發(fā)動機的燃料經(jīng)濟性和燃燒穩(wěn)定性，在保 證燃燒穩(wěn)定的情況下，使過量空氣系數(shù)盡可能大；第三步，根據(jù)各工 況的功率要求，計算出所需要的天然氣消耗量；根據(jù)各工況所在區(qū)域 的過量空氣系數(shù)要求，確定出對應(yīng)的空氣量；第四步，在進行發(fā)動機 的性能開發(fā)和電控標(biāo)定時，采用多點電控順序噴射系統(tǒng)，按照第三步 確定的各工況的天然氣消耗量和空氣量進行精確控制，同時，測量發(fā)動機的功率、NOx和過量空氣系數(shù)；第五步，如果功率和NOx達到 開發(fā)目標(biāo)，則各工況天然氣消耗量和空氣量確定；如果不能達到開發(fā) 目標(biāo)，則著重對B、 E和C區(qū)域內(nèi)各點的過量空氣系數(shù)加大，重復(fù)第 三、四步工作，直到功率達到開發(fā)目標(biāo)，NOx排放達到歐III標(biāo)準(zhǔn)； 第六步，匹配氧化催化轉(zhuǎn)化器，使CO和HC排放達到歐III標(biāo)準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天然氣發(fā)動機排放控制方法，其特征在于將發(fā)動機空燃比脈譜圖進行分區(qū)控制；通過分區(qū)控制空燃比實現(xiàn)缸內(nèi)有效控制NOx排放，同時采用氧化催化器降低HC及CO排放。采用該控制方法進行發(fā)動機的性能開發(fā)和電控標(biāo)定，發(fā)動機排放達到歐III標(biāo)準(zhǔn)，同時發(fā)動機保持原柴油機相當(dāng)?shù)膭恿π?，發(fā)動機燃燒穩(wěn)定，噪聲小。
文檔編號F02M21/02GK101302970SQ200710055619
公開日2008年11月12日 申請日期2007年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月11日
發(fā)明者竇慧莉, 濤 閆 申請人:中國第一汽車集團公司