甲醇发动机燃烧控制方法及甲醇发动机系统与流程

本发明涉及发动机系统，尤其涉及甲醇发动机燃烧控制方法及甲醇发动机系统。

背景技术：

1、随着世界范围内化石能源危机的日益严重，使用清洁能源已成为必然趋势。甲醇燃料属于清洁燃料之一，其可以通过煤炭、焦炉气、煤层气、天然气、生物质以及绿氢等进行制备，生产成本低、产量丰富、并且能够实现碳中性循环。其次，由于甲醇燃料具有辛烷值高、抗爆性好、火焰传播速度快、含氧量高等特点，故逐渐被应用于车辆发动机等领域。但甲醇燃料也具有汽化潜热大、着火温度高且十六烷值低等属性，使得作为发动机燃料时很难被压燃。

2、目前现有技术中能够将甲醇燃料稳定压燃的方式主要包括进气加热、柴油引燃和电热塞助燃等。其中，进气加热的方式需要消耗的能量较高，柴油引燃的方式需要消耗的燃油量大，电热塞助燃的方式能够在相对低能耗的前提下实现甲醇燃料的稳定压燃。但电热塞助燃的方式在低进气温度的工况下仍存在能耗高、电热塞能量不足以助燃的问题，且电热塞的使用寿命短。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供甲醇发动机燃烧控制方法及甲醇发动机系统，以解决现有技术中采用电热塞助燃甲醇燃料存在的上述问题。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、甲醇发动机燃烧控制方法，发动机压缩比范围为：20～23；所述甲醇发动机燃烧控制方法包括：

4、s100、实时确定发动机运行工况；

5、s200、依据发动机运行工况和发动机进气温度确定过量空气系数范围、电热塞的温度范围和燃料预喷比例范围；

6、s300、依据确定的过量空气系数范围、电热塞的温度范围和燃料预喷比例范围控制甲醇发动机系统运行。

7、作为上述甲醇发动机燃烧控制方法的一种优选方案，所述发动机运行工况至少包括冷启动工况、低负荷工况、中负荷工况和高负荷工况；

8、由所述低负荷工况、所述中负荷工况至所述高负荷工况，对应的电热塞的温度范围的最大值和电热塞的温度范围的最小值均逐渐减小，对应的燃料预喷比例范围的最大值和燃料预喷比例范围的最小值均逐渐减小。

9、作为上述甲醇发动机燃烧控制方法的一种优选方案，所述发动机运行工况至少包括冷启动工况、低负荷工况、中负荷工况和高负荷工况；

10、在所述冷启动工况、所述低负荷工况、所述中负荷工况和所述高负荷工况中的任一个工况下，随着发动机进气温度逐渐增大，对应的所述过量空气系数范围的最大值和所述过量空气系数范围的最小值均逐渐增大。

11、作为上述甲醇发动机燃烧控制方法的一种优选方案，步骤s200包括：

12、当所述发动机运行工况为冷启动工况或低负荷工况时，判断发动机进气温度是否在设定温度范围内；

13、若发动机进气温度小于所述设定温度范围的最小值，则选定所述过量空气系数范围为：1.8～2.5；选定所述电热塞的温度范围为：1150℃～1200℃；选定所述燃料预喷比例范围为：20％～30％。

14、作为上述甲醇发动机燃烧控制方法的一种优选方案，若发动机进气温度在所述设定温度范围内，则选定所述过量空气系数范围为：2.5～4；选定所述电热塞的温度范围为：1100℃～1150℃；选定所述燃料预喷比例范围为：20％～30％。

15、作为上述甲醇发动机燃烧控制方法的一种优选方案，若发动机进气温度大于所述设定温度范围的最大值，则选定所述过量空气系数范围为：4～5；选定所述电热塞的温度范围为：1000℃～1100℃；选定所述燃料预喷比例范围为：20％～30％。

16、作为上述甲醇发动机燃烧控制方法的一种优选方案，步骤s200还包括：

17、当所述发动机运行工况为中负荷工况时，判断发动机进气温度是否大于第一设定温度值；

18、若发动机进气温度小于等于所述第一设定温度值，则选定所述过量空气系数范围为：1.5～1.8；选定所述电热塞的温度范围为：1000℃～1100℃；选定所述燃料预喷比例范围为：10％～20％；

19、若发动机进气温度大于所述第一设定温度值，则选定所述过量空气系数范围为：1.8～2.5；选定所述电热塞的温度范围为：800℃～1000℃；选定所述燃料预喷比例范围为：10％～20％。

20、作为上述甲醇发动机燃烧控制方法的一种优选方案，步骤s200还包括：

21、当所述发动机运行工况为高负荷工况时，判断发动机进气温度是否大于第二设定温度值；

22、若发动机进气温度小于等于所述第二设定温度值，则选定所述过量空气系数范围为：1.2～1.5；选定所述电热塞的温度范围为：800℃～1000℃；选定所述燃料预喷比例范围为：5％～10％；

23、若发动机进气温度大于所述第二设定温度值，则选定所述过量空气系数范围为：1.5～1.8；选定所述电热塞的温度范围为：700℃～800℃；选定所述燃料预喷比例范围为：5％～10％。

24、甲醇发动机系统，用于实施上述的甲醇发动机燃烧控制方法。

25、作为上述甲醇发动机系统的一种优选方案，所述甲醇发动机系统包括发动机、节气门、电热塞和喷射器，所述节气门与所述发动机的进气通道连通，所述电热塞的加热端伸入所述发动机的气缸内，所述喷射器的喷射端伸入所述气缸内。

26、本发明的有益效果：

27、本发明提供了甲醇发动机燃烧控制方法及甲醇发动机系统。其中，发动机压缩比范围为：20～23。甲醇发动机燃烧控制方法包括：实时确定发动机运行工况；依据发动机运行工况和发动机进气温度确定过量空气系数范围、电热塞的温度范围和燃料预喷比例范围；依据确定的过量空气系数范围、电热塞的温度范围和燃料预喷比例范围控制甲醇发动机系统运行。

28、设置发动机压缩比范围为：20～23。相对于现有技术而言调高了发动机压缩比。调高发动机压缩比，使得发动机活塞由下止点运动到上止点时气缸内的气体被压缩的程度增强，从而能够有效提高发动机缸体内的整体温度，提高气缸内的整体温度。从而对应地，能够有效减小电热塞预热混合气所需达到的温度，能够有效减小电热塞的能耗。其中，电热塞的使用寿命最直接的影响因素是电热塞的表面温度和电热塞的开关次数，故在减小电热塞预热混合气所需达到的温度的效果下，也能够有效提升电热塞的使用寿命。

29、通过采用该甲醇发动机燃烧控制方法控制甲醇发动机系统运行，在发动机的整个运行工况下，均能够有效提升发动机的点火效率、着火稳定性和热效率；其次，在发动机的整个运行工况下，均能有效降低电热塞的能耗，提升电热塞的使用寿命。

技术特征：

1.甲醇发动机燃烧控制方法，其特征在于，发动机压缩比范围为：20～23；所述甲醇发动机燃烧控制方法包括：

2.根据权利要求1所述的甲醇发动机燃烧控制方法，其特征在于，所述发动机运行工况至少包括冷启动工况、低负荷工况、中负荷工况和高负荷工况；

3.根据权利要求1所述的甲醇发动机燃烧控制方法，其特征在于，所述发动机运行工况至少包括冷启动工况、低负荷工况、中负荷工况和高负荷工况；

4.根据权利要求1-3任一项所述的甲醇发动机燃烧控制方法，其特征在于，步骤s200包括：

5.根据权利要求4所述的甲醇发动机燃烧控制方法，其特征在于，若发动机进气温度在所述设定温度范围内，则选定所述过量空气系数范围为：2.5～4；选定所述电热塞(3)的温度范围为：1100℃～1150℃；选定所述燃料预喷比例范围为：20％～30％。

6.根据权利要求4所述的甲醇发动机燃烧控制方法，其特征在于，若发动机进气温度大于所述设定温度范围的最大值，则选定所述过量空气系数范围为：4～5；选定所述电热塞(3)的温度范围为：1000℃～1100℃；选定所述燃料预喷比例范围为：20％～30％。

7.根据权利要求1-3任一项所述的甲醇发动机燃烧控制方法，其特征在于，步骤s200还包括：

8.根据权利要求1-3任一项所述的甲醇发动机燃烧控制方法，其特征在于，步骤s200还包括：

9.甲醇发动机系统，其特征在于，用于实施如权利要求1-8任一项所述的甲醇发动机燃烧控制方法。

10.根据权利要求9所述的甲醇发动机系统，其特征在于，所述甲醇发动机系统包括发动机(1)、节气门(2)、电热塞(3)和喷射器(4)，所述节气门(2)与所述发动机(1)的进气通道(121)连通，所述电热塞(3)的加热端伸入所述发动机(1)的气缸(16)内，所述喷射器(4)的喷射端伸入所述气缸(16)内。

技术总结
本发明属于发动机系统技术领域，公开了甲醇发动机燃烧控制方法及甲醇发动机系统。其中，发动机压缩比范围为：20～23。甲醇发动机燃烧控制方法包括：实时确定发动机运行工况；依据发动机运行工况和发动机进气温度确定过量空气系数范围、电热塞的温度范围和燃料预喷比例范围；依据确定的过量空气系数范围、电热塞的温度范围和燃料预喷比例范围控制甲醇发动机系统运行。通过采用该甲醇发动机燃烧控制方法控制甲醇发动机系统运行，在发动机的整个运行工况下，均能够有效提升发动机的点火效率、着火稳定性和热效率；其次，在发动机的整个运行工况下，均能有效降低电热塞的能耗，提升电热塞的使用寿命。

技术研发人员：朱洪妍,袁宝良,杨振国,施东晓,杨澍
受保护的技术使用者：一汽解放汽车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5