CN114352444B - 液化天然气发动机与重整器联合运行控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液化天然气发动机与重整器联合运行控制系统及方法，能够实现废气中氢回收与在线制氢，降低氮氧化物及碳氢等污染物排放，能够实时调节，提升液化天然气发动机的动力性。该系统包括液化天然气发动机、REGR控制器、重整器、REGR阀、燃料存储装置、预混罐和发动机电子控制单元。重整器进气端与液化天然气发动机排气口连接，重整器出气端与液化天然气发动机进气口连接。液化天然气发动机与重整器连接的排气管上设置REGR阀，REGR阀通过CAN总线与REGR控制器连接。预混罐设置于液化天然气发动机与重整器之间，且位于REGR阀与重整器之间。预混罐通过支路管道与燃料存储装置连接，支路管道内设置重整燃料喷嘴。

Description

液化天然气发动机与重整器联合运行控制系统及方法

技术领域

本发明涉及船用废气重整再循环技术领域，尤其涉及一种液化天然气发动机与重整器联合运行控制系统及方法。

背景技术

废气循环技术(EGR)是一种广泛应用于汽车和船舶发动机系统的技术，该技术现已较为成熟，但是传统EGR技术并不适用于所有工况，例如发动机在中高负荷下运行时使用EGR技术会降低发动机的动力性。相关技术中，EGR技术适用的工况范围窄，在中高负荷以及动力性要求较高的条件下，使用废气再循环技术会降低船舶的动力性，且当废气再循环(EGR)率过大时候，使得缸内燃烧变得不稳定，严重时将导致发动机熄火，同时增加氮氧化物及碳氢等污染物的排放。

发明内容

为了解决上述技术问题的至少之一，本发明提出一种液化天然气发动机与重整器联合运行控制系统及方法，能够实现废气中氢的回收以及在线制氢，从而降低氮氧化物及碳氢等污染物的排放，并且能够实时调节，从而有效地提升液化天然气发动机的动力性。

第一方面，本发明实施例提供了一种液化天然气发动机与重整器联合运行控制系统，包括：

液化天然气发动机，所述液化天然气发动机设置有液化天然气发动机进气口和液化天然气发动机排气口；

REGR控制器，所述REGR控制器用于接收反馈信号，并发送控制信号；

重整器，所述重整器设置有重整器进气端和重整器出气端，所述重整器进气端通过排气管与所述液化天然气发动机排气口连接，所述重整器出气端通过进气管与所述液化天然气发动机进气口连接，所述重整器出气端与所述液化天然气发动机进气口连接的管道上设置有中冷器，所述中冷器用于冷却所述重整器排出的混合气体，所述中冷器上设置有中冷温度传感器，所述中冷温度传感器与所述REGR控制器电连接，所述中冷温度传感器用于获取冷却水温度；所述重整器上设置有重整温度传感器，所述重整温度传感器与所述REGR控制器电连接，所述重整温度传感器用于获取所述重整器内部的温度；

REGR阀，所述REGR阀设置在连接所述液化天然气发动机与所述重整器的所述排气管上，所述REGR阀通过CAN总线与所述REGR控制器连接，用于通过所述REGR控制器的控制信号调节进入所述重整器的废气流量；

燃料储存装置，所述燃料储存装置与所述液化天然气发动机连接，用于为所述液化天然气发动机提供燃料；

预混罐，所述预混罐设置于连接所述液化天然气发动机与所述重整器的所述排气管上，且所述预混罐设置于所述REGR阀与所述重整器之间，所述预混罐通过支路管道与所述燃料储存装置连接，且所述支路管道内设置有重整燃料喷嘴，所述重整燃料喷嘴与所述REGR控制器电连接，所述重整燃料喷嘴用于将所述燃料储存装置喷射进所述预混罐；

发动机电子控制单元，所述发动机电子控制单元与所述REGR控制器通过所述CAN总线连接，所述电子发动机控制单元用于获取所述液化天然气发动机的转速以及进气歧管压力，并向所述REGR控制器发送反馈信号。

根据本发明实施例的一种液化天然气发动机与重整器联合运行控制系统，至少具有如下有益效果：本实施例的液化天然气发动机与重整器联合运行控制系统包括液化天然气发动机、REGR控制器、重整器、REGR阀、燃料存储装置、预混罐以及发动机电子控制单元。具体地，液化天然气发动机设置有液化天然气发动机进气口和液化天然气发动机排气口。重整器设置有重整器进气端和重整器出气端。其中，重整器进气端通过排气管与液化天然气发动机排气口连接，重整器出气端通过进气管与液化天然气发动机进气口连接。在液化天然气发动机与重整器连接的排气管上设置有REGR阀，并且REGR阀通过CAN总线与REGR控制器连接，使得REGR控制器能够控制REGR阀的开关状态以及开度值，从而控制从液化天然气发动机排气口排出的废气进入预混罐的流量。同时，预混罐也设置于液化天然气发动机与重整器之间的排气管上，并且位于REGR阀与重整器之间。相应地，预混罐通过支路管道与燃料存储装置连接，并且，支路管道内设置有重整燃料喷嘴，重整燃料喷嘴与REGR控制器电连接，通过重整燃料喷嘴将燃料存储装置内的燃料喷射至预混罐内，与从REGR阀流入的废气进行均匀混合后进入重整器，实现在线制氢，并且降低氮氧化物及碳氢等污染物的排放。同时，重整器上设置有重整温度传感器，能够检测重整器内部的温度，并通过CAN总线反馈至REGR控制器。进一步地，发动机电子控制单元与REGR控制器通过也CAN总线连接。发动机电子控制单元能够获取液化天然气发动机的转速以及进气歧管压力，并反馈至REGR控制器。同时，在重整器出气端与液化天然气进气口连接管道上设置中冷器，对重整后的混合气体的温度进行冷却，从而提高液化天然气发动机的有效功率。相应地，在中冷器上设置有中冷温度传感器，能够采集中冷器的冷却水温度，并且反馈至REGR控制器。进一步地，REGR控制器根据环境温度、液化天然气发动机的转速、进气歧管压力以及冷却水温度等数据，对REGR阀以及重整燃料喷嘴的开度进行相应地控制，使得进入重整器的预混合气体能够较好地进行重整反应，实现对输入重整器预混气体供给量的实时调节，实现较好地调节重整器生成的氢气量，从而有效地提升液化天然气发动机的动力性。

根据本发明的一些实施例，所述重整器进气端与所述液化天然气发动机排气口连接的所述排气管包括排气管第一支路和排气管第二支路，所述排气管第一支路上设置有所述REGR阀以及所述预混罐，所述排气管第二支路穿插过所述重整器，所述排气管第二支路用于将废气排入大气中，并加热所述重整器。

根据本发明的一些实施例，所述排气管第二支路设置有二氧化氮浓度传感器，所述二氧化氮浓度传感器与所述REGR控制器电连接，所述二氧化氮浓度传感器用于检测排入大气的废气中二氧化氮浓度。

根据本发明的一些实施例，所述重整器出气端设置有氢浓度传感器，所述氢浓度传感器与所述REGR控制器电连接，所述氢浓度传感器用于检测重整器输出的混合气体中的氢浓度。

根据本发明的一些实施例，所述中冷器包括一级中冷器和二级中冷器，其中，所述一级中冷器和二级中冷器上分别设置有第一中冷温度传感器和第二中冷温度传感器，所述第一中冷温度传感器和所述第二中冷温度传感器均与所述REGR控制器电连接。

第二方面，本发明实施例还提供了一种液化天然气发动机与重整器联合运行控制方法，所述方法包括：

控制REGR阀以及重整燃料喷嘴关闭；

获取液化天然气发动机的转速以及重整器温度，并根据所述液化天然气发动机的转速换算为所述液化天然气发动机的功率；

根据所述液化天然气发动机的功率以及所述重整器温度，先控制所述重整燃料喷嘴开启，然后控制所述REGR阀开启，进入重整模式；

控制所述液化天然气发动机的废气进入预混罐，与所述重整燃料喷嘴喷射的燃料混合，得到预混气体；

控制重整器开启，对所述预混气体进行重整反应，得到重整后的富氢重整气；

控制中冷器工作，降低所述重整后的富氢重整气，得到冷却后的富氢重整气；

将所述冷却后的富氢重整气导入所述液化天然气发动机。

根据本发明的一些实施例，在执行所述根据所述液化天然气发动机的功率以及所述重整器温度，先控制所述重整燃料喷嘴开启，然后控制所述REGR阀开启，进入重整模式这一步骤之前，还包括以下步骤：

获取进气歧管压力，所述进气歧管压力通过发动机电子控制单元获取；

根据所述液化天然气发动机的转速和进气歧管压力，通过查表得到所述REGR阀的第一开度值以及所述重整燃料喷嘴的第二开度值；

获取环境温度以及冷却水温度，其中，所述冷却水温度通过中冷温度传感器获取；

根据所述环境温度、所述冷却水温度以及所述REGR阀的第一开度值，计算得到所述REGR阀的第三开度值，所述第三开度值为修正后的REGR阀目标开度值；

根据所述第二开度值控制所述重整燃料喷嘴开启；

确定所述重整燃料喷嘴开启后，根据所述第三开度值，控制所述REGR阀开启，进入重整模式。

根据本发明的一些实施例，所述根据所述液化天然气发动机的功率以及所述重整器温度，先控制所述重整燃料喷嘴开启，然后控制所述REGR阀开启，进入重整模式，包括：

确定所述液化天然气发动机的功率大于第一预设值以及所述重整器温度大于第二预设值，控制所述重整燃料喷嘴开启；

确定所述重整燃料喷嘴开启，控制所述REGR阀开启，进入重整模式。

根据本发明的一些实施例，在执行所述确定所述液化天然气发动机的功率大于第一预设值以及所述重整器温度大于第二预设值，控制所述重整燃料喷嘴开启这一步骤时，所述方法还包括以下步骤：

确定所述液化天然气发动机的功率小于第三预设值，控制所述REGR阀关闭；

确定所述REGR阀关闭，控制所述重整燃料喷嘴关闭，进入休眠模式。

根据本发明的一些实施例，进入休眠模式后，所述方法还包括以下步骤：

获取所述液化天然气发动机的转速以及休眠时间，并根据所述液化天然气发动机的转速换算为所述液化天然气发动机的功率；

当确定所述液化天然气发动机的功率大于第四预设值，先控制所述重整燃料喷嘴开启，然后控制所述REGR阀开启，进入所述重整模式；

当确定所述休眠时间大于第一时间阈值或者所述液化天然气发动机的转速小于第一速度值，先控制所述REGR阀关闭，然后控制所述重整燃料喷嘴关闭，进入关机状态。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的一种液化天然气发动机与重整器联合运行控制系统框图；

图2是根据本发明实施例提供的REGR阀控制原理框图；

图3是根据本发明实施例提供的一种液化天然气发动机与重整器联合运行控制系统架构图；

图4是根据本发明实施例提供的一种液化天然气发动机与重整器联合运行控制方法流程图；

图5是根据本发明实施例提供的另一种液化天然气发动机与重整器联合运行控制方法流程图；

图6是根据本发明实施例提供的另一种液化天然气发动机与重整器联合运行控制方法流程图；

图7是根据本发明实施例提供的另一种液化天然气发动机与重整器联合运行控制方法流程图；

图8是根据本发明实施例提供的另一种液化天然气发动机与重整器联合运行控制方法流程图。

具体实施方式

本申请实施例所描述的实施例不应视为对本申请的限制，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解,“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。参照图1和图3，本发明的一个实施例提供了一种液化天然气发动机与重整器联合运行控制系统，包括：液化天然气发动机110、REGR控制器180、重整器150、REGR阀160、燃料储存装置140、预混罐161以及发动机电子控制单元190。其中，液化天然气发动机110设置有液化天然气发动机进气口111和液化天然气发动机排气口112。液化天然气发动机进气口111与进气管130连接，液化天然气发动机排气口112与排气管120连接，并且液化天然气发动机排气口112通过排气管120与重整器150的重整器进气端151连接，使得液化天然气发动机110排出的废气进入重整器150。同时，重整器150还设置有重整器出气端152。重整器出气端152通过管道与进气管130连接，从而实现将经过重整器150重整后的气体重新通过进气管130导入液化天然气发动机110。具体地，REGR阀160设置在连接液化天然气发动机排气口112以及重整器进气端151的排气管120上，并且预混罐161设置于REGR阀160以及重整器进气端151之间的排气管120上。REGR阀160通过CAN总线与REGR控制器180连接，使得REGR控制器180能够实时控制REGR阀的开度值，从而控制进入预混罐161以及重整器150的废气量。同时，预混罐161通过支路管道与燃料储存装置140连接，并且支路管道内设置有重整燃料喷嘴170。重整燃料喷嘴170与REGR控制器电连接，REGR控制器能够根据采集模块反馈的各项数据以及REGR阀的开度值，控制重整燃料喷嘴170的开度值，使得从燃料储存装置140喷射到预混罐161的燃料能够较好地与进入预混罐161的废气均匀混合。另外，在重整器出气端152与液化天然气发动机进气口111连接的管道上设置有中冷器，对经过重整器150进行重整反应所输出的气体进行降温，提高液化天然气发动机的进气密度，从而提高液化天然气发动机工作效率。需要说明的是，采集模块包括：重整温度传感器153和中冷温度传感器。重整温度传感器153设置在重整器150上，并且重整温度传感器153与REGR控制器180电连接，使得重整温度传感器153能够将检测到的数据反馈至REGR控制器。相应地，中冷温度传感器设置于中冷器上，并且中冷温度传感器也与REGR控制器180电连接，从而将检测到的冷却水温度反馈至REGR控制器180。同时，发动机电子控制单元190与REGR控制器通过CAN总线与REGR控制器180连接，通过发动机电子控制单元190获取到的液化天然气发动机110的转速以及进气歧管压力等数据能够通过CAN总线发送至REGR控制器。需要说明的是，REGR即废气燃料重整再循环技术，是一种将燃料和尾气通过特定的重整器后产生富氢混合气，具有节能减排，改善发动机性能等作用的新型技术。

在上述具体实施例工作过程中，首先，REGR控制器180根据重整温度传感器153反馈的重整器内部温度值，以及发动机电子控制单元190反馈的发动机转速，控制系统进入重整模式。液化天然气发动机110产生的废气通过排气管120传输至REGR阀，经过REGR阀后进入到预混罐161。然后REGR控制器180控制重整燃料喷嘴170将燃料储存装置140内的燃料喷射进预混罐161，使得废气与燃料在预混罐161内均匀混合。进一步地，将预混罐161内均匀混合后的混合气体导入到重整器150，开始重整反应。重整反应会产生大量的氢气，富氢重整气从重整器出气端152流出，并流经中冷器进行冷却，避免重整反应后的高温气体进入液化天然气发动机110使得液化天然气发动机的工作效率降低。同时，REGR控制器180通过发动机电子控制单元190反馈的发动机转速以及进气歧管压力，通过查表得到REGR阀160的基础开度值，即第一开度值，以及重整燃料喷嘴170的开度值，即第二开度值。进一步地，REGR控制器180根据中冷温度传感器反馈的冷却水温度结合环境温度值计算得到REGR阀开度值的修正开度值。通过计算得到的修正开度值以及第一开度值，计算得到REGR阀的目标开度值，即第三开度值。进一步地，根据第三开度值对REGR阀160的开度值进行调节，以及根据第二开度值对重整燃料喷嘴170的开度值进行调节，从而实现对进入预混罐161的废气流量以及燃料量较为准确的控制。并且通过REGR控制器180、重整燃料喷嘴170、发动机电子控制单元之间形成的第一控制闭环，以及REGR控制器180、REGR阀160、发动机电子控制单元、中冷温度传感器之间形成的第二控制闭环，能够实现对进入预混罐161的废气以及燃料量较为精确地控制，并且能够实时根据反馈信息，对REGR阀160以及重整燃料喷嘴170的开度值进行调节，从而较好地控制进入重整器150的混合气体生成的氢气量。将重整反应生成的富氢重整气通过管道传输至中冷器进行冷却，避免反应后的富氢重整气温度过高，使得进入液化天然气发动机110的空气密度降低，从而导致液化天然气发动机110工作效率降低的问题。经过冷却后的富氢重整气通过进气管130导入至液化天然气发动机110，实现对液化天然气发动机110产生的废气中的氢进行回收，以及在线制氢，从而降低氮氧化物及碳氢等污染物的排放，并且能够对制氢量实时调节，有效地提升液化天然气发动机的动力性。

需要说明的是，参照图3，在本发明的一些实施例中，系统还包括能够实现人机交互的上位机。上位机也挂载在CAN总线上，能够通过CAN总线与REGR控制器180、REGR阀160以及发动机电子控制单元190进行通信。上位机内部设置有接收线程以及发送线程。其中，接收线程通过CAN报文采集，并对采集到的报文数据进行CAN报文解析，从而实现对数据的显示。同时，发送线程通过在上位机输入指令或者数据，经过CAN报文转换后，通过CAN报文发送至下位设备。其中，下位设备包括REGR控制器180、REGR阀160以及发动机电子控制单元190，从而实现对下位设备的控制。

参照图1，在本发明的一些实施例中，排气管120包括排气管第一支路121和排气管第二支路122。具体地，在连接液化天然气发动机排气口112以及重整器进气端151的排气管120上，设置有排气管第一支路121以及排气管第二支路122。其中，排气管第一支路121上设置有REGR阀160以及预混罐161。从液化天然气发动机排气口112排出的废气能够通过排气管第一支路121到REGR阀160，然后通过REGR阀160进入到预混罐161。在预混罐161内使重整燃料喷嘴170喷射的燃料与废气均匀混合之后，导入重整器150进行重整反应，实现在线制氢。同时，排气管第二支路122穿插过重整器150，从而能够利用流经排气管第二支路废气的热量为重整器150进行加热。另外，能够通过排气管第二支路122将多余的废气排入大气中。利用排气管第一支路121将部分废气进行回收，降低氮氧化物及碳氢等污染物的排放。并进行重整反应，实现对液化天然气发动机110产生废气的回收利用。进一步地，通过重整反应实现在线制氢，并提供至液化天然气发动机110，从而有效地提升液化天然气发动机的动力性。

参照图1和图3，在本发明的一些实施例中，采集模块还包括二氧化氮浓度传感器154。具体地，二氧化氮浓度传感器154设置在排气管第二支路122上，并且二氧化氮浓度传感器154与REGR控制器180电连接。通过二氧化氮浓度传感器154能够检测到排气管第二支路122上废气的二氧化氮浓度，即排入大气的废气中二氧化氮浓度，并将检测到的二氧化氮浓度反馈至REGR控制器180。进一步地REGR控制器180根据反馈的二氧化氮浓度，并结合采集模块采集的其他数据，对REGR阀160以及重整燃料喷嘴170的开度值进行相应的调节，从而实现降低氮氧化物及碳氢等污染物的排放。

参照图1和图3，在本发明的一些实施例中，采集模块还包括氢浓度传感器155。具体地，氢浓度传感器155设置于重整器出气端152，并且氢浓度传感器155与REGR控制器180也电连接。通过氢浓度传感器155能够检测到经过重整器150进行重整反应后的富氢重整气中的氢浓度，并将富氢重整气中的氢浓度反馈至REGR控制器180。REGR控制器180根据富氢重整气中的氢浓度以及采集模块采集的其他数据，对REGR阀160以及重整燃料喷嘴170的开度值进行相应的调节，实现对在线制氢较为实时准确的控制，实现废气中氢的回收，从而有效地提升液化天然气发动机的动力性。

参照图1，在本发明的一些实施例中，中冷器包括一级中冷器1100和二级中冷器1110。具体地，一级中冷器1100与二级中冷器1110均设置在重整器出气端152与进气管130连接的管道上。通过一级中冷器1100与二级中冷器1110形成的两级中冷器串联运行，能够较好地实现对重整器150排出的高温富氢重整气进行冷却，从而缓解由于高温导致的气体密度降低，使得液化天然气发动机110的工作效率降低的问题。进一步地，一级中冷器1100以及二级中冷器1110上分别设置有第一中冷温度传感器1101和第二中冷温度传感器1111。其中，第一中冷温度传感器1101以及第二中冷温度传感器1111均与REGR控制器180电连接。通过第一中冷温度传感器1101以及第二中冷温度传感器1111能够分别采集一级中冷器1100内的第一冷却水温以及二级中冷器1110内的第二冷却水温。然后将检测到的第一冷却水温与第二冷却水温反馈至REGR控制器180。REGR控制器180根据反馈的第一冷却水温、第二冷却水温以及环境温度，计算REGR阀160的修正开度值。然后，根据发动机电子控制单元反馈的液化天然气发动机110的转速以及进气歧管压力，查表得到REGR阀160的基础开度值，即第一开度值。根据第一开度值与修正开度值进行计算，得到REGR阀160的目标开度值，即REGR阀160的第三开度值。REGR控制器根据第三开度值对REGR阀160进行相应的开度控制，实现对进入重整器150的混合气体量的控制，从而实现对在线制氢的实时且较为精确的控制。

本发明的一个实施例提供一种液化天然气发动机与重整器联合运行控制方法，能够实现废气中氢的回收以及在线制氢，从而降低氮氧化物及碳氢等污染物的排放，并且能够实时调节，从而有效地提升液化天然气发动机的动力性。参照图4，本发明实施例的方法包括但不限于步骤S410、步骤S420、步骤S430、步骤S440、步骤S450、步骤S460和步骤S470。

具体地，本实施例应用于如图1所示的液化天然气发动机与重整器联合运行控制系统的过程包括以下步骤：

S410：控制REGR阀以及重整燃料喷嘴关闭。

S420：获取液化天然气发动机的转速以及重整器温度，并根据液化天然气发动机的转速换算为液化天然气发动机的功率。

S430：根据液化天然气发动机的功率以及重整器温度，先控制重整燃料喷嘴开启，然后控制REGR阀开启，进入重整模式。

S440：控制液化天然气发动机的废气进入预混罐，与重整燃料喷嘴喷射的燃料混合，得到预混气体。

S450：控制重整器开启，对预混气体进行重整反应，得到重整后的富氢重整气。

S460：控制中冷器工作，降低重整后的富氢重整气，得到冷却后的富氢重整气。

S470：将冷却后的富氢重整气导入液化天然气发动机。

在上述具体实施例工作过程中，首先，在系统开机后，为了保护催化剂，避免催化剂被废气氧化，先控制REGR阀160以及重整燃料喷嘴170关闭。然后，发动机电子控制单元190对液化天然气发动机110的转速获取并通过CAN总线反馈至REGR控制器180。另外，通过重整温度传感器153对重整器150温度进行检测，也反馈至REGR控制器180。REGR控制器180根据反馈的液化天然气发动机110的转速，计算得到液化天然气发动机110的功率。进一步地，REGR控制器180根据得到的液化天然气发动机110功率以及重整器温度进行判断，当液化天然气发动机110功率以及重整器温度均达到预设要求，进入重整模式。具体地，先控制重整燃料喷嘴170开启，然后控制REGR阀160开启，从而进入重整模式。在重整模式下，重整燃料喷嘴170优先被开启，能够避免催化剂被废气氧化。进一步地，控制液化天然气发动机110的废气进入预混罐161，与重整燃料喷嘴170喷射的燃料混合，得到预混气体。液化天然气发动机110排出的废气经过排气管第一支路121进入预混罐161后，在预混罐161内与重整燃料喷嘴170喷射的燃料进行均匀混合，从而得到预混气体。进一步地，将混合后的预混气体导入至重整器150中，并控制重整器150开启，对预混气体进行重整反应。重整器150内进行的重整反应会产生大量的氢气，最终得到富氢重整气。富氢重整气从重整器出气端152排出后，控制中冷器工作，对流经中冷器的富氢重整气进行降温冷却。由于进行重整反应后会释放较多的热量，使得富氢重整气的温度较高，导致了高温下的富氢重整气密度较低。将高温的富氢重整气导入液化天然气发动机110会使得液化天然气发动机110的工作效率降低。所以通过中冷器对富氢重整气进行冷却后，将富氢重整气通过进气管130接入至液化天然气发动机110，实现了对废气中氢的回收与再利用，从而降低了氮氧化物及碳氢等污染物的排放。进一步地，通过REGR控制器180、重整燃料喷嘴170、发动机电子控制单元之间形成的第一控制闭环，以及REGR控制器180、REGR阀160、发动机电子控制单元、中冷温度传感器之间形成的第二控制闭环，能够对REGR阀160以及重整燃料喷嘴170的开度值进行调节，从而较好地控制进入重整器150的混合气体生成的氢气量，从而有效地提升液化天然气发动机的动力性。

参照图5，在本发明的一些实施例中，在执行根据液化天然气发动机的功率以及重整器温度，先控制重整燃料喷嘴开启，然后控制REGR阀开启，进入重整模式这一步骤之前，还包括但不限于以下步骤：

S510：获取进气歧管压力，进气歧管压力通过发动机电子控制单元获取。

S520：根据液化天然气发动机的转速和进气歧管压力，通过查表得到REGR阀的第一开度值以及重整燃料喷嘴的第二开度值。

S530：获取环境温度以及冷却水温度，其中，冷却水温度通过中冷温度传感器获取。

S540：根据环境温度、冷却水温度以及REGR阀的第一开度值，计算得到REGR阀的第三开度值，第三开度值为修正后的REGR阀目标开度值。

S550：根据第二开度值控制重整燃料喷嘴开启。

S560：确定重整燃料喷嘴开启后，根据第三开度值，控制REGR阀开启，进入重整模式。

在上述具体实施例工作过程中，在执行根据液化天然气发动机的功率以及重整器温度，先控制重整燃料喷嘴开启，然后控制REGR阀开启，进入重整模式这一步骤之前，先获取进气歧管压力。其中，进气歧管压力通过发动机电子控制单元190获取，并反馈至REGR控制器180。REGR控制器180根据反馈的液化天然气发动机110转速以及进气歧管压力，通过查表得到REGR阀160的第一开度值以及重整燃料喷嘴170的第二开度值。进一步地，REGR控制器180对环境温度以及冷却水温度进行获取，其中冷却水温度通过中冷温度传感器获取。参照图2，REGR控制器180根据环境温度以及冷却水温度进行计算得到REGR阀160的修正开度值，然后结合第一开度值，得到REGR阀的第三开度值，即修正后的REGR阀目标开度值。从而，根据第二开度值控制重整燃料喷嘴170开启。进一步地，确定重整燃料喷嘴170按照预设的第二开度值开启后，根据第三开度值，控制REGR阀开启，进入重整模式。

需要说明的是，REGR阀160开度值修正主要通过以下方法实现。由于基础REGR阀基础开度MAP图是在环境温度25摄氏度，冷却水温度20摄氏度基础上进行标定而来，记录环境温度25摄氏度时阀门开度所对应的REGR率为基础REGR率，记为ρ_base，所对应的阀门开度记为基础REGR阀门开度

即第一开度值。然后将环境温度调至30摄氏度及冷却水温度保持为20摄氏度，调节REGR阀门开度改变REGR率至基础REGR率，记录此时的REGR阀门开度并记为

则单位环境温度REGR率增益τ如下式(1)所示：

当环境温度为T℃时候，基于环境温度的修正值γ如下式(2)所示：

γ＝(T-25)×τ (2)

同理改变冷却水温度至50℃，保持环境温度为25℃的情况下，可求得单位冷却水温度REGR率增益μ如下式(3)所示：

其中

为冷却水50℃时候且REGR率为基础REGR率时所对应的阀门开度。

当冷却水温度为T℃时候，基于冷却水温度的修正值如下式(4)所示：

λ＝(T-20)×μ (4)

故REGR阀目标开度

即第三开度值如下式(5)所示：

需要说明的是，以上提及的REGR率ρ计算公式如下式(6)所示：

式中，[CO₂]_man为进气管130中CO₂的浓度(ppm),[CO₂]_bkg为在背景气中CO₂的浓度(ppm)，[CO₂]_exh为排气管侧CO₂的浓度(ppm)，一般情况下[CO₂]_bkg＝300ppm。

参照图6，在本发明的一些实施例中，根据液化天然气发动机的功率以及重整器温度，先控制重整燃料喷嘴开启，然后控制REGR阀开启，进入重整模式，包括但不限于以下步骤：

S610：确定液化天然气发动机的功率大于第一预设值以及重整器温度大于第二预设值，控制重整燃料喷嘴开启。

S620：确定重整燃料喷嘴开启，控制REGR阀开启，进入重整模式。

在上述具体实施例工作过程中，在执行根据液化天然气发动机的功率以及重整器温度，先控制重整燃料喷嘴170开启，然后控制REGR阀开启，进入重整模式这一步骤过程中，首先确定检测到的液化天然气发动机110功率大于第一预设值，并且重整器温度大于第二预设值，则控制重整燃料喷嘴170开启。进一步地，确定重整燃料喷嘴170开启后，控制REGR阀160开启，从而进入重整模式。例如，确定检测到的液化天然气发动机110的功率大于50％，并且重整器150的温度大于350摄氏度，此时满足进入重整模式的条件。进一步地，REGR控制器180先控制重整燃料喷嘴170开启，然后控制REGR阀160开启，系统进入重整模式。

参照图7，在本发明的一些实施例中，在执行确定液化天然气发动机的功率大于第一预设值以及重整器温度大于第二预设值，控制重整燃料喷嘴开启这一步骤时，所述方法还包括但不限于以下步骤：

S710：确定液化天然气发动机的功率小于第三预设值，控制REGR阀关闭。

S720：确定REGR阀关闭，控制重整燃料喷嘴关闭，进入休眠模式。

在上述具体实施例工作过程中，系统进入重整模式后，依然会对液化天然气发动机110的功率进行实时检测。当检测到液化天然气发动机110的功率小于第三预设值后，REGR控制器180先控制REGR阀160关闭。进一步地，确定REGR阀160关闭后，控制重整燃料喷嘴170关闭，系统进入休眠模式。例如，当检测到液化天然气发动机110的功率小于23％，则控制REGR阀160关闭，并控制重整燃料喷嘴170关闭，系统进入休眠模式。另外，当检测到液化天然气发动机110的功率大于23％，则系统继续执行重整模式。需要说明的是，REGR阀160与重整燃料喷嘴170的关闭遵循“后开先关”原则，即REGR阀160在重整燃料喷嘴170开启后再开启，则关闭时先对REGR阀160进行关闭，再关闭重整燃料喷嘴170，从而避免催化剂被废气氧化的问题。

参照图8，在本发明的一些实施例中，系统进入休眠模式后，液化天然气发动机与重整器联合运行控制方法还包括但不限于以下步骤：

S810：获取液化天然气发动机的转速以及休眠时间，并根据液化天然气发动机的转速换算为液化天然气发动机的功率。

S820：当确定液化天然气发动机的功率大于第四预设值，先控制重整燃料喷嘴开启，然后控制REGR阀开启，进入所述重整模式。

S830：当确定休眠时间大于第一时间阈值或者液化天然气发动机的转速小于第一速度值，先控制REGR阀关闭，然后控制重整燃料喷嘴关闭，进入关机状态。

在上述具体实施例工作过程中，当系统进入休眠模式后，REGR控制器180会获取液化天然气发动机110的转速以及休眠时间。然后，根据获取的液化天然气发动机110的转速计算得到液化天然气发动机110的功率。当确定液化天然气发动机110的功率大于第四预设值时，则先控制重整燃料喷嘴170开启，然后控制REGR阀160开启，进入重整模式。另外，当确定休眠时间大于第一时间阈值或者液化天然气发动机的转速小于第一速度值，先控制REGR阀160关闭，然后控制重整燃料喷嘴170关闭，进入关机状态。例如，休眠模式时，液化天然气发动机110的功率大于25％后，则先控制重整燃料喷嘴170开启，然后控制REGR阀160开启，从而系统重新进入重整模式。当休眠时间超过30分钟，或者液化天然气发动机110的转速小于100r/min，则说明液化天然气发动机110已经关机，此时执行系统关机指令，先控制REGR阀160关闭，然后控制重整燃料喷嘴170关闭，系统关机。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种液化天然气发动机与重整器联合运行控制方法，其特征在于，所述方法包括：

控制REGR阀以及重整燃料喷嘴关闭；

获取液化天然气发动机的转速以及重整器温度，并根据所述液化天然气发动机的转速换算为所述液化天然气发动机的功率；

根据所述液化天然气发动机的功率以及所述重整器温度，先控制所述重整燃料喷嘴开启，然后控制所述REGR阀开启，进入重整模式；

控制所述液化天然气发动机的废气进入预混罐，与所述重整燃料喷嘴喷射的燃料混合，得到预混气体；

控制重整器开启，对所述预混气体进行重整反应，得到重整后的富氢重整气；

控制中冷器工作，降低所述重整后的富氢重整气，得到冷却后的富氢重整气；

将所述冷却后的富氢重整气导入所述液化天然气发动机；

其中，所述方法应用于液化天然气发动机与重整器联合运行控制系统，所述系统包括：

液化天然气发动机，所述液化天然气发动机设置有液化天然气发动机进气口和液化天然气发动机排气口；

REGR控制器，所述REGR控制器用于接收反馈信号，并发送控制信号；

重整器，所述重整器设置有重整器进气端和重整器出气端，所述重整器进气端通过排气管与所述液化天然气发动机排气口连接，所述重整器出气端通过进气管与所述液化天然气发动机进气口连接，所述重整器出气端与所述液化天然气发动机进气口连接的管道上设置有中冷器，所述中冷器用于冷却所述重整器排出的混合气体，所述中冷器上设置有中冷温度传感器，所述中冷温度传感器与所述REGR控制器电连接，所述中冷温度传感器用于获取冷却水温度；所述重整器上设置有重整温度传感器，所述重整温度传感器与所述REGR控制器电连接，所述重整温度传感器用于获取所述重整器内部的温度；

REGR阀，所述REGR阀设置在连接所述液化天然气发动机与所述重整器的所述排气管上，所述REGR阀通过CAN总线与所述REGR控制器连接，用于通过所述REGR控制器的控制信号调节进入所述重整器的废气流量；

燃料储存装置，所述燃料储存装置与所述液化天然气发动机连接，用于为所述液化天然气发动机提供燃料；

预混罐，所述预混罐设置于连接所述液化天然气发动机与所述重整器的所述排气管上，且所述预混罐设置于所述REGR阀与所述重整器之间，所述预混罐通过支路管道与所述燃料储存装置连接，且所述支路管道内设置有重整燃料喷嘴，所述重整燃料喷嘴与所述REGR控制器电连接，所述重整燃料喷嘴用于将所述燃料储存装置喷射进所述预混罐；

发动机电子控制单元，所述发动机电子控制单元与所述REGR控制器通过所述CAN总线连接，所述发动机电子控制单元用于获取所述液化天然气发动机的转速以及进气歧管压力，并向所述REGR控制器发送反馈信号。

2.根据权利要求1所述的液化天然气发动机与重整器联合运行控制方法，其特征在于，所述重整器进气端与所述液化天然气发动机排气口连接的所述排气管包括排气管第一支路和排气管第二支路，所述排气管第一支路上设置有所述REGR阀以及所述预混罐，所述排气管第二支路穿插过所述重整器，所述排气管第二支路用于将废气排入大气中，并加热所述重整器。

3.根据权利要求2所述的液化天然气发动机与重整器联合运行控制方法，其特征在于，所述排气管第二支路设置有二氧化氮浓度传感器，所述二氧化氮浓度传感器与所述REGR控制器电连接，所述二氧化氮浓度传感器用于检测排入大气的废气中二氧化氮浓度。

4.根据权利要求1所述的液化天然气发动机与重整器联合运行控制方法，其特征在于，所述重整器出气端设置有氢浓度传感器，所述氢浓度传感器与所述REGR控制器电连接，所述氢浓度传感器用于检测重整器输出的混合气体中的氢浓度。

5.根据权利要求1所述的液化天然气发动机与重整器联合运行控制方法，其特征在于，所述中冷器包括一级中冷器和二级中冷器，其中，所述一级中冷器和二级中冷器上分别设置有第一中冷温度传感器和第二中冷温度传感器，所述第一中冷温度传感器和所述第二中冷温度传感器均与所述REGR控制器电连接。

6.根据权利要求1所述的液化天然气发动机与重整器联合运行控制方法，其特征在于，在执行所述根据所述液化天然气发动机的功率以及所述重整器温度，先控制所述重整燃料喷嘴开启，然后控制所述REGR阀开启，进入重整模式这一步骤之前，还包括以下步骤：

获取进气歧管压力，所述进气歧管压力通过发动机电子控制单元获取；

根据所述液化天然气发动机的转速和进气歧管压力，通过查表得到所述REGR阀的第一开度值以及所述重整燃料喷嘴的第二开度值；

获取环境温度以及冷却水温度，其中，所述冷却水温度通过中冷温度传感器获取；

根据所述环境温度、所述冷却水温度以及所述REGR阀的第一开度值，计算得到所述REGR阀的第三开度值，所述第三开度值为修正后的REGR阀目标开度值；

根据所述第二开度值控制所述重整燃料喷嘴开启；

确定所述重整燃料喷嘴开启后，根据所述第三开度值，控制所述REGR阀开启，进入重整模式。

7.根据权利要求1所述的液化天然气发动机与重整器联合运行控制方法，其特征在于，所述根据所述液化天然气发动机的功率以及所述重整器温度，先控制所述重整燃料喷嘴开启，然后控制所述REGR阀开启，进入重整模式，包括：

确定所述液化天然气发动机的功率大于第一预设值以及所述重整器温度大于第二预设值，控制所述重整燃料喷嘴开启；

确定所述重整燃料喷嘴开启，控制所述REGR阀开启，进入重整模式。

8.根据权利要求7所述的液化天然气发动机与重整器联合运行控制方法，其特征在于，在执行所述确定所述液化天然气发动机的功率大于第一预设值以及所述重整器温度大于第二预设值，控制所述重整燃料喷嘴开启这一步骤时，所述方法还包括以下步骤：

确定所述液化天然气发动机的功率小于第三预设值，控制所述REGR阀关闭；

确定所述REGR阀关闭，控制所述重整燃料喷嘴关闭，进入休眠模式。

9.根据权利要求8所述的液化天然气发动机与重整器联合运行控制方法，其特征在于，进入休眠模式后，所述方法还包括以下步骤：

获取所述液化天然气发动机的转速以及休眠时间，并根据所述液化天然气发动机的转速换算为所述液化天然气发动机的功率；

当确定所述液化天然气发动机的功率大于第四预设值，先控制所述重整燃料喷嘴开启，然后控制所述REGR阀开启，进入所述重整模式；

当确定所述休眠时间大于第一时间阈值或者所述液化天然气发动机的转速小于第一速度值，先控制所述REGR阀关闭，然后控制所述重整燃料喷嘴关闭，进入关机状态。

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