[发明专利]天然气发动机系统及其回火检测单元和方法

说明书

天然气发动机系统及其回火检测单元和方法，其中，在出现下述状况中的至少两个时确定发动机发生回火事件：状况1：采集到的发动机进气压力大于进气压力极限值、并且连续两次采集到的进气压力之间的变化值大于进气压力变化极限值；状况2：采集到的λ值下降到小于λ极限值；状况3：在一特定时间段内采集到的进气温度的变化值大于进气温度变化极限值。

技术领域

本申请涉及一种用于天然气发动机的回火检测单元和方法，以及包含这种回火检测单元的发动机系统。

背景技术

对于采用进气道燃料供给方式的发动机，进气道内的混合气被引燃的现象称为发动机回火。对于采用进气道预混技术的天然气发动机，回火现象较为普遍。回火不仅会严重影响发动机的性能，例如，导致发动机稳态运转性能下降。并且，回火可能导致发动机部件损伤，例如，进气节流阀等受损，严重的回火可能导致进气道炸裂。

因此，及时地检测到发动机回火，对于发动机正常运行和保护发动机部件来说是重要的。现有技术中对燃油发动机回火的检测技术通常涉及检测进气系统中的压力、温度等的异常变化。

对于天然气车辆而言，同样需要检测发动机回火。但是，燃油发动机领域的回火检测技术未必适用于天然气发动机。

发明内容

本申请旨在提供一种可靠地检测天然气发动机回火的技术。

为此，根据本申请，提供了一种用于天然气发动机系统的回火检测单元，所述回火检测单元与发动机的进气压力传感器、进气温度传感器和λ传感器连接以便采集各传感器的测量参数，并且构造成在出现下述状况中的至少两个时确定发动机发生回火事件：

状况1：进气压力传感器采集到的发动机进气压力大于进气压力极限值、并且连续两次采集到的进气压力之间的变化值大于进气压力变化极限值；

状况2：λ传感器采集到的λ值小于λ极限值；

状况3：特定时间段内进气温度传感器采集到的发动机进气温度的变化值大于进气温度变化极限值。

根据一种可行实施方式，所述进气压力传感器为布置在发动机的进气歧管中的进气歧管压力传感器。

或者，所述进气压力传感器为布置在发动机的进气管中的进气管增压压力传感器，其优选在进气管中位于节流阀与中冷器之间，更优选靠近节流阀。

根据一种可行实施方式，所述λ极限值在0.65至0.95的范围内选取，例如大约0.85。

根据一种可行实施方式，所述λ传感器为能够输出连续测量值的宽域氧传感器，其测量范围为0.65～无穷大。

根据一种可行实施方式，所述进气温度传感器为布置在发动机进气管中的进气管增压温度传感器，其优选在进气管中位于节流阀与中冷器之间，更优选靠近节流阀。

或者，所述进气温度传感器为布置在发动机的进气歧管中的进气歧管温度传感器。

根据一种可行实施方式，所述回火检测单元通过下述程序确定回火事件发生：

回火起始点检测程序，其中，所述状况1被用作回火起始点主判断基准，以确定回火起始点；和

在回火起始点被确定后执行的回火验证程序，其中，所述状况2和状况3被用于验证回火确实发生。

根据一种可行实施方式，在回火起始点检测程序中，状况2被用作辅助判断基准。

根据一种可行实施方式，所述回火检测单元记录回火时刻发动机的运行参数。

根据一种可行实施方式，各极限值针对实际发动机系统而标定。

根据一种可行实施方式，回火检测单元对各传感器的数据采样间隔为0.1秒或更短。