的开度，同时，控制器根据获取的甲烧浓度信息进行修正 燃气阀的开度，从而达到精确控制空燃比的目的。
[0051] 步骤（1)中的内燃发电机组工况包括启动工况、怠速工况、中等负荷工况、大负荷 工况、负荷突加工况和负荷突减工况。
[0052] 气缸溫度会对可燃气体的充分燃烧产生影响。为保证气缸内混合气达到最佳的燃 烧状态，需要根据气缸溫度调整空燃比。本发明通过热电偶测量气缸溫度，并根据气缸溫度 对理论最佳空燃比进行修正。具体修正参数由实验测得。
[0053] 发电机组的不同工况对空燃比的要求不同。本发明通过节气口的开度W及进气歧 管的压力溫度确定输入功率的大小，结合转速测量判断发电机组所处工况，不同工况给予 不同的空燃比。
[0054] 本发明提出一种沼气内燃发电机组空燃比控制的新方法，在内燃机处于不同的工 况时，分别给予不同的空燃比，使内燃机始终运行在最佳状态。空燃比的控制方法分Ξ步进 行。如图2所示。
[0055] 表1内燃机组的六种工况
[0056]
[0057]
[005引发电机组工况分为W下六种工况。与内燃发电机组工况相匹配的空燃比等于实际 空燃比与过量空气系数的比值。
[0059] 其中，过量空气系数为与内燃发电机组工况相关的常数。
[0060]
[0061] 工况一：启动工况。此工况转速较小，节气口开度和输入功率较大。此工况下必须 提供较浓的混合气，否则会造成启动困难等状况，过量空气系数0. 2<λ<0. 5。
[0062] 工况二：怠速工况。此工况转速在900~15(K)r/min，对外输出功率为零，节气口 开度和输入功率均很小。由于节气口开度小，进气量少，混合气被燃烧后的废气严重稀释。 需要较浓的混合气，过量空气系数0. 6<λ<0. 8。
[0063] 工况Ξ:中等负荷工况。此工况内燃机运行稳定，转速维持在1500r/min，节 气口开度和输入功率均较适中。此时可W采用稀薄燃烧方式节省燃料，过量空气系数 1.05<λ<1. 15。
[0064] 工况四：大负荷工况。此工况发动机转速维持在1500r/min，但输出功率较大，内 燃机处在接近满负荷或短时超负荷状态。仅靠增大节气口开度难W满足输出功率要求。需 要较浓的混合气提高输入功率，过量空气系数0. 85<λ<0. 95。
[0065] 工况五：负载突加工况。此工况内燃机转速突然变小，节气口开度和输入功率突然 变大，需要提供浓混合气W增大输入功率。过量空气系数0. 9<λ<1。
[0066] 工况六：负载突减工况。此工况内燃机转速突然变大，节气口开度和输入功率突然 变小，较稀的混合气就能满足要求，可W通过空燃比配合稀薄燃烧节省燃气。过量空气系数 1<λ<1. 15。
[0067] 步骤（2)中，在内燃发电机组的不同工况下，每一个气缸溫度值对应一个空燃比 修正系数。空燃比修正系数由实验测试得来。气缸溫度会对可燃气体的充分燃烧产生影响。 为保证气缸内混合气达到最佳的燃烧状态，需要根据气缸溫度调整空燃比。
[006引在步骤（3)中，根据甲烧浓度前馈，修正阀口开度，从而达到精确、快速控制空燃 比的目的。控制器采用参数容易整定的PID控制策略，在实际运行过程中通过调整比例、积 分、微分参数使系统响应快速、准确。
[006引如图3所示，W控制器为ARM控制器为例，本发明的沼气内燃发电机组的空燃比控 制方法具体实施过程为：
[0070] 启动沼气内燃发电机组，控制器读取沼气内燃发电机组的转速、节气口位置W及 进气歧管压力和溫度值，进行综合判定内燃发电机组的工况并计算空燃比；
[0071] 然后，测量气缸的溫度并通过查表获取修正的空燃比，再通过测量甲烧浓度并对 扰动进行补偿；控制器通过修正后的空燃比，计算燃气阀的开度，并控制燃气阀动作；
[0072] 内燃发电机的排气管中安装的氧传感器测量的排气管中尾气的氧含量，获得内燃 发电机的实际空燃比；在控制器中，判断实际空燃比与理论修正后的空燃比是否相等，若不 相等，则实际空燃比与理论修正后的空燃比的差值反馈至控制器，控制器再计算燃气阀的 开度进行调节燃气阀，直至达到精确控制空燃比。
[0073] 上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范 围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不 需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围W内。
【主权项】
1. 一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统，其特征在于，包括： 空气进气管道和沼气进气管道，所述空气进气管道和沼气进气管道均与混合器的入口 相连，所述沼气进气管道与混合器连接处还设有燃气阀，所述混合器的出口通过节气门与 内燃发电机组相连；所述燃气阀和节气门均与控制器相连； 所述沼气进气管道中设有甲烷浓度传感器，甲烷浓度传感器将检测的沼气中甲烷浓度 信息传送至控制器；内燃发电机的排气管中安装氧传感器，氧传感器将测量的排气管中尾 气的氧含量反馈至控制器； 控制器根据接收到的尾气的氧含量获得实际空燃比，并通过实际空燃比与给定空燃比 相比较，获得空燃比差值；控制器根据空燃比差值控制燃气阀的开度，再根据获取的甲烷浓 度信息进行修正燃气阀的开度，从而达到精确控制空燃比的目的。2. 如权利要求1所述的一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统，其特征在于，所述内 燃发电机的气缸上还安装有温度传感器，所述温度传感器用于检测内燃发电机的气缸温度 并传送至控制器，控制器根据内燃发电机的气缸温度，进行修正给定空燃比。3. 如权利要求1所述的一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统，其特征在于，所述内 燃发电机的转子上还设有速度传感器，所述速度传感器与控制器相连。4. 如权利要求1所述的一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统，其特征在于，所述沼 气进气管道中还安装有用于维持沼气和空气的压力差恒定的零压调节器。5. 如权利要求1所述的一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统，其特征在于，所述空 气进气管道中安装有过滤装置。6. 如权利要求1所述的一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统，其特征在于，所述沼 气进气管道中也安装有过滤装置。7. -种如权利要求1所述的沼气内燃发电机组空燃比控制系统的控制方法，其特征在 于，包括： 步骤（1):确定内燃发电机组当前的工况，预设与内燃发电机组工况相匹配的空燃比； 步骤（2):控制器根据内燃发电机的气缸温度，修正步骤（1)中预设的空燃比； 步骤（3):控制器根据修正后的空燃比与实际空燃比相比较，得到空燃比差值，控制器 根据空燃比差值计算燃气阀的开度，同时，控制器根据获取的甲烷浓度信息进行修正燃气 阀的开度，从而达到精确控制空燃比的目的。8. 如权利要求7所述的一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统的控制方法，其特征在 于，所述步骤（1)中的内燃发电机组工况包括启动工况、怠速工况、中等负荷工况、大负荷 工况、负荷突加工况和负荷突减工况。9. 如权利要求7所述的一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统的控制方法，其特征在 于，所述步骤（1)中，与内燃发电机组工况相匹配的空燃比等于实际空燃比与过量空气系 数的比值；其中，过量空气系数为与内燃发电机组工况相关的常数。10. 如权利要求7所述的一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统的控制方法，其特征 在于，所述步骤（2)中，在内燃发电机组的不同工况下，每一个气缸温度值对应一个空燃比 修正系数。
【专利摘要】本发明公开了一种沼气内燃发电机组空燃比控制系统及其控制方法，其中，该系统包括：均与混合器的入口相连的空气进气管道和沼气进气管道，沼气进气管道与混合器连接处还设有燃气阀，混合器的出口通过节气门与内燃发电机组相连；沼气进气管道中设有甲烷浓度传感器，甲烷浓度传感器将检测的沼气中甲烷浓度信息传送至控制器；内燃发电机的排气管中安装氧传感器，氧传感器将测量的排气管中尾气的氧含量反馈至控制器；控制器根据接收到的尾气的氧含量获得实际空燃比，并通过实际空燃比与给定空燃比相比较，获得空燃比差值；控制器根据空燃比差值控制燃气阀的开度，再根据获取的甲烷浓度信息进行修正燃气阀的开度，从而达到精确控制空燃比的目的。
【IPC分类】F02D41/00, F02D19/02
【公开号】CN105298664
【申请号】CN201510817101
【发明人】张承慧, 孙波, 戴永强, 赵峰, 魏大钧
【申请人】山东大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月20日