CN102182573B - 内燃机车电喷柴油机载荷控制方法 - Google Patents

内燃机车电喷柴油机载荷控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的内燃机车电喷柴油机载荷控制方法，采集状态参数实时信号，据此计算出当前柴油机输出功率能力参考值；采集各缸排气温度实时信号和高温水温度实时信号；将排气温度实时信号和高温水温度实时信号与排气温度阈值和高温水温度阈值比较，如果实时信号超出阈值，则修正柴油机输出功率能力参考值；然后依据修正后的柴油机输出功率能力参考值，调整柴油机的载荷，使柴油机的实际载荷与修正后的柴油机输出功率能力参考值匹配。简便、可靠、高效，在不同环境、不同状态下能够使柴油机运行状态与其功率输出能力匹配良好。

Description

内燃机车电喷柴油机载荷控制方法
技术领域
本发明涉及内燃机车控制技术，尤其涉及一种内燃机车电喷柴油机载荷控制方法。
背景技术
内燃机车已经能够通过电喷控制系统实现柴油机调速，通过微机控制系统实现机车的加载控制。
对于在固定地域使用的内燃机车，大气压力、温度相对稳定，对于柴油机输出功率能力的影响较小；然而，当机车从低海拔地区开赴高海拔地区，寒冷地区开赴炎热地区等外界环境变化过程中，必须对机车控制系统的加载控制功能进行重新设定，以配合当前柴油机的功率输出能力。其主要原因是，大气压力随着高度的增加而降低，空气密度、含氧量降低，导致柴油机进气量降低，功率输出能力降低；进气温度降低，会导致燃烧速度降低，增加积碳。例如，如果高原地区仍延用平原地区的加载控制参数，柴油机循环供油量相对过剩，必然导致柴油机燃烧不充分、热负荷增加、功率输出能力降低，有可能导致柴油机熄火。同时柴油机的润滑油温度、压力，燃油压力，冷却水温度，都会对柴油机的功率输出能力产生影响。
(汽)车用柴油机是柴油机电喷控制器应用最广泛的领域。通常车用电喷柴油机喷油量通过油门踏板人为控制，即柴油机的负荷由驾驶员控制；而内燃机车柴油机通常工作在恒转速、恒功率模式下，即对应的柴油机转速下输出功率恒定，具体负荷由机车控制系统控制。柴油机、机车的相对独立控制必然导致运行环境变化时，柴油机与机车的匹配困难。
一般的解决方法是，尽量固定机车的运行地域，通过修正机车控制系统的加载控制参数进行二者匹配。随着我国铁路运营需求的变化，机车的运行地域正逐渐扩大，必须采用实时控制的方式才能保证柴油机的可靠、高效运转。目前有两种实时控制方式。一种是手动调节方式，通过司乘人员观察柴油机、机车状态，并据此手动、有级调节负荷调节装置，人为控制机车控制系统的加载控制模块调整负荷。完全依靠司乘人员的经验和判断，实时性差，效能较低。另一种方式是通过电喷控制器采集的一个或几个参数，开环计算当前的柴油机输出功率上限，并以模拟信号的方式传递给机车控制系统。这种方式只能预测柴油机输出功率上限，由于参与预测的参数有限，完全依赖前期经验、试验结果所确定的经验公式，同时属于开环控制，预测精度难以保证，不利于柴油机的安全运行和功率能力的充分应用。
发明内容
本发明的目的就是克服上述现有技术之不足，提供一种简便、可靠、高效，在不同环境、不同状态下能够使柴油机运行状态与其功率输出能力匹配良好的内燃机车电喷柴油机载荷控制方法。
本发明的目的是这样现的：一种内燃机车电喷柴油机载荷控制方法，其特征在于采取下列步骤：
A.设定柴油机理想工况下的排气温度上、下限阈值和高温水温度上、下限阈值；
B.采集状态参数实时信号，据此计算出当前柴油机输出功率能力参考值；
C.采集各缸排气温度实时信号和高温水温度实时信号，将排气温度实时信号和高温水温度实时信号与排气温度阈值和高温水温度阈值比较，如果实时信号大于上限阈值，则向下修正柴油机输出功率能力参考值；如果实时信号小于下限阈值，则向上修正柴油机输出功率能力参考值；
D.依据修正后的柴油机输出功率能力参考值设定喷油持续期上限；
E.将修正后的柴油机输出功率能力参考值传递给机车控制系统，机车控制系统根据修正后的柴油机输出功率能力参考值调整柴油机的载荷，使柴油机的实际载荷与修正后的柴油机输出功率能力参考值匹配。
F.返回步骤B。
采用本发明的方案，可以在外界环境变化时，实时协调机车柴油机与机车控制系统的工作，保证在柴油机不超负荷的前提下，提高柴油机的使用效率。尤其是当机车从平原开赴高原，寒冷地区开赴炎热地区等外界环境变化过程中，能动态、闭环计算柴油机的输出功率上限，并传递给机车控制系统，控制柴油机的负荷。确保柴油机稳定、安全、高效运转。
附图说明
图1为本发明实施例硬件原理示意图。
图2为本发明实施例的电喷控制微处理器初始化流程示意框图。
图3为本发明实施例的电喷控制微处理器定时中断流程示意框图。
图4为本发明实施例的机车控制系统加载控制软件CAN总线接收中断流程示意框图。
图5为本发明实施例的机车控制系统加载控制软件定时中断流程示意框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参看图1。电喷控制微处理器输入信号接口5～14，用于采集柴油机状态参数(增压器滑油压力、增压器转速、滑油进口压力、滑油温度、曲轴箱压力、中冷后空气压力、中冷后空气温度、进气温度、燃油压力、中冷水进、出口压力)；输入信号接口1、2，用于采集各气缸排气温度、高温水温度。输出接口4，用于控制各缸燃油喷射；输出接口3通过CAN总线将柴油机输出功率能力数据传递给机车控制系统，由机车控制系统依据该数据实施对柴油机的加减载控制。
参看图2。电喷控制微处理器上电后，进入框1.1，初始化。进入框1.2，设定柴油机各工况下的排气温度上、下限阈值和高温水温度上、下限阈值。进入框1.3，使能定时中断服务程序。
参看图3。电喷控制微处理器从框2.1进入定时中断流程，在框2.2，依次采集增压器滑油压力、增压器转速、滑油进口压力、滑油温度、曲轴箱压力、中冷后空气压力、中冷后空气温度、进气温度、燃油压力、中冷水进、出口压力，即系统硬件框图中5-14信号。进入框2.3，判断检测是否超时/错误：是，进入框2.5，报警，以上次作为当前参考值；否，计算出当前柴油机输出功率能力参考值。进入框2.7，依次采集各缸排温信号。进入框2.8，判断检测是否超时/错误：是，进入框2.10，报警，采用上次排温信号，进入框2.9，采集高温水温度信号；否，进入框2.9，采集高温水温度信号。进入框2.12，判断检测是否超时/错误：是，进入框2.14，报警，采用上次高温水温度信号，进入框2.13；否，直接进入框2.13。进入框2.13，判断排温、高温水温是否高于当前工况上限阈值：是，进入框2.16，修正(斜坡减小)柴油机输出功率能力参考值，进入框2.20；否，进入框2.17。进入框2.17，判断排温、高温水温是否低于当前工况下限阈值：是，进入框2.18，修正(斜坡提高)柴油机输出功率能力参考值，进入框2.20；否，进入框2.19，保持柴油机输出功率能力参考值不变。进入框2.20，依据修正参考值设定喷油持续期上限。进入框2.21，通过CAN将修正参考值传递给机车控制系统。进入框2.22，完成本次控制流程。
参看图4。机车控制系统加载控制软件CAN总线接收中断流程从框3.1进入。在框3.2，进行CAN报文标识符过滤。进入框3.3，通过报文标识符判断本报文是否为电喷控制器传送的参考值报文：否(其他报文)，进入框3.4，执行相应处理；是，进入框3.5，读取参考值。进入框3.6，判断参考值是否大于、等于当前加载上限：大于，进入框3.7，加载上限斜坡增加；小于，进入框3.8，加载上限斜坡降低。进入框3.9，判断当前加载上限是否小于预设加载极限：是，进入框3.10，确认使用当前加载上限；否，进入框3.11，使用预设加载极限。进入框3.12，清除CAN总线接收计时。进入框3.13，完成本次CAN接收中断流程。
参看图5。从框4.1进入机车控制系统加载控制软件定时中断流程。进入框4.2，CAN总线接收计时+1。进入框4.3，判断CAN总线接收计时是否大于预设的超时上限：否，进入框4.8，完成本次定时中断服务；是，进入框4.4，CAN总线接收计时等于预设的超时上限。进入框4.5，报警。进入框4.6，进入保护模式。进入框4.7，使用默认加载上限。进入框4.8，完成本次定时中断服务。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种内燃机车电喷柴油机载荷控制方法，其特征在于采取下列步骤：
A.设定柴油机理想工况下的排气温度上、下限阈值和高温水温度上、下限阈值；
B.采集状态参数实时信号，据此计算出当前柴油机输出功率能力参考值；
C.采集各缸排气温度实时信号和高温水温度实时信号，将排气温度实时信号和高温水温度实时信号与排气温度阈值和高温水温度阈值比较，如果实时信号大于上限阈值，则向下修正柴油机输出功率能力参考值；如果实时信号小于下限阈值，则向上修正柴油机输出功率能力参考值；
D.依据修正后的柴油机输出功率能力参考值设定喷油持续期上限；
E.将修正后的柴油机输出功率能力参考值传递给机车控制系统，机车控制系统根据修正后的柴油机输出功率能力参考值调整柴油机的载荷，使柴油机的实际载荷与修正后的柴油机输出功率能力参考值匹配 ；
F.返回步骤B。 
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