CN108626003A - 一种喷嘴式天然气发动机近似连续流智能控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种喷嘴式天然气发动机近似连续流智能控制方法，适用于单点喷射的燃气发动机，包括发动机负荷计算、燃料需求量计算、比较选定策略等步骤，本方法在使用时，不影响喷嘴结构及燃料喷射的方式，既保持了中、高负荷时燃料控制精确的优势，又可在小负荷时，近似实现连续流控制，具体优点在于改善了发动机在低负荷时，燃料混合的均匀性；改善了发动机在工作过程中的经济性；改善了发动机的排放特性。

Description

一种喷嘴式天然气发动机近似连续流智能控制方法
技术领域
本发明涉及燃气发动机技术领域，尤其涉及一种喷嘴式天然气发动机近似连续流智能控制方法。
背景技术
目前国五的天然气发动机，大都采用单点喷射的稀薄燃烧技术，以降低燃油消耗，减少发动机的有害排放物。天然气的喷射基本可以概括为两种方式及策略，一种是喷嘴结构的占空比控制，通常意义的喷嘴占空比都是指单个喷嘴，且都是小于100％的；另一种是采用比例式混合器的连续流控制策略。但现有技术中对喷嘴结构的占空比控制策略，由于燃料喷射更精确，在发动机中高负荷时，相对于连续流控制策略有更高的性能表现，但是在小负荷时，由于燃气需求量少，喷嘴的喷射脉宽比较小，与空气混合时不均匀，混合均匀性不如连续流控制策略，因此有必要对该种控制方法进行改进，使其能够满足发动机各种负荷时的喷嘴控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种既保持发动机中高负荷时，燃料控制精确的优势，又可在发动机小负荷时，实现燃料近似连续流控制的喷嘴式天然气发动机近似连续流智能控制方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种喷嘴式天然气发动机近似连续流智能控制方法，适用于单点喷射的燃气发动机，包括以下步骤，
步骤一、发动机负荷计算
利用转速传感器获取发动机的转速信号并传送至电子控制单元ECU，利用压力传感器获取进气歧管的进气压力信号并传送至所述电子控制单元ECU，利用节气门开度传感器获取节气门的开度值并传送至所述电子控制单元ECU，所述电子控制单元ECU根据动机的转速、进气歧管的进气压力和节气门的开度值计算出发动机的空气流量，即为发动机负荷；
步骤二、燃料需求量计算
根据所述电子控制单元ECU内设定的空燃比，所述电子控制单元ECU结合当前计算的空气流量，计算出各个喷嘴在一个喷射周期内喷射时间占总时间的比例，将该比例定义为喷嘴占空比，并将各喷嘴的喷嘴占空比进行相加，计算出所有喷嘴的喷嘴总占空比；
步骤三、比较选定策略
在所述电子控制单元ECU内，将喷嘴总占空比与定值1进行比较，
当喷嘴总占空比小于1时，所述电子控制单元ECU根据空气流量，计算并确定需要启动喷嘴的最少个数，该个数的喷嘴按照平均喷射的方式完成喷射任务；
当喷嘴总占空比大于等于1时，则全部喷嘴都参与喷射工作，且各喷嘴按照排列顺序依次交替喷射。
作为对上述技术方案的改进，所述平均喷射方式为在发动机的一个工作循环周期内，以确定启动的喷嘴个数，从一端的第一个喷嘴开始，启动相应数量的喷嘴进行同时喷射，发动机的下一个工作循环周期内，重新确定需要启动的喷嘴个数，从一端的第二个喷嘴开始，按照新确定的喷嘴数开启相应数量的喷嘴进行同时喷射，依次进行。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本方法在使用时，不影响喷嘴结构及燃料喷射的方式，既保持了中、高负荷时燃料控制精确的优势，又可在小负荷时，近似实现连续流控制，具体优点在于，
1、改善了发动机在低负荷时，燃料混合的均匀性。
2、改善了发动机在工作过程中的经济性。
3、改善了发动机的排放特性。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明实施例的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1所示，一种喷嘴式天然气发动机近似连续流智能控制方法，适用于单点喷射的燃气发动机，包括以下步骤，
步骤一、发动机负荷计算
利用转速传感器获取发动机的转速信号并传送至电子控制单元ECU，利用压力传感器获取进气歧管的进气压力信号并传送至所述电子控制单元ECU，利用节气门开度传感器获取节气门的开度值并传送至所述电子控制单元ECU，所述电子控制单元ECU根据动机的转速、进气歧管的进气压力和节气门的开度值计算出发动机的空气流量，即为发动机负荷。
步骤二、燃料需求量计算
根据所述电子控制单元ECU内设定的空燃比，所述电子控制单元ECU结合当前计算的空气流量，计算出各个喷嘴在一个喷射周期内喷射时间占总时间的比例，将该比例定义为喷嘴占空比，并将各喷嘴的喷嘴占空比进行相加，计算出所有喷嘴的喷嘴总占空比。
一般而言的占空比是指在一个脉冲循环内，通电时间相对于总时间所占的比例，而喷嘴占空比即为喷嘴开启的时间占总时间的比例。本发明中所提的“喷嘴占空比”不同于通常意义的占空比，通常意义的占空比都是指单个喷嘴，且都是小于100％的，而本发明的喷嘴占空比是可以大于1的，是将燃气流量转化为单个喷嘴的占空比后，再将所有喷嘴占空比相加，算出占空比总和，即为喷嘴总占空比。
步骤三、比较选定策略
在所述电子控制单元ECU内，将喷嘴总占空比与定值1进行比较，当喷嘴总占空比小于1时，所述电子控制单元ECU根据空气流量，计算并确定需要启动喷嘴的最少个数，该个数的喷嘴按照平均喷射的方式完成喷射任务。
所述平均喷射方式为在发动机的一个工作循环周期内，以确定启动的喷嘴个数，从一端的第一个喷嘴开始，启动相应数量的喷嘴进行同时喷射，发动机的下一个工作循环周期内，重新确定需要启动的喷嘴个数，从一端的第二个喷嘴开始，按照新确定的喷嘴数开启相应数量的喷嘴进行同时喷射，依次进行。
例如，一共设有1-10号十个喷嘴，在发动机的一个工作循环周期内,根据空气流量，计算并确定需要启动喷嘴的最少个数为5，从1号喷嘴开始，先启动1-5号喷嘴进行喷射；发动机的下一个工作循环周期内,计算并确定需要启动喷嘴的最少个数为4，再启动2-5号喷嘴进行喷射，发动机的下一个工作循环周期内,计算并确定需要启动喷嘴的最少个数为6，再启动3-8号喷嘴进行喷射，依次循环进行，这样增大了每个喷嘴的喷射时间，有助于改善混合燃料的均匀性，同时也保证了各个喷嘴间的磨碎均匀性。
本方法在使用时，不影响喷嘴结构及燃料喷射的方式，既保持了中、高负荷时燃料控制精确的优势，又可在小负荷时，近似实现连续流控制，具体优点在于：
1、改善了发动机在低负荷时，燃料混合的均匀性。
2、改善了发动机在工作过程中的经济性。
3、改善了发动机的排放特性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种喷嘴式天然气发动机近似连续流智能控制方法，适用于单点喷射的燃气发动机，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一、发动机负荷计算
利用转速传感器获取发动机的转速信号并传送至电子控制单元ECU，利用压力传感器获取进气歧管的进气压力信号并传送至所述电子控制单元ECU，利用节气门开度传感器获取节气门的开度值并传送至所述电子控制单元ECU，所述电子控制单元ECU根据动机的转速、进气歧管的进气压力和节气门的开度值计算出发动机的空气流量，即为发动机负荷；
步骤二、燃料需求量计算
根据所述电子控制单元ECU内设定的空燃比，所述电子控制单元ECU结合当前计算的空气流量，计算出各个喷嘴在一个喷射周期内喷射时间占总时间的比例，将该比例定义为喷嘴占空比，并将各喷嘴的喷嘴占空比进行相加，计算出所有喷嘴的喷嘴总占空比；
步骤三、比较选定策略
在所述电子控制单元ECU内，将喷嘴总占空比与定值1进行比较，
当喷嘴总占空比小于1时，所述电子控制单元ECU根据空气流量，计算并确定需要启动喷嘴的最少个数，该个数的喷嘴按照平均喷射的方式完成喷射任务；
当喷嘴总占空比大于等于1时，则全部喷嘴都参与喷射工作，且各喷嘴按照排列顺序依次交替喷射。
2.如权利要求1所述的一种喷嘴式天然气发动机近似连续流智能控制方法，其特征在于：所述平均喷射方式为在发动机的一个工作循环周期内，以确定启动的喷嘴个数，从一端的第一个喷嘴开始，启动相应数量的喷嘴进行同时喷射，发动机的下一个工作循环周期内，重新确定需要启动的喷嘴个数，从一端的第二个喷嘴开始，按照新确定的喷嘴数开启相应数量的喷嘴进行同时喷射，依次进行。
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