CN109404147A - 一种天然气发动机高寒地区冷启动控制方法 - Google Patents

一种天然气发动机高寒地区冷启动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种天然气发动机高寒地区冷启动控制方法，涉及天然气发动机领域，主要是通过获取环境温度值，水温度值以及机油温度值，并将环境温度值、水温度值和机油温度值与预设定的发动机运行状态下对应的阈值进行匹配，根据匹配结果生成对应的状态信号，进而生成对应的控制信号，根据控制信号，控制退出节气门开环控制并进入怠速PID调节控制或进入节气门开环控制；如果进入节气门开环控制，再根据水温度值或机油温度值获取对应的节气门开度，并根据节气门开度控制电子节气门固定开度，得到目标进气量，使发动机转速提升稳定。可见，本发明使发动机在不同的环境下，利用不同的冷启动控制方式，优化了发动机冷启动性能。

Description

一种天然气发动机高寒地区冷启动控制方法
技术领域
本发明涉及天然气发动机技术领域，尤其涉及一种天然气发动机高寒地区冷启动控制方法。
背景技术
随着能源的紧缺以及人们对车用发动机性能的要求越来越高，天然气发动机经济性和动力性的要求越来越高，而且天然气发动机运行的环境也越来越广泛。天然气发动机逐渐被使用在高寒地区的情况越来越多，天然气主要由气态低分子烃和非烃气体混合组成，燃烧产物主要是二氧化碳和水蒸汽，产生的危害人类呼吸系统健康的物质极少，基本不产生固体残渣。而且，天然气在大气温度下均为气体，比重较空气轻，一旦泄漏，会立即向上扩散，不易积聚形成爆炸性气体，不会对土壤造成污染，并且价格低廉，具有使用安全、热值高、洁净等优势。
但是，由于天然气发动机与柴油机结构上的区别，其在使用时，主要通过进气量控制燃料的喷射，受高寒地区对机油粘度等的影响，容易导致发动机冷启动困难等问题，从而影响了整个天然气发动机的性能和应用推广。
目前，现有产品没有对天然气发动机冷启动控制方法策略适应性差，同时启动成功后怠速是通过PID调节控制，一套PID调节控制无法兼顾冷机与热机的怠速控制,整车起步过程发动机转速波动较大，导致启动困难；启动成功后发动机怠速不稳定，适应性差，影响产品的推广。
由此而见，如何改善天然气发动机的冷启动，成为本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的是提供一种天然气发动机高寒地区冷启动控制方法，该方法优化了发动机冷启动性能，提升了不同应用环境的适应能力，转速波动小，运动更加稳定，且成本低，可靠性高。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种天然气发动机高寒地区冷启动控制方法，包括以下步骤：
获取发动机运行时环境温度传感器采集的环境温度值，水温传感器采集的水温度值，以及机油温度传感器采集的机油温度值；
判断环境温度值、水温度值和机油温度值是否与预设定的发动机运行状态下的环境温度阈值、水温度阈值和机油温度阈值相匹配；
如果匹配，则生成对应的状态信号；
根据所述状态信号，生成对应的控制信号；
根据所述控制信号，控制退出节气门开环控制并进入怠速PID调节控制或进入节气门开环控制；
如果进入节气门开环控制，再根据所述水温度值或所述机油温度值获取对应的节气门开度，并根据所述节气门开度控制电子节气门固定开度，得到目标进气量，使发动机转速提升稳定。
优选方式为，所述状态信号包括暖机状态和冷启动状态；
如果所述状态信号为暖机状态时，则生成的控制信号，控制退出节气门开环控制并进入怠速PID调节控制；
如果所述状态信号为冷启动状态时，则生成的控制信号，控制进入节气门开环控制。
优选方式为，还包括以下步骤：
获取转速传感器采集的转速；
判断转速是否按照转速上升斜率提升；
如果是，再判断水温度值是否与预设定的暖机状态时水温度值相匹配，或，再判断机油温度值是否与预设定的暖机状态时机油温度值相匹配；
如果匹配，则，退出节气门开环控制并进入怠速PID调节控制；
如果不匹配，则根据所述水温度值或所述机油温度值，获取对应的节气门开度，并根据所述节气门开度控制电子节气门固定开度。
优选方式为，还包括建立发动机冷启动控制模型步骤，在该步骤中预设定节气门开度，该节气门开度根据水温度值、机油温度值和转速进行对应设置。
优选方式为，所述判断环境温度值、水温度值和机油温度值是否与预设定的发动机运行状态下的环境温度阈值、水温度阈值和机油温度阈值相匹配，包括：
判断环境温度值是否与预设的环境温度阈值相匹配；
如果匹配，则根据环境温度值获取对应的水温度阈值；
判断水温度值是否小于水温度阈值，并判断机油温度值是否小于机油温度阈值；
如果是，则生成的状态信号为冷启动状态；
如果不是，则生成的状态信号为暖机状态。
采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：
由于本发明的天然气发动机高寒地区冷启动控制方法，主要是通过获取发动机运行时的环境温度值，水温度值以及机油温度值，并将环境温度值、水温度值和机油温度值与预设定的发动机运行状态下对应的阈值进行匹配，根据匹配结果生成对应的状态信号；根据状态信号，生成对应的控制信号，根据控制信号，控制退出节气门开环控制并进入怠速PID调节控制或进入节气门开环控制；如果进入节气门开环控制，再根据水温度值或机油温度值获取对应的节气门开度，并根据节气门开度控制电子节气门固定开度，得到目标进气量，使发动机转速提升稳定。可见，本发明所采用的控制方法基于发动机实际运行环境，在不同的环境下，利用不同的冷启动控制方式，优化了发动机冷启动性能，还提升了不同应用环境的适应能力，有效的提升了产品的市场认可度和竞争力；同时本方法是在不改变硬件的基础之上实现的，具有成本低，可靠性高的优点。
附图说明
图1是本发明天然气发动机高寒地区冷启动控制方法的流程示意图；
图2是实施例中的流程示意图；
图3是实施例中控制方法的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1和图2所示，一种天然气发动机高寒地区冷启动控制方法，包括以下步骤：
步骤S1、获取发动机运行时环境温度传感器采集的环境温度值，水温传感器采集的水温度值，以及机油温度传感器采集的机油温度值；
步骤S2、判断环境温度值、水温度值和机油温度值是否与预设定的发动机运行状态下的环境温度阈值、水温度阈值和机油温度阈值相匹配；
如图2所示，本实施例中，利用环境温度值和水温度值，判断发动机运行状态，具体步骤如下：
步骤S20、判断环境温度值是否与预设的环境温度阈值相匹配；
本发明通过预设定的方式，预先设置多个环境温度阈值，此处环境温度阈值可为温度范围值，当所获取的实际环境温度值落入某一温度范围值内后，则，调取对应的水温度阈值，从而提高了发动机不同应用环境的适应能力，使天然气发动机可以使用更广的环境。
步骤S21、如果匹配，则根据环境温度值获取对应的水温度阈值；
步骤S22、判断水温度值是否小于水温度阈值，并判断机油温度值是否小于机油温度阈值；
步骤S23、如果是，则生成的状态信号为冷启动状态；
如果不是，则生成的状态信号为暖机状态。
步骤S3、根据状态信号，则生成对应的控制信号；
步骤S4、根据控制信号，控制退出节气门开环控制并进入怠速PID调节控制或进入节气门开环控制；
如果进入节气门开环控制，再根据水温度值或机油温度值获取对应的节气门开度，并根据节气门开度控制电子节气门固定开度，得到目标进气量，使发动机转速提升稳定。
在步骤S2中，状态信号包括暖机状态和冷启动状态；
如果状态信号为暖机状态，
则，生成的控制信号，控制退出节气门开环控制并进入怠速PID调节控制；
如果状态信号为冷启动状态，
则，生成的控制信号，控制进入节气门开环控制。
本例中，暖机状态和冷启动状态的区分，主要根据环境温度值和水温度值进行判定的。在某一环境温度值下，将获取的水温度值与对应的水温度阈值进行大小判断，当水温度值小于水温度阈值时，状态信号为暖机信号，否则为冷启动状态。
本实施例的控制方法，还包括以下步骤：
获取转速传感器采集的转速；
判断转速是否按照转速上升斜率提升；在发动机启动过程中，通过此步骤进行状态判定；
如果是，再判断水温度值是否与暖机状态时水温度值相匹配，或，再判断机油温度值是否与暖机状态时机油温度值相匹配；
如果匹配，则，退出节气门开环控制并进入怠速PID调节控制；
如果不匹配，则根据水温度值或机油温度值，获取对应的节气门开度，并根据节气门开度控制电子节气门固定开度。
如图3所示，此步骤是在发动机启动过程中提供一种反馈，通过判断转速的上升情况，得出发动机是否处于启动状态，获得目标进气量，转速拨动小。
本发明的控制方法，还包括建立发动机冷启动控制模型步骤，在该步骤中预设定节气门开度，该节气门开度根据水温度值、机油温度值和转速进行对应的设置。
如图1、图2和图3所示，本发明的天然气发动机高寒地区冷启动控制方法，控制原理为：通过环境温度传感器和水温传感器采集的温度，判断天然气发动机当前的运行状态，克服发动机在不同温度下由于机油粘度导致摩擦扭矩变化，保证发动机启动过程及怠速过程中转速的稳定性。本发明在低温环境下控制电子节气门的固定开度，保证发动机进气量的稳定性，进而有效的提高了发动机扭矩输出的稳定性，减小转速波动，提高发动机冷启动的适应性。当发动机水温度值及机油温度值提升到一定程度后，发动机进入暖机状态，退出节气门开环控制，进入怠速PID调节控制，保证良好的适应性。
综上所述，本发明通过环境温度值和水温度值等环境因素，确认使用的过程中的外部环境，精确的控制了发动机冷启动困难和转速波动等问题；同时本发明是在不改变硬件的情况下实现的，还具有成本低，可靠性高的优点。
以上所述本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同一种天然气发动机高寒地区冷启动控制方法结构的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种天然气发动机高寒地区冷启动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取发动机运行时环境温度传感器采集的环境温度值，水温传感器采集的水温度值，以及机油温度传感器采集的机油温度值；
判断环境温度值、水温度值和机油温度值是否与预设定的发动机运行状态下的环境温度阈值、水温度阈值和机油温度阈值相匹配；
如果匹配，则生成对应的状态信号；
根据所述状态信号，生成对应的控制信号；
根据所述控制信号，控制退出节气门开环控制并进入怠速P I D调节控制或进入节气门开环控制；
如果进入节气门开环控制，再根据所述水温度值或所述机油温度值获取对应的节气门开度，并根据所述节气门开度控制电子节气门固定开度，得到目标进气量，使发动机转速提升稳定。
2.根据权利要求1所述的天然气发动机高寒地区冷启动控制方法，其特征在于，所述状态信号包括暖机状态和冷启动状态；
如果所述状态信号为暖机状态时，则生成的控制信号，控制退出节气门开环控制并进入怠速P I D调节控制；
如果所述状态信号为冷启动状态时，则生成的控制信号，控制进入节气门开环控制。
3.根据权利要求1所述的天然气发动机高寒地区冷启动控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
获取转速传感器采集的转速；
判断转速是否按照转速上升斜率提升；
如果是，再判断水温度值是否与预设定的暖机状态时水温度值相匹配，或，再判断机油温度值是否与预设定的暖机状态时机油温度值相匹配；
如果匹配，则，退出节气门开环控制并进入怠速P I D调节控制；
如果不匹配，则根据所述水温度值或所述机油温度值，获取对应的节气门开度，并根据所述节气门开度控制电子节气门固定开度。
4.根据权利要求3所述的天然气发动机高寒地区冷启动控制方法，其特征在于，还包括建立发动机冷启动控制模型步骤，
在该步骤中预设定节气门开度，该节气门开度根据水温度值、机油温度值和转速进行对应设置。
5.根据权利要求2所述的天然气发动机高寒地区冷启动控制方法，其特征在于，所述判断环境温度值、水温度值和机油温度值是否与预设定的发动机运行状态下的环境温度阈值、水温度阈值和机油温度阈值相匹配，包括：
判断环境温度值是否与预设的环境温度阈值相匹配；
如果匹配，则根据环境温度值获取对应的水温度阈值；
判断水温度值是否小于水温度阈值，并判断机油温度值是否小于机油温度阈值；
如果是，则生成的状态信号为冷启动状态；
如果不是，则生成的状态信号为暖机状态。
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