CN110735729B - 一种天然气发动机燃气自适应控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然气发动机燃气自适应控制方法及系统，自适应控制方法包括，当气瓶液位或压力增大时，自适应C学习功能激活，自适应B学习功能冻结；并在满足预设工况时开始进行自适应C学习；当气瓶液位或压力减小，且在自适应C学习功能激活后的n个驾驶循环内已进行了自适应C学习时，自适应C学习功能冻结，自适应B学习功能激活，并在满足预设工况时开始自适应B学习。控制系统包括用于执行上述控制步骤的第一判断模块和自适应C/B功能模块。本发明可基于燃气零部件的制造差异、老化‑自适应B学习和燃气品质‑自适应C学习差异进行单独的自适应学习，在出现自适应问题时可快速定位进行检修，且控制精度高。

Description

一种天然气发动机燃气自适应控制方法及系统

技术领域

本发明属于天然气发动机控制技术领域，尤其是涉及一种天然气发动机燃气自适应控制方法及系统。

背景技术

现有车用天然气发动机大都通过闭环控制系统来修正燃气喷射量，以达到理想发动机性能状态。通过安装在发动机排气管上的氧传感器测量氧浓度来反馈实际混合气过量空气系数Uλ，发动机ECU与根据实际混合气过量空气系数Uλ和设定的混合气过量空气系数Dλ之间的差距来对喷射量进行修正（增加或减少）；闭环修正系数CL=Uλ/Dλ。

现有车用天然气发动机燃气自适应的方法为，发动机ECU以一定步长学习到燃气自适应A，再次运行到同样的工况时，燃气喷射量会在原基础上乘上燃气自适应A和闭环修正系数CL。但是，1、现有车用天然气发动机燃气自适应，自适应系数为一个值，无法兼顾所有工况，精准度略差；2、现有车用天然气发动机燃气自适应，将由燃气零部件的制造差异、燃气零部件老化及燃气品质的差异的影响合而为一，出现自适应问题时无法快速定位。3、现有车用天然气发动机燃气自适应策略未对燃气品质差异造成的扭矩偏差进行修正，扭矩精准度略低。

发明内容

旨在克服上述现有技术中存在的不足，本发明解决的第一个技术问题是，提出了一种天然气发动机燃气自适应控制方法，可基于燃气零部件的制造差异、老化和燃气品质差异进行单独的自适应学习，在出现自适应问题时可快速定位进行检修，且控制精度高。

作为同一个技术构思，本发明解决的第二技术问题是，提出了一种天然气发动机燃气自适应控制系统。

本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案是：一种天然气发动机燃气自适应控制方法， 所述自适应控制方法包括以下步骤:

S1、判断气瓶液位或压力是否增大；若增大，则执行步骤S2，否则，执行步骤S3；

S2、自适应C学习功能激活，自适应B学习功能冻结；并在满足预设工况时开始进行自适应C学习；

S3、判断是否在自适应C学习功能激活后的n个驾驶循环内进行了自适应C学习；若是，则执行步骤S4，若否，则返回所述步骤S2；

S4、自适应C学习功能冻结，自适应B学习功能激活；并在满足预设工况时开始自适应B学习。

进一步，所述步骤S2还包括：

S21、在预设的n个驾驶循环内，以预设步长a进行自学习，获得自适应系数C；

S22、将获得的所述自适应系数C汇总到第一MAP图中；或，根据获得的所述自适应系数C更新所述第一MAP图；以便于修正时的查找调用；

S23、判断此时闭环修正系数CL是否等于1；若等于1，则停止自学习；否则，进行执行所述步骤S21。

进一步，所述步骤S21还包括：

S211、当所述自适应系数C大于等于第一预设报警值时，报自适应系数C超限故障，检查燃气品质。

进一步，所述自适应控制方法还包括以下步骤:

S5、根据所述第一MAP图中当前工况下的所述自适应系数C，从预先标定的修正CUR中查找到进气压力修正系数；并根据查找到的所述进气压力修正系数修正进气压力设定值。

进一步，所述步骤S4还包括：

S41、以预设步长b进行自学习，获得自适应系数B；

S42、将获得的所述自适应系数B汇总到第二MAP图中；或，根据获得的所述自适应系数B更新所述第二MAP图；以便于修正时的查找调用；

S43、判断此时闭环修正系数CL是否等于1；若等于1，则停止自学习；否则，进行执行所述步骤S41。

进一步，所述步骤S41还包括：

S411、当所述自适应系数B大于等于第二预设报警值时，报自适应系数B超限故障，检查燃气零部件。

进一步，所述自适应控制方法还包括燃气喷射量修正步骤；

修正后的燃气喷射量=当前工况下的预设燃气喷射量×闭环修正系数CL×燃气修正系数A；其中，燃气修正系数A=自适应系数C×自适应系数B。

本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案是：一种天然气发动机燃气自适应控制系统，所述自适应控制系统包括：

第一判断模块，判断气瓶液位或压力是否增大；

自适应C/ B功能模块，当所述第一判断模块判定气瓶液位或压力增大时，激活自适应C功能，冻结自适应B功能，并在满足预设工况时开始进行自适应C学习； 当所述第一判断模块判定气瓶液位或压力减小，且在激活自适应C功能后的n个驾驶循环内进行了自适应C学习时，激活自适应B功能，冻结自适应C功能。

进一步，所述自适应C/B功能模块包括：

自适应C学习单元，在预设的n个驾驶循环内，以预设步长a进行自学习，获得自适应系数C；

自适应C报警单元：当所述自适应系数C大于等于第一预设报警值时，报自适应系数C超限故障；

第一MAP图绘制单元，将获得的所述自适应系数C汇总到第一MAP图中；或，根据获得的所述自适应系数C更新所述第一MAP图；以便于修正时的查找调用；

自适应C判断单元，判断此时闭环修正系数CL是否等于1；若等于1，则停止自学习；否则，继续自学习；

自适应B学习单元，以预设步长b进行自学习，获得自适应系数B；

自适应B报警单元：当所述自适应系数B大于等于第二预设报警值时，报自适应系数B超限故障；

第二MAP图绘制单元，将获得的所述自适应系数B汇总到第二MAP图中；或，根据获得的所述自适应系数B更新所述第二MAP图；以便于修正时的查找调用；

自适应B判断单元，判断此时闭环修正系数CL是否等于1；若等于1，则停止自学习；否则，继续自学习。

进一步，所述自适应控制系统还包括：

进气压力修正模块，根据所述第一MAP图中当前工况下的所述自适应系数C，从预先标定的修正CUR中查找到进气压力修正系数；并根据查找到的所述进气压力修正系数修正进气压力设定值；

燃气喷射量修正模块，根据当前工况下的预设燃气喷射量、所述自适应系数C和所述自适应系数B获得修正后的燃气喷射量。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

本发明天然气发动机燃气自适应控制方法及控制系统；其中，控制方法包括，当气瓶液位或压力增大时（气瓶内添加燃气了），适应C学习功能激活，自适应B学习功能冻结；并在满足预设工况时开始进行自适应C学习；当气瓶液位或压力减小，且在自适应C学习功能激活后的n个驾驶循环内已进行了自适应C学习时，自适应C学习功能冻结，自适应B学习功能激活，并在满足预设工况时开始自适应B学习。控制系统包括用于执行上述控制步骤的第一判断模块和自适应C/ B功能模块 。简言之，一旦气瓶内添加了燃气，就需要在自适应C学习功能激活后的n个驾驶循环内先进行自适应C学习，自适应C学习完后自适应C学习功能冻结，自适应B学习功能激活（激活的前提是，自适应C学习已经在自适应C学习功能激活后的n个驾驶循环内学习完）；两个自适应学习独立进行。

综上，本发明可基于燃气零部件的制造差异、老化（自适应B学习）和燃气品质（自适应C学习）差异进行单独的自适应学习，在出现自适应问题时可快速定位进行检修，且控制精度高。

附图说明

图1是本发明天然气发动机燃气自适应控制方法的控制原理图；

图2是本发明天然气发动机燃气自适应控制方法的流程图；

图3是本发明天然气发动机燃气自适应控制系统的结构框图。

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是为了便于简化描述，用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，基于燃气零部件的制造差异、燃气零部件老化进行的自学习定义为自适应B学习，基于燃气品质的差异进行的自学习定义为自适应C学习。

实施例一：

如图1所示，本实施例公开了一种天然气发动机燃气自适应控制方法，该自适应控制方法的控制原理为：

当气瓶液位或压力增大时，自适应C学习功能激活，自适应B学习功能冻结；并在满足预设工况时开始进行自适应C学习。当气瓶液位或压力减小，且在自适应C学习功能激活后的n个驾驶循环内已进行了自适应C学习时， 自适应C学习功能冻结，自适应B学习功能激活；并在满足预设工况时开始自适应B学习。

满足预设工况是指满足一定范围内的转速、负荷和稳态条件。

如图2所示，该自适应控制方法具体包括以下步骤：

S1、判断气瓶液位或压力是否增大；若增大，则执行步骤S2，否则，执行步骤S3。

S2、自适应C学习功能激活，自适应B学习功能冻结；并在满足预设工况时开始进行自适应C学习（当不满足预设工况时，不进行自适应C学习）。

S3、判断是否在自适应C学习功能激活后的n个驾驶循环内进行了自适应C学习；若是，则执行步骤S4，若否，则返回步骤S2。（即使气瓶液位或压力减小，也不立马激活自适应B学习功能，需要自适应C功能激活后的n个驾驶循环内完成自适应C学习后再激活自适应B学习功能；也就是完成燃气品质自学习完毕后，再进行基于燃气零部件的制造差异、燃气零部件老化的自适应B学习）

S4、自适应C学习功能冻结，自适应B学习功能激活；并在满足预设工况时开始自适应B学习（当不满足预设工况时，不进行自适应B学习）。

由现有方案中一个自适应值变为一个MAP图，可兼顾大多数工况的需求，提高了控制的精确性。

其中，驾驶循环（driving cycle）是本领域技术人员常用的一个技术术语；是指发动机启动、车辆运行、发动机停机和发动机停机至发动机下次启动前的时间组成的连续过程。下面举例进行说明；自适应C学习功能激活后开始累积驾驶循环次数（激活时可算做第一个驾驶循环），依次累积n个驾驶循环（循环周期）后，默认为自适应C学习完成。下次再从自适应C学习功能激活后开始重新累积驾驶循环次数。通常，自适应C学习和自适应B学习所满足的预设工况相同或略不同。

本实施例中，步骤S2还包括：

S21、在预设的n个驾驶循环（自适应C学习功能激活后的n个驾驶循环）内，以预设步长a进行自学习，获得自适应系数C。初始值为1，然后以一定的步长a进行自学习。

S211、当自适应系数C大于等于第一预设报警值时，报自适应系数C超限故障，检查燃气品质。

S22、将获得的自适应系数C汇总到第一MAP图中；或根据获得的自适应系数C更新第一MAP图；以便于修正时的查找调用。第一MAP图（三维数据图）的横坐标为转速，纵坐标为进气压力，将当前转速和进气压力下获得的自适应系数C（Z坐标）填到第一MAP图中；当同一工况下，学习的自适应系数C不同时，需要将之前汇总到第一MAP图中的自适应系数C替换掉。

S23、判断此时闭环修正系数CL是否等于1；若等于1，则停止自学习；否则，进行执行步骤S21。

本实施例中，步骤S4还包括：

S41、以预设步长b进行自学习，获得自适应系数B。

S411、当自适应系数B大于等于第二预设报警值时，报自适应系数B超限故障，检查燃气零部件。

S42、将获得的自适应系数B汇总到第二MAP图中；或根据获得的自适应系数B更新所述第二MAP图；以便于修正时的查找调用。第二MAP图（三维数据图）的横坐标为转速，纵坐标为进气压力，将当前转速和进气压力下获得的自适应系数B（Z坐标）填到第二MAP图中；当同一工况下，学习的自适应系数B不同时，需要将之前汇总到第二MAP图中的自适应系数B替换掉。

S43、判断此时闭环修正系数CL是否等于1；若等于1，则停止自学习；否则，进行执行步骤S41。

若燃气品质较差，会影响进气压力，进而影响天然气发动机的扭矩和功率，因此在燃气品质自学习过程中需要对进气压力进行修正，以确保扭矩和功率的精准度。自适应控制方法还包括以下修正步骤：

S5、根据第一MAP图中当前工况下的自适应系数C，从预先标定的修正CUR中查找到进气压力修正系数；并根据查找到的进气压力修正系数修正进气压力设定值，以确保扭矩和功率满足设计要求。修正CUR的横坐标为自适应系数C，纵坐标为进气压力修正系数。进气压力的修正是本领域技术人员熟知的，在此不做赘述。

另外，自适应控制方法还包括燃气喷射量修正步骤；

修正后的燃气喷射量=当前工况下的预设燃气喷射量×闭环修正系数CL×燃气修正系数A；其中，燃气修正系数A=自适应系数C（当前工况下）×自适应系数B（当前工况下）。

简言之，本发明主体构思为：一旦气瓶内添加了燃气，就需要在自适应C学习功能激活后的n个驾驶循环内先进行自适应C学习，自适应C学习完后自适应C学习功能冻结，自适应B学习功能激活；两个自适应学习独立进行，互不干扰，以便于出现问题时可进行快速定位。

实施例二：

如图3所示，本实施例公开了一种实施是上述自适应控制方法的天然气发动机燃气自适应控制系统。该自适应控制系统包括：

第一判断模块，判断气瓶液位或压力是否增大。

自适应C/B功能模块，当第一判断模块判定气瓶液位或压力增大（已加满燃气）时，激活自适应C功能，冻结自适应B功能，并在满足预设工况时开始进行自适应C学习； 当第一判断模块判定气瓶液位或压力减小，且在激活自适应C功能后的n个驾驶循环内进行了自适应C学习时，激活自适应B功能，冻结自适应C功能。

其中，自适应C/B功能模块包括：

自适应C学习单元，在预设的n个驾驶循环内，以预设步长a进行自学习，获得自适应系数C。

自适应C报警单元：当自适应系数C大于等于第一预设报警值时，报自适应系数C超限故障。

第一MAP图绘制单元，将获得的自适应系数C汇总到第一MAP图中；或，根据获得的自适应系数C更新第一MAP图；以便于修正时的查找调用。

自适应C判断单元，判断此时闭环修正系数CL是否等于1；若等于1，则停止自学习；否则，继续自学习。

自适应B学习单元，以预设步长b进行自学习，获得自适应系数B。

自适应B报警单元：当自适应系数B大于等于第二预设报警值时，报自适应系数B超限故障。

第二MAP图绘制单元，将获得的自适应系数B汇总到第二MAP图中；或，根据获得的自适应系数B更新所述第二MAP图；以便于修正时的查找调用。

自适应B判断单元，判断此时闭环修正系数CL是否等于1；若等于1，则停止自学习；否则，继续自学习。

另外，该自适应控制系统还包括：

进气压力修正模块，根据第一MAP图中当前工况下的自适应系数C，从预先标定的修正CUR中查找到进气压力修正系数；并根据查找到的进气压力修正系数修正进气压力设定值。

燃气喷射量修正模块，根据当前工况下的预设燃气喷射量、自适应系数C和、自适应系数B获得修正后的燃气喷射量。修正后的燃气喷射量=当前工况下的预设燃气喷射量×闭环修正系数CL×自适应系数C（当前工况下）×自适应系数B（当前工况下）。

具体工作过程可参照前文方法部分的内容，在此不做赘述。对于实施例二公开的系统而言，由于与实施例一公开的方法相对应，所述描述的较为简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中所述公开的实施例描述的方法步骤可以直接用硬件、处理器（ECU）执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器RAM、内存、只读存储器ROM、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。例如，本实施例中各个模块或各个单元可以是一块集成有相应算法的处理芯片。

综上所述，本发明可基于燃气零部件的制造差异、老化（自适应B学习）和燃气品质（自适应C学习）差异进行单独的自适应学习，在出现自适应问题时可快速定位进行检修，且控制精度高。

以上所述仅为本发明的优选的实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明设计原理的前提下，还可作出若干变形和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种天然气发动机燃气自适应控制方法，其特征在于，所述自适应控制方法包括以下步骤:

S1、判断气瓶液位或压力是否增大；若增大，则执行步骤S2，否则，执行步骤S3；

S2、自适应C学习功能激活，自适应B学习功能冻结；并在满足预设工况时开始进行自适应C学习；

S3、判断是否在自适应C学习功能激活后的n个驾驶循环内已进行了自适应C学习；若是，则执行步骤S4，若否，则返回所述步骤S2；

S4、自适应C学习功能冻结，自适应B学习功能激活；并在满足预设工况时开始自适应B学习；

所述步骤S2还包括：

S21、在预设的n个驾驶循环内，以预设步长a进行自学习，获得自适应系数C；

S22、将获得的所述自适应系数C汇总到第一MAP图中；或根据获得的所述自适应系数C更新所述第一MAP图；以便于修正时的查找调用；

S23、判断此时闭环修正系数CL是否等于1；若等于1，则停止自学习；否则，继续执行所述步骤S21；

所述步骤S4还包括：

S41、以预设步长b进行自学习，获得自适应系数B；

S42、将获得的所述自适应系数B汇总到第二MAP图中；或根据获得的所述自适应系数B更新所述第二MAP图；以便于修正时的查找调用；

S43、判断此时闭环修正系数CL是否等于1；若等于1，则停止自学习；否则，继续执行所述步骤S41。

2.如权利要求1所述的天然气发动机燃气自适应控制方法，其特征在于，所述步骤S21还包括：

S211、当所述自适应系数C大于等于第一预设报警值时，报自适应系数C超限故障，检查燃气品质。

3.如权利要求1所述的天然气发动机燃气自适应控制方法，其特征在于，所述自适应控制方法还包括以下步骤:

S5、根据所述第一MAP图中当前工况下的所述自适应系数C，从预先标定的修正CUR中查找到进气压力修正系数；并根据查找到的所述进气压力修正系数修正进气压力设定值。

4.如权利要求1所述的天然气发动机燃气自适应控制方法，其特征在于，所述步骤S41还包括：

S411、当所述自适应系数B大于等于第二预设报警值时，报自适应系数B超限故障，检查燃气零部件。

5.如权利要求1所述的天然气发动机燃气自适应控制方法，其特征在于，所述自适应控制方法还包括燃气喷射量修正步骤；

修正后的燃气喷射量＝当前工况下的预设燃气喷射量×闭环修正系数CL×燃气修正系数A；其中，燃气修正系数A＝自适应系数C×自适应系数B。

6.一种天然气发动机燃气自适应控制系统，其特征在于，所述自适应控制系统包括：

第一判断模块，判断气瓶液位或压力是否增大；

自适应C/B功能模块，当所述第一判断模块判定气瓶液位或压力增大时，激活自适应C功能，冻结自适应B功能，并在满足预设工况时开始进行自适应C学习；当所述第一判断模块判定气瓶液位或压力减小，且在激活自适应C功能后的n个驾驶循环内进行了自适应C学习时，激活自适应B功能，冻结自适应C功能；

所述自适应C/B功能模块包括：

自适应C学习单元，在预设的n个驾驶循环内，以预设步长a进行自学习，获得自适应系数C；

自适应C报警单元：当所述自适应系数C大于等于第一预设报警值时，报自适应系数C超限故障；

第一MAP图绘制单元，将获得的所述自适应系数C汇总到第一MAP图中；或，根据获得的所述自适应系数C更新所述第一MAP图；以便于修正时的查找调用；

自适应C判断单元，判断此时闭环修正系数CL是否等于1；若等于1，则停止自学习；否则，继续自学习；

自适应B学习单元，以预设步长b进行自学习，获得自适应系数B；

自适应B报警单元：当所述自适应系数B大于等于第二预设报警值时，报自适应系数B超限故障；

第二MAP图绘制单元，将获得的所述自适应系数B汇总到第二MAP图中；或，根据获得的所述自适应系数B更新所述第二MAP图；以便于修正时的查找调用；

自适应B判断单元，判断此时闭环修正系数CL是否等于1；若等于1，则停止自学习；否则，继续自学习。

7.如权利要求6所述的天然气发动机燃气自适应控制系统，其特征在于，所述自适应控制系统还包括：

进气压力修正模块，根据所述第一MAP图中当前工况下的所述自适应系数C，从预先标定的修正CUR中查找到进气压力修正系数；并根据查找到的所述进气压力修正系数修正进气压力设定值；

燃气喷射量修正模块，根据当前工况下的预设燃气喷射量、所述自适应系数C和所述自适应系数B获得修正后的燃气喷射量。

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