CN111140385A - 一种提升天然气发动机鲁棒性的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提升天然气发动机鲁棒性的方法及系统，涉及发动机领域，方法包括以下步骤：判断发动机是否正常运行；如果是获取发动机转速和进气压力；根据发动机转速和进气压力查找EGR率map表，查得EGR率；判断EGR率是否大于零；如果否，则修正节气门开度；如果是，则修正增压压力、修正基础EGR率和修正点火提前角。可见，本发明通过温湿度传感器实时监测进气，通过进气压力获取EGR率，根据EGR率去修正节气门开度，修正增益压力、修正基础EGR率和/或修正点火提前角，使得发动机功率扭矩满足需求，发动机正常运行，从而提升了发动机的鲁棒性。

Description

一种提升天然气发动机鲁棒性的方法及系统
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种提升天然气发动机鲁棒性的方法及系统。
背景技术
国六阶段天然气发动机采用当量比+EGR+TWC技术路线，发动机的功率直接取决于进气量，且缸内燃烧状态对发动机性能影响明显；在温湿度较大的季节，随着温湿度的增加，空气密度降低，进入发动机的实际氧气量少，且过多的水分造成燃烧恶化，发动机功率扭矩降低，影响发动机的一致性。
发明内容
针对上述不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种提升天然气发动机鲁棒性的方法及系统，通过进气压力获取EGR率，根据EGR率去修正节气门开度，修正增益压力、修正基础EGR率和/或修正点火提前角，使得发动机功率扭矩满足需求，发动机正常运行，从而提升了发动机的鲁棒性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种提升天然气发动机鲁棒性的方法，包括以下步骤：
判断发动机是否正常运行；
如果是，获取发动机转速和进气压力；
根据发动机转速和进气压力查找EGR率map表，查得EGR率；
判断EGR率是否大于零；
如果否，则，修正节气门开度；
如果是，则，修正增压压力、修正基础EGR率和修正点火提前角。
优选方式为，在所述判断发动机是否正常运行步骤之前，还包括以下步骤：
判断温湿度传感器是否有效，所述温湿度传感器设在空气滤清器和增压器进口之间；
如果有效，则判断发动机是否正常运行。
优选方式为，所述修正节气门开度，具体包括以下步骤：
获取发动机转速和负荷；
根据发动机转速和负荷查找节气门修正map表，查得节气门开度；
将查得节气门开度与实时节气门开度叠加。
优选方式为，所述修正增压压力，具体包括以下步骤：
获取进气湿度；
根据进气湿度查找标定的第一修正曲线，查得第一修正系数；
增压压力为实时增压压力与第一修正系数之积。
优选方式为，所述修正基础EGR率，具体包括以下步骤：
获取发动机转速和负荷；
根据发动机转速和负荷查找基础EGR率map表，查得基础EGR率；
根据发动机转速和负荷查找EGR率修正map表，查得修正EGR率；
获取进气湿度；
根据进气湿度查得第二修正曲线，查得第二修正系数；
计算实时基础EGR率，实时基础EGR率＝基础EGR率+修正EGR率X第二修正系数。
优选方式为，所述修正点火提前角，具体包括以下步骤：
获取发动机转速和负荷；
根据发动机转速和负荷查找基础点火提前角map表，查得基础点火提前角；
根据发动机转速和负荷查找点火提前角修正map表，查得修正点火提前角；
获取进气湿度；
根据进气湿度查找第三修正曲线，查得第三修正系数；
计算实时点火提前角，实时点火提前角＝基础点火提前角+修正点火提前角X第三修正系数。
一种提升天然气发动机鲁棒性的系统，包括电控单元以及分别与所述电控单元电连接的：运行状态检测单元，所述运行状态检测单元用于判断发动机是否正常运行；EGR率检测单元，所述EGR率检测单元用于获取发动机转速和进气压力，并根据发动机转速和进气压力查找EGR率map表，查得EGR率，再判断EGR率是否大于零；修正单元，所述修正单元在EGR率为零时，修正节气门开度，在EGR率大于零时，修正增压压力、修正基础EGR率和修正点火提前角，使发动机正常运行。
优选方式为，还包括与所述电控单元电连接的预设定单元，所述预设定单元根据发动机转速和进气压力标定EGR率map表，根据发动机转速和负荷标定节气门修正map表，根据进气湿度标定的第一修正曲线、第二修正曲线和第三修正曲线，根据发动机转速和负荷标定节气门修正map表、基础EGR率map表、修正EGR率map表，基础点火提前角map表和修正点火提前角map表。
优选方式为，还包括与所述电控单元电连接的温湿度传感器，所述温湿度传感器设在空气滤清器和增压器进口之间。
优选方式为，还包括与所述电控单元电连接的传感器检测单元，所述传感器检测单元在停车时，利用车上传感器和环境参数来判断所述温湿度传感器采集数据的准确性，或通过判断所述温湿度传感器是否正常上电来检测有效性。
采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：
由于本发明的提升天然气发动机鲁棒性的方法及系统，通过采用温湿度传感器实时监测空气滤清器与增压器进口之间的进气，通过进气压力获取EGR率，根据EGR率去修正节气门开度，修正增益压力、修正基础EGR率和/或修正点火提前角，使得发动机功率扭矩满足，发动机正常运行；解决了不同环境下发动机功率不一致的问题，提高了发动机应用边界及发动机的鲁棒性。
附图说明
图1是本发明提升天然气发动机鲁棒性的方法的流程框图；
图2是本发明提升天然气发动机鲁棒性的方法的流程图；
图3是本发明提升天然气发动机鲁棒性系统的原理框图。
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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：
如图1和图2所示，一种提升天然气发动机鲁棒性的方法，包括以下步骤：
步骤S0、判断温湿度传感器是否有效，温湿度传感器设在空气滤清器和增压器进口之间；此温湿度传感器用于检测进气温度和湿度，而温度传感器有效性判断，是在停车时，利用车上其他温湿度传感器来检测环境温度和湿度，与本温湿度传感器检测的温度和湿度进行比较，若一致表明本温湿度传感器有效，或者通过判断本温湿度传感器是否正常上电来检测有效性，此步骤用于保证后续检测的准确性。
步骤S1、如果有效，则，判断发动机是否正常运行；发动机是否正常运行是通过检测故障信号，若有故障信号，表明发动机非正常运行不进行以下步骤，若没有故障信号，表明发动机正常运行进行以下步骤。
步骤S2、如果是(发动机正常运行)，获取发动机转速和进气压力；
步骤S3、根据发动机转速和进气压力查找EGR率map表，查得EGR率；
步骤S4、判断EGR率是否大于零；
步骤S5、如果否，即EGR率为零时，表明此时发动机不需要外部EGR，则，通过修正节气门开度，即可使发动机正常运行；
步骤S6、如果是，即EGR率大于零时，表明此时发动机需要外部EGR，则，通过修正增压压力、修正基础EGR率和修正点火提前角，即可来使发动机正常运行。
本发明的方法，通过采用温湿度传感器实时监测空气滤清器与增压器进口之间的进气，通过进气压力获取EGR率，根据EGR率去修正节气门开度，修正增益压力、修正基础EGR率和/或修正点火提前角，使得发动机功率扭矩满足，发动机正常运行；解决了不同环境下发动机功率不一致的问题，提高了发动机应用边界及发动机的鲁棒性；本发明是在原天然气发动机的基础上，增加基于环境温度和湿度对发动机进气量、EGR率、点火提前角的修正逻辑，且本发明具有成本低，易实现的优点。
步骤S5中修正节气门开度，具体包括以下步骤：
获取发动机转速和负荷；
根据发动机转速和负荷查找节气门修正map表，查得节气门开度；
将查得节气门开度与实时节气门开度叠加，此叠加是指查得的节气门开度与实时节气门开度相加或相减。
步骤S6中修正增压压力，具体包括以下步骤：
获取进气湿度；
根据进气湿度查找标定的第一修正曲线，查得第一修正系数；
增压压力为实时增压压力与第一修正系数之积。
步骤S6中修正基础EGR率，具体包括以下步骤：
获取发动机转速和负荷；
根据发动机转速和负荷查找基础EGR率map表，查得基础EGR率；
根据发动机转速和负荷查找EGR率修正map表，查得修正EGR率；
获取进气湿度；
根据进气湿度查找第二修正曲线，查得第二修正系数；
计算出实时基础EGR率，实时基础EGR率＝基础EGR率+修正EGR率x第二修正系数。比如，当进气湿度正常时，第二修正系数为0，此时，实时基础EGR率等于基础EGR率，无需修正；当进气湿度不正常时，查得第二修正系数为-1至1之间的数，此时，基础EGR率被修正EGR率x第二修正系数的积加或减。
步骤S6中修正点火提前角，具体包括以下步骤：
获取发动机转速和负荷；
根据发动机转速和负荷查找基础点火提前角map表，查得基础点火提前角；
根据发动机转速和负荷查找点火提前角修正map表，查得修正点火提前角；
获取进气湿度；
根据进气湿度查找第三修正曲线，查得第三修正系数；
计算实时点火提前角，实时点火提前角＝基础点火提前角+修正点火提前角x第三修正系数。比如，当进气湿度正常时，第三修正系数为0，此时，实时点火提前角等于基础点火提前角，无需修正；当进气湿度不正常时，查得第三修正系数为-1至1之间的数，此时，基础点火提前角被修正点火提前角x第三修正系数的积加或减。
综上所述，本发明解决了进气温湿度增加，空气密度降低，进气量损失，燃烧恶化，导致功率扭矩不足问题，通过释放增压压力、修正基础EGR率和修正点火提前角来优化燃烧，保持发动机功率扭矩的鲁棒性。
实施例二：
如图3所示，一种提升天然气发动机鲁棒性的系统，包括电控单元以及分别与电控单元电连接的运行状态检测单元，EGR率检测单元和修正单元，其中运行状态检测单元用于判断发动机是否正常运行；其中EGR率检测单元用于获取发动机转速和进气压力，并根据发动机转速和进气压力查找EGR率map表，查得EGR率，再判断EGR率是否大于零；其中修正单元在EGR率为零时，修正节气门开度，在EGR率大于零时，修正增压压力、修正基础EGR率和修正点火提前角，使发动机正常运行。
本系统还包括与电控单元电连接的预设定单元，预设定单元根据发动机转速和进气压力标定EGR率map表，根据发动机转速和负荷标定节气门修正map表，根据进气湿度标定的第一修正曲线、第二修正曲线和第三修正曲线，根据发动机转速和负荷标定节气门修正map表、基础EGR率map表、修正EGR率map表，基础点火提前角map表和修正点火提前角map表。
本系统还包括与电控单元电连接的温湿度传感器，温湿度传感器设在空气滤清器和增压器进口之间。
本系统还包括与电控单元电连接的传感器检测单元，传感器检测单元在停车时，利用车上传感器和环境参数来判断温湿度传感器采集数据的准确性，或通过判断温湿度传感器是否正常上电来检测有效性。
本提升天然气发动机鲁棒性的系统，由状态检测单元判断发动机是否正常运行，在正常运行时，EGR率检测单元通过转速传感器和压力传感器，获取发动机转速和进气压力，再根据发动机转速和进气压力查得EGR率，根据EGR率是否为零，判断此时发动机是否需要外部EGR。EGR率检测单元传输是否需要外部EGR对应的电信号电控单元，电控单元传输对应电信号给修正单元，修正单元在不需要外部EGR时，通过修正节气门开度，来使发动机正常运行，修正单元在需要外部EGR时，通过修正增压压力，修正基础EGR率和修正点火提前角，来使发动机正常运行。并且无论是修正节气门开度，还是修正增压压力，修正基础EGR率和修正点火提前角，均是根据发动机实际运行工况进行，使得发动机功率扭矩满足要求；提高了发动机的鲁棒性。
可见，本发明通过加装温湿度传感器，对进气进行监视，根据进气修正节气门开度、增压压力、基础EGR率和/或点火提前角，使得发动机功率扭矩满足要求；提高了发动机的鲁棒性。本发明是在原有天然气发动机的基础上，增加基于环境温度和湿度对发动机进气、EGR率、点火提前角的修正逻辑，且结构简单，成本低。
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、等同一种提升天然气发动机鲁棒性的方法及系统的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提升天然气发动机鲁棒性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
判断发动机是否正常运行；
如果是，获取发动机转速和进气压力；
根据发动机转速和进气压力查找EGR率map表，查得EGR率；
判断EGR率是否大于零；
如果否，则，修正节气门开度；
如果是，则，修正增压压力、修正基础EGR率和修正点火提前角。
2.根据权利要求1所述的提升天然气发动机鲁棒性的方法，其特征在于，在所述判断发动机是否正常运行步骤之前，还包括以下步骤：
判断温湿度传感器是否有效，所述温湿度传感器设在空气滤清器和增压器进口之间；
如果有效，则判断发动机是否正常运行。
3.根据权利要求1所述的提升天然气发动机鲁棒性的方法，其特征在于，所述修正节气门开度，具体包括以下步骤：
获取发动机转速和负荷；
根据发动机转速和负荷查找节气门修正map表，查得节气门开度；
将查得节气门开度与实时节气门开度叠加。
4.根据权利要求1所述的提升天然气发动机鲁棒性的方法，其特征在于，所述修正增压压力，具体包括以下步骤：
获取进气湿度；
根据进气湿度查找标定的第一修正曲线，查得第一修正系数；
增压压力为实时增压压力与第一修正系数之积。
5.根据权利要求1所述的提升天然气发动机鲁棒性的方法，其特征在于，所述修正基础EGR率，具体包括以下步骤：
获取发动机转速和负荷；
根据发动机转速和负荷查找基础EGR率map表，查得基础EGR率；
根据发动机转速和负荷查找EGR率修正map表，查得修正EGR率；
获取进气湿度；
根据进气湿度查得第二修正曲线，查得第二修正系数；
计算实时基础EGR率，实时基础EGR率＝基础EGR率+修正EGR率X第二修正系数。
6.根据权利要求1所述的提升天然气发动机鲁棒性的方法，其特征在于，所述修正点火提前角，具体包括以下步骤：
获取发动机转速和负荷；
根据发动机转速和负荷查找基础点火提前角map表，查得基础点火提前角；
根据发动机转速和负荷查找点火提前角修正map表，查得修正点火提前角；
获取进气湿度；
根据进气湿度查找第三修正曲线，查得第三修正系数；
计算实时点火提前角，实时点火提前角＝基础点火提前角+修正点火提前角X第三修正系数。
7.一种提升天然气发动机鲁棒性的系统，其特征在于，包括电控单元以及分别与所述电控单元电连接的：
运行状态检测单元，所述运行状态检测单元用于判断发动机是否正常运行；
EGR率检测单元，所述EGR率检测单元用于获取发动机转速和进气压力，并根据发动机转速和进气压力查找EGR率map表，查得EGR率，再判断EGR率是否大于零；
修正单元，所述修正单元在EGR率为零时，修正节气门开度，在EGR率大于零时，修正增压压力、修正基础EGR率和修正点火提前角，使发动机正常运行。
8.根据权利要求7所述的提升天然气发动机鲁棒性的系统，其特征在于，还包括与所述电控单元电连接的预设定单元，所述预设定单元根据发动机转速和进气压力标定EGR率map表，根据发动机转速和负荷标定节气门修正map表，根据进气湿度标定的第一修正曲线、第二修正曲线和第三修正曲线，根据发动机转速和负荷标定节气门修正map表、基础EGR率map表、EGR率修正map表，基础点火提前角map表和点火提前角修正map表。
9.根据权利要求7所述的提升天然气发动机鲁棒性的系统，其特征在于，还包括与所述电控单元电连接的温湿度传感器，所述温湿度传感器设在空气滤清器和增压器进口之间。
10.根据权利要求9所述的提升天然气发动机鲁棒性的系统，其特征在于，还包括与所述电控单元电连接的传感器检测单元，所述传感器检测单元在停车时，利用车上传感器和环境参数来判断所述温湿度传感器采集数据的准确性，或通过判断所述温湿度传感器是否正常上电来检测有效性。
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