CN111520244A - 一种发动机燃气回路的运行控制方法及其控制系统 - Google Patents

一种发动机燃气回路的运行控制方法及其控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发动机燃气回路的运行控制方法及其控制系统，属于燃气发动机技术领域，包括以下步骤；在可编辑控制系统中存有不同燃气和不同功率点下的汇管压力作为目标值；输入当前已使用的燃气热值；检测发动机汇管的压力值，在发动机汇管处设置压力检测件并检测发动机进气处的压力值并反馈给可编辑控制系统；可编辑控制系统将反馈压力值与目标值进行对比，并对发动机的进料燃气的进气流量进行反馈调节，通过检测发动机汇管处的压力值，作为与目标值进行对比，形成一个周期性的动态的反馈调节机制，以保证发动机燃气的运行稳定，解决现有技术中燃气发动机运行不稳定的问题，对不同燃气和不同功率下的燃气发动机燃气具有良好的稳定性和适应性。

Description

一种发动机燃气回路的运行控制方法及其控制系统
技术领域
本发明属于燃气发动机技术领域，具体地涉及一种发动机燃气回路的运行控制方法及其控制系统。
背景技术
发动机的控制系统主要有两个控制回路组成。一个回路负责发动机启动；另一个回路负责发动机的运行的控制。
这种控制方式主要用于燃气组分有变化的场合使用。比如垃圾处理气，煤矿瓦斯气，污水处理气等这些组分通常都会有比较大变化，由于组分变化会带来发动机运行控制适应燃气变化的要求。
随着经济的进步和社会的发展，燃气作为一种气体燃料的总称，能够燃烧而放出热量，供居民和工业企业使用。燃气的种类很多，主要有天然气、人工燃气、液化石油气和沼气、煤制气，其中，人工煤气供应量经过1990年的大幅增长后，由于其污染较大、毒性较强等缺点，处于较为缓慢的增长阶段；液化石油气受到石油价格上涨的影响，供应量维持稳定；产生相同热值的天然气价格相对汽油和柴油而言，便宜30％－50％，具有明显的经济性，同时国家日益重视环境保护，市场对清洁能源需求持续增长，作为清洁、高效、便宜的能源，天然气消费获得快速发展。
可再生生物质气包括垃圾处理气、热解生物质气、污水处理气、沼气等，这些可燃气体随着环境温度和气候变化，会出现较大的组分和热值变化
对发动机来说发动机稳定运行的控制最主要的方法是控制发动机的空燃比。空燃比是混合气中空气与燃料之间的质量的比例。一般用每克燃料燃烧时所消耗的空气的克数来表示，空燃比的控制主要体现在两个方面，第一是不同发动机的负载需要不同的空燃比；第二，不同燃料的发动机空燃比可能会发生一些微小的变化。
对于一个固定工况，发动机的不同的空燃比意味着发动机进气量的变化，因此，对不同的燃气我们可以分析出它在各种不同工况下发动机正常的进气压力，通过对进气压力检测，比较和纠正就可以控制发动机的空燃比。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中燃气组变化时导致发动机运行稳定的技术问题，目的在于提供一种发动机燃气回路的运行控制方法及其控制系统。
本发明通过下述技术方案实现：
一种发动机燃气回路的运行控制方法，包括以下步骤；
第一步：在可编辑控制系统中存有不同燃气和不同功率点下的汇管压力作为目标值，对某一种可燃气体它的热值变化在一定时期内它是相对稳定的，因此，对不同的燃气我们可以分析出它在各种不同工况下发动机正常的进气压力，通过对进气压力检测，比较和纠正就可以控制发动机的空燃比，可以将不同燃气和不同功率点下的汇管压力存入可编辑控制系统中，作为一个目标值；
第二步：输入当前已使用的燃气热值，目前常用的燃气，例如热解生物质气、瓦斯气和天然气；
第三步：检测发动机汇管处的压力值，在发动机汇管处设置压力检测件并检测发动机进气处的压力值并反馈给可编辑控制系统，对发动机来说发动机稳定运行的控制最主要的方法是控制发动机的空燃比，一般来说，空燃比是混合气中空气与燃料之间的质量的比例。一般用每克燃料燃烧时所消耗的空气的克数来表示，空燃比的控制主要体现在两个方面，第一是不同发动机的负载需要不同的空燃比；第二，不同燃料的发动机空燃比可能会发生一些微小的变化，对于一个固定工况，发动机的不同的空燃比意味着发动机进气量的变化，因此，对不同的燃气我们可以分析出它在各种不同工况下发动机正常的进气压力，通过对进气压力检测，比较和纠正就可以控制发动机的空燃比。
第四步：可编辑控制系统将反馈压力值与目标值进行对比，并对发动机的进料燃气的进气流量进行反馈调节，这种动态的反馈调节，相当于对发动机进料燃气的进气流量进行修正调节，满足不同燃气和不同功率点下发动机的汇管压力的需求，其中当单位时间内的反馈压力值低于目标值时，调节发动机进料燃气的进气流量，使得发动机的燃气进气流量高于目标值；当单位时间内的反馈压力值高于燃气启动的压力值，保持发动机进料燃气的进气流量；并进入下一个调节周期，从而形成一个动态的反馈调节机制。
本发明的进一步优选，所述可编辑控制系统为可编辑ECU，可编辑ECU预先存有不同燃气和不同功率点下的汇管压力。
本发明的进一步优选，对进料燃气的进气流量进行反馈调节包括以下步骤：当单位时间内的反馈压力值低于目标值时，调节发动机进料燃气的进气流量，使得发动机的燃气进气流量高于目标值；当单位时间内的反馈压力值高于燃气启动的压力值，保持发动机进料燃气的进气流量。
本发明的进一步优选，所述压力检测件为压力传感器，压力传感器型号为PPM-T293A。
一种发动机燃气回路的控制系统，依次包括对空气进行顾虑的空气滤芯、将空气与燃气混合的混合器、对混合气进行增压的增压器和发动机，还包括运行调节控制回路，运行调节控制回路包括运行控制执行器、用于检测发动机进气压力的压力传感器、用于向发动机输送燃气的连接管道和控制ECU组成，控制ECU用于汇集不同功率点下的汇管压力作为目标值，并与进气压力进行对比，运行控制执行器对发动机的汇管压力进行反馈调节；
所述控制系统执行上述所述的任意一项发动机燃气回路的运行控制方法中的步骤。
本发明的进一步优选，所述发动机的汇管压力值通过发动机的进料燃气的进气流量进行调节，即控制燃气调压阀的进气流量的大小。
本发明的进一步优选，所述在发动机进气处设置压力传感器，并检测发动机的汇管处压力值。
本发明的进一步优选，所述将发动机的汇管压力值与不同功率点下的汇管压力作为目标值进行对比。
工作原理：在可编辑控制系统中存有不同燃气和不同功率点下的汇管压力作为目标值，输入当前已使用的燃气热值；检测发动机汇管的压力值，在发动机汇管处设置压力检测件并检测发动机进气处的压力值并反馈给可编辑控制系统；可编辑控制系统将反馈压力值与目标值进行对比，并对发动机的进料燃气的进气流量进行反馈调节，这种动态的反馈调节，相当于对发动机进料燃气的进气流量进行修正调节，满足不同燃气和不同功率点下发动机的汇管压力的需求，其中当单位时间内的反馈压力值低于目标值时，调节发动机进料燃气的进气流量，使得发动机的燃气进气流量高于目标值；当单位时间内的反馈压力值高于燃气启动的压力值，保持发动机进料燃气的进气流量；并进入下一个调节周期，从而形成一个动态的反馈调节机制。
本发明的进一步优选，所述可编辑控制系统为可编辑ECU，可编辑ECU预先存有不同燃气和不同功率点下的汇管压力。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明通过调节单位时间内不同燃气和不同功率点下的发动机燃气进气流体的大小，来满足发动机的运行稳定的需求，其中检测发动机汇管处的压力值，将发动机汇管处的压力值作为检测值，将反馈压力值与目标值进行对比，并对发动机的进料燃气的进气流量进行反馈调节，这种动态的反馈调节，相当于对发动机进料燃气的进气流量进行修正调节，满足不同燃气和不同功率点下发动机的汇管压力的需求，其中当单位时间内的反馈压力值低于目标值时，调节发动机进料燃气的进气流量，使得发动机的燃气进气流量高于目标值；当单位时间内的反馈压力值高于燃气启动的压力值，保持发动机进料燃气的进气流量；并进入下一个调节周期，与现有技术相比，本发明通过检测发动机汇管处的压力值，作为与目标值进行对比，，形成一个周期性的动态的反馈调节机制，以保证发动机燃气的运行稳定，解决了现有技术中燃气成分复杂和成分变化后发动机运行不稳定的问题，对不同工况下燃气发动机燃气稳定性具有良好的适应性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的的发动机的控制系统示意图；
图2为本发明的不同燃气和不同功率点下的汇管压力的变化曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
下面结合实施例对本发明作详细说明。
可再生生物质气包括垃圾处理气、热解生物质气、污水处理气、沼气等，这些可燃气体随着环境温度和气候变化，会出现较大的组分和热值变化。
对发动机来说发动机稳定运行的控制最主要的方法是控制发动机的空燃比。空燃比是混合气中空气与燃料之间的质量的比例。一般用每克燃料燃烧时所消耗的空气的克数来表示，空燃比的控制主要体现在两个方面，第一是不同发动机的负载需要不同的空燃比；第二，不同燃料的发动机空燃比可能会发生一些微小的变化。
对于一个固定工况，发动机的不同的空燃比意味着发动机进气量的变化，因此，对不同的燃气我们可以分析出它在各种不同工况下发动机正常的进气压力，通过对进气压力检测，比较和纠正就可以控制发动机的空燃比。
实施案例一：如图1所示，一种发动机燃气回路的运行控制方法，包括以下步骤；
第一步：在可编辑控制系统中存有不同燃气和不同功率点下的汇管压力作为目标值，对于某一种可燃气体它的热值变化在一定时期内它是相对稳定的，因此，对不同的燃气我们可以分析出它在各种不同工况下发动机正常的进气压力，通过对发动机的进气压力检测，并进行比较和纠正就可以控制发动机的空燃比，可以将不同燃气和不同功率点下的汇管压力存入可编辑控制系统中，作为一个目标值；
第二步：输入当前已使用的燃气热值，目前常用的燃气，例如热解生物质气、瓦斯气和天然气，它们之间的热值都是不同的，由于不同燃气的差异化，造成它们运行正常运行压力是不一样的；
第三步：检测发动机汇管处的压力值，在发动机汇管处设置压力检测件并检测发动机进气处的压力值并反馈给可编辑控制系统，对发动机来说发动机稳定运行的控制最主要的方法是控制发动机的空燃比，一般来说，空燃比是混合气中空气与燃料之间的质量的比例。一般用每克燃料燃烧时所消耗的空气的克数来表示，空燃比的控制主要体现在两个方面，第一是不同发动机的负载需要不同的空燃比；第二，不同燃料的发动机空燃比可能会发生一些微小的变化，对于一个固定工况，发动机的不同的空燃比意味着发动机进气量的变化，因此，对不同的燃气我们可以分析出它在各种不同工况下发动机正常的进气压力，通过对进气压力检测，比较和纠正就可以控制发动机的空燃比。
第四步：可编辑控制系统将反馈压力值与目标值进行对比，并对发动机的进料燃气的进气流量进行反馈调节，这种动态的反馈调节，相当于对发动机进料燃气的进气流量进行修正调节，满足不同燃气和不同功率点下发动机的汇管压力的需求，其中当单位时间内的反馈压力值低于目标值时，调节发动机进料燃气的进气流量，使得发动机的燃气进气流量高于目标值；当单位时间内的反馈压力值高于燃气启动的压力值，保持发动机进料燃气的进气流量；并进入下一个调节周期，从而形成一个动态的反馈调节机制。
所述可编辑控制系统为可编辑ECU，可编辑ECU预先存有不同燃气和不同功率点下的汇管压力。
所述压力检测件为压力传感器，压力传感器型号为PPM-T293A。
实施案例二：如图2所示，为不同燃气和不同功率点下的汇管压力的变化曲线图。
Figure RE-GDA0002522601500000061
对某一种可燃气体它的热值变化在一定时期内它是相对稳定的，当进料燃气为天然气时，当发动机功率在0.5kPa时，所需要的发动机的汇管压力30kPa，发动机功率在1kPa时，所需要的发动机的汇管压力110kPa；发动机功率在1.5kPa时，所需要的发动机的汇管压力200kPa；
当进料燃气为瓦斯气时，当发动机功率在0.5kPa时，所需要的发动机的汇管压力35kPa，发动机功率在1kPa时，所需要的发动机的汇管压力140kPa；发动机功率在1.5kPa时，所需要的发动机的汇管压力240kPa；
当进料燃气为热解生物质气时，当发动机功率在0.5kPa时，所需要的发动机的汇管压力 40kPa，发动机功率在1kPa时，所需要的发动机的汇管压力150kPa；发动机功率在1.5kPa时，所需要的发动机的汇管压力250kPa；
综上所述，可近似的得出，第一：在一定时期内它是相对稳定的可燃气体的热值与发动机的汇管压力起到相应的近似的正比例关系；第二：可燃气体由于不同组分，不同种类的，它的热值也是不同，发动机运行稳定所需的汇管压力也是不同的，因此，我们可以根据已经预先存有不同燃气和不同功率点下的汇管压力作为目标值，存入可编辑ECU中，将反馈压力值与启动压力进行对比，并对发动机进气的气体流量进行动态的和反馈的调节。
实施案例三：一种发动机燃气回路的控制系统，依次包括对空气进行顾虑的空气滤芯、将空气与燃气混合的混合器、对混合气进行增压的增压器和发动机，还包括运行调节控制回路，运行调节控制回路包括运行控制执行器、用于检测发动机进气压力的压力传感器、用于向发动机输送燃气的连接管道和控制ECU组成，控制ECU用于汇集不同功率点下的汇管压力作为目标值，并与进气压力进行对比，运行控制执行器对发动机的汇管压力进行反馈调节；
所述控制系统执行上述所述的任意一项发动机燃气回路的运行控制方法中的步骤，所述发动机的汇管压力值通过发动机的进料燃气的进气流量进行调节，即控制燃气调压阀的进气流量的大小。
所述在发动机进气处设置压力传感器，并检测发动机的汇管处压力值，对发动机来说发动机稳定运行的控制最主要的方法是控制发动机的空燃比，一般来说，空燃比是混合气中空气与燃料之间的质量的比例。一般用每克燃料燃烧时所消耗的空气的克数来表示，空燃比的控制主要体现在两个方面，第一是不同发动机的负载需要不同的空燃比；第二，不同燃料的发动机空燃比可能会发生一些微小的变化，对于一个固定工况，发动机的不同的空燃比意味着发动机进气量的变化，因此，对不同的燃气我们可以分析出它在各种不同工况下发动机正常的进气压力，通过对进气压力检测，比较和纠正就可以控制发动机的空燃比。
所述将发动机的汇管压力值与不同功率点下的汇管压力作为目标值进行对比。
工作原理：在可编辑控制系统中存有不同燃气和不同功率点下的汇管压力作为目标值，输入当前已使用的燃气热值；检测发动机汇管的压力值，在发动机汇管处设置压力检测件并检测发动机进气处的压力值并反馈给可编辑控制系统；可编辑控制系统将反馈压力值与目标值进行对比，并对发动机的进料燃气的进气流量进行反馈调节，这种动态的反馈调节，相当于对发动机进料燃气的进气流量进行修正调节，满足不同燃气和不同功率点下发动机的汇管压力的需求，其中当单位时间内的反馈压力值低于目标值时，调节发动机进料燃气的进气流量，使得发动机的燃气进气流量高于目标值；当单位时间内的反馈压力值高于燃气启动的压力值，保持发动机进料燃气的进气流量；并进入下一个调节周期，从而形成一个动态的反馈调节机制。
所述可编辑控制系统为可编辑ECU，可编辑ECU预先存有不同燃气和不同功率点下的汇管压力。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种发动机燃气回路的运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤；
第一步：在可编辑控制系统中存有不同燃气和不同功率点下的汇管压力作为目标值；
第二步：输入当前已使用的燃气热值；
第三步：检测发动机汇管的压力值，在发动机汇管处设置压力检测件并检测发动机进气处的压力值并反馈给可编辑控制系统；
第四步：可编辑控制系统将反馈压力值与目标值进行对比，并对发动机的进料燃气的进气流量进行反馈调节。
2.根据权利要求1所述的发动机燃气回路的运行控制方法，其特征在于，所述可编辑控制系统为可编辑ECU，可编辑ECU预先存有不同燃气和不同功率点下的汇管压力。
3.根据权利要求1所述的发动机燃气回路的运行控制方法，其特征在于，对进料燃气的进气流量进行反馈调节包括以下步骤：
当单位时间内的反馈压力值低于目标值时，调节发动机进料燃气的进气流量，使得发动机的燃气进气流量高于目标值；
当单位时间内的反馈压力值高于燃气启动的压力值，保持发动机进料燃气的进气流量。
4.根据权利要求1所述的发动机燃气回路的运行控制方法，其特征在于，所述压力检测件为压力传感器，型号为PPM-T293A。
5.一种发动机燃气回路的运行控制系统，包括发动机，其特征在于，
还包括运行调节控制回路，运行调节控制回路包括运行控制执行器、用于检测发动机进气压力的压力传感器、用于向发动机输送燃气的连接管道和控制ECU组成，控制ECU用于汇集不同功率点下的汇管压力作为目标值，并与进气压力进行对比，运行控制执行器对发动机的汇管压力进行反馈调节；
所述控制系统执行如权利要求1-4所述的任意一项发动机燃气回路的运行控制方法中的步骤。
6.根据权利要求5所述的发动机燃气回路的运行控制系统，其特征在于，所述发动机的汇管压力值通过发动机的进料燃气的进气流量进行调节，即控制燃气调压阀的进气流量的大小。
7.根据权利要求5所述的发动机燃气回路的运行控制系统，其特征在于，所述在发动机进气处设置压力传感器，并检测发动机的汇管处压力值。
8.根据权利要求7所述的发动机燃气回路的运行控制系统，其特征在于，所述将发动机的汇管压力值与不同功率点下的汇管压力作为目标值进行对比。
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