CN111997765B - 应用于天然气发动机供气系统的喷射控制方法和设备 - Google Patents

应用于天然气发动机供气系统的喷射控制方法和设备 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种应用于天然气发动机供气系统的喷射控制方法和设备。该方法包括：在确定发动机启动成功时，确定获取到的当前的天然气轨压实际值和预设的天然气轨压设定值两者之间的差值，得到第一差值；根据所述第一差值进行PID闭环控制运算处理，得到所述电控轨压调节阀的驱动占空比；根据所述驱动占空比，调节所述电控轨压调节阀的工作状态，以调节所述系统的天然气轨压。本申请的方法，提高了天然气喷射精度，实现了对天然气轨压的稳定控制，从而提高了发动机的稳定性。

Description

应用于天然气发动机供气系统的喷射控制方法和设备
技术领域
本申请涉及动力系统技术，尤其涉及一种应用于天然气发动机供气系统的喷射控制方法和设备。
背景技术
随着动力技术的发展，天然气发动机供气系统开始得到应用，在各个机械设备中可以设置天然气发动机供气系统。
现有技术中，在天然气发动机供气系统通常会设置一个稳压器，稳压器可以控制进入气轨的天然气的喷射压力，进而对天然气的喷射压力进行降压和稳压。
然而现有技术中，当发动机负荷较大或者负荷突然增加时，由于稳压器的响应时间以及稳压能力，天然气压力会出现问题，例如天然气压力不足；从而会导致天然气的喷射精度降低，影响了发动机的稳定性。
发明内容
本申请提供一种应用于天然气发动机供气系统的喷射控制方法和设备，用以解决突增负荷或者长时间大负荷时由于稳压器的响应时间以及稳压能力问题会出现天然气压力不足，天然气压力与节气门后压差过小的问题。
一方面，本申请提供一种应用于天然气发动机供气系统的喷射控制方法，所述天然气发动机供气系统中设置有电控轨压调节阀，所述方法包括：
在确定发动机启动成功时，确定获取到的当前的天然气轨压实际值和预设的天然气轨压设定值两者之间的差值，得到第一差值；
根据所述第一差值进行PID闭环控制运算处理，得到所述电控轨压调节阀的驱动占空比；
根据所述驱动占空比，调节所述电控轨压调节阀的工作状态，以调节所述系统的天然气轨压。
可选的，在确定发动机启动成功时，确定获取到的当前的天然气轨压实际值和预设的天然气轨压设定值两者之间的差值，得到第一差值之前，还包括：
获取发动机的启动状态参数；
在确定所述启动状态参数符合预设参数范围时，确定所述发动机启动成功。
可选的，所述天然气发动机供气系统中设置有喷射阀；在确定获取到的当前的天然气轨压实际值和预设的天然气轨压设定值两者之间的差值，得到第一差值之前，还包括：
依据获取到的当前的节气门后压力、以及所述喷射阀的特性参数，确定所述天然气轨压设定值。
可选的，依据获取到的当前的节气门后压力、以及所述喷射阀的特性参数，确定所述天然气轨压设定值，包括：
根据节气门后压力、喷射阀的特性参数以及然气轨压设定值三者之间的映射关系，得到与当前的节气门后压力、以及喷射阀的特性参数对应的天然气轨压设定值。
可选的，根据所述驱动占空比，调节所述电控轨压调节阀的工作状态，以调节所述系统的天然气轨压，包括：
根据所述驱动占空比，调节所述电控轨压调节阀的开关状态，以使天然气轨压实际值等于所述天然气轨压设定值。
可选的，所述天然气发动机供气系统中设置有喷射阀；在根据所述驱动占空比，调节所述电控轨压调节阀的工作状态，以调节所述系统的天然气轨压之后，还包括：
确定获取到的当前的天然气轨压实际值与当前的节气门后压力之间的差值，得到第二差值；
在确定所述第二差值小于预设阈值时，获取所述喷射阀的加电时间修正值；
根据所述加电时间修正值，控制所述喷射阀的工作状态。
可选的，所述方法还包括：
获取到当前的发动机转速和当前的节气门后压力；
根据发动机转速、节气门后压力以及预设阈值三者之间的映射关系，确定与当前的发动机转速和当前的节气门后压力对应的预设阈值。
可选的，获取所述喷射阀的加电时间修正值，包括：
根据第二差值、发动机转速以及加电时间修正值之间的映射关系，确定与第二差值和当前的发动机转速对应的加电时间修正值。
可选的，根据所述加电时间修正值，控制所述喷射阀的工作状态，包括：
根据所述加电时间修正值和所述喷射阀的原始加电时间之和，得到喷射加电时间；
根据所述喷射加电时间，控制所述喷射阀的工作。
可选的，所述天然气发动机供气系统中包括气罐、切断阀、所述电控轨压调节阀、气轨和喷射阀；
所述气罐的输出口与所述切断阀连接，所述切断阀与所述电控轨压调节阀连接，所述电控轨压调节阀与所述气轨连接，并且所述喷射阀设置在所述气轨上。
可选的，所述天然气发动机供气系统中包括气罐、切断阀、稳压器、所述电控轨压调节阀、气轨和喷射阀；
所述气罐的输出口与所述切断阀连接，所述切断阀、所述稳压器以及所述电控轨压调节阀依次连接，所述电控轨压调节阀与所述气轨连接，并且所述喷射阀设置在所述气轨上。
第二方面，本申请提供一种应用于天然气发动机供气系统的喷射控制设备，所述设备包括控制器和天然气发动机供气系统，所述天然气发动机供气系统中设置有电控轨压调节阀；
所述控制器用于执行上述任一项的方法。
可选的，所述天然气发动机供气系统中包括气罐、切断阀、所述电控轨压调节阀、气轨和喷射阀；
所述气罐的输出口与所述切断阀连接，所述切断阀与所述电控轨压调节阀连接，所述电控轨压调节阀与所述气轨连接，并且所述喷射阀设置在所述气轨上。
可选的，所述天然气发动机供气系统中包括气罐、切断阀、稳压器、所述电控轨压调节阀、气轨和喷射阀；
所述气罐的输出口与所述切断阀连接，所述切断阀、所述稳压器以及所述电控轨压调节阀依次连接，所述电控轨压调节阀与所述气轨连接，并且所述喷射阀设置在所述气轨上。
第三方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现上述任一项的方法。
本申请提供一种应用于天然气发动机供气系统的喷射控制方法和设备，通过将天然气发动机轨压设定值与发动机工况相结合形成闭环控制，同时判断天然气轨压与节气门后压力的压差是否影响喷射精度，从而进行喷射加电时间修正，保证发动机全工况下的天然气轨压都满足发动机控制需求，提高天然气喷射精度，提高发动机的稳定性。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请实施例提供的天然气发动机供气系统的示意图；
图2为本申请实施例提供的一种应用于天然气发动机供气系统的喷射控制方法的流程图；
图3为本申请实施例提供一种的天然气发动机供气系统的示意图一；
图4为本申请实施例提供一种的天然气发动机供气系统的示意图二；
图5为本申请实施例提供的另一种应用于天然气发动机供气系统的喷射控制方法的流程图；
图6为本申请实施例提供的一种应用于天然气发动机供气系统的喷射控制设备的示意图。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
随着动力技术的发展，天然气发动机供气系统开始得到应用，一个示例中，在天然气发动机供气系统通常会设置一个稳压器，稳压器可以控制进入气轨的天然气的喷射压力，进而对天然气的喷射压力进行降压和稳压。然而，当发动机负荷较大或者负荷突然增加时，由于稳压器的响应时间以及稳压能力，天然气压力会出现问题，例如天然气压力不足；从而会导致天然气的喷射精度降低，影响了发动机的稳定性。
本申请实施例提供一种应用于天然气发动机供气系统的喷射控制方法和设备，旨在解决如上技术问题。该天然气发动机供气系统的喷射控制方法，可以适用于图1所示的天然气发动机供气系统，如图1所示，该供气系统包括：气罐、切断阀、稳压器、供气管路、喷射阀、气轨等设备。需要说明的是，图1所示的天然气发动机供气系统可以设置在不同的机械设备中。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
图2为本申请实施例提供的一种应用于天然气发动机供气系统的喷射控制方法的流程图，天然气发动机供气系统中设置有电控轨压调节阀，如图2所示，该方法包括：
101、在确定发动机启动成功时，确定获取到的当前的天然气轨压实际值和预设的天然气轨压设定值两者之间的差值，得到第一差值。
在本实施例中，本实施例的执行主体可以是后台系统，也可以是执行本实施例方法的装置或设备，本实施例以执行主体为汽车电子控制器单元(Electronic ControlUnit，ECU)进行说明。
示例性的，在天然气发动机供气系统中设置有电控轨压调节阀，电控轨压调节阀的设置方式有以下两种：
一种可行的实施方式中：图3为本申请实施例提供一种的天然气发动机供气系统的示意图一，如图3所示，该天然气发动机供气系统中包括气罐、切断阀、稳压器、电控轨压调节阀、气轨和喷射阀；气罐的输出口与切断阀连接，切断阀与稳压器连接，稳压器与电控轨压调节阀连接，电控轨压调节阀与气轨连接；喷射阀设置在气轨上。
一种可行的实施方式中：图4为本申请实施例提供一种的天然气发动机供气系统的示意图二，如图4所示，电控轨压调节阀取代稳压器；这种情况下，该天然气发动机供气系统中包括气罐、切断阀、电控轨压调节阀、气轨和喷射阀；气罐的输出口与切断阀连接，将电控轨压调节阀直接与切断阀连接，电控轨压调节阀与气轨连接，并且喷射阀设置在气轨上。
ECU首先获取发动机启动状态，来确定发动机是否成功启动，如果发动机启动成功，则继续获取当前时刻的天然气轨压实际值，天然气轨压实际值由设置在气轨上的传感器检测得到；同时ECU获取天然气轨压设定值，其中，天然气轨压设定值可以是一个预设值(即，经验值)；并计算天然气轨压实际值与天然气轨压设定值的差值作为第一差值。例如，将天然气轨压实际值减去设定值，得到第一差值；或者，将天然气轨压实际值减去设定值得到一个差值，将该差值的绝对值作为第一差值。
102、根据第一差值进行PID(Proportion Integral Differential，简称PID)闭环控制运算处理，得到电控轨压调节阀的驱动占空比。
在本实施例中，PID，指的是“比例(proportional)、积分(integral)、微分(derivative)”；PID算法是一种常见的控制算法，应用于需要将某一物理量保持稳定的场合，比如维持平衡、稳定温度、稳定转速等。在本实施例中，PID用来控制天然气轨压实际值调节至轨压设定值。
ECU将计算得到的第一差值作为输入参数，预设的天然气轨压设定值作为目标参数，进行PID闭环控制运算处理，可以得到电控轨压调节阀的驱动占空比，电控轨压调节阀作为驱动占空比的执行设备。
103、根据驱动占空比，调节电控轨压调节阀的工作状态，以调节系统的天然气轨压。
示例性的，根据驱动占空比，调节电控轨压调节阀的开关状态，以使天然气轨压实际值等于天然气轨压设定值。一个示例中，根据步骤102得到的驱动占空比，用来对电控轨压调节阀的工作状态进行控制，具体的，电控轨压调节阀根据占空比调节阀门的开度，当占空比为50％时，阀门状态为半开，同理的，当占空比设置为20％时，阀门的开度为20％，这个阀门就可以在0％(全闭)到100％(全开)的范围内任意调节，通过上述方法就可以调节天然气轨压使其从实际值调整至设定值。
本实施例提供的一种应用于天然气发动机供气系统的喷射控制方法，通过天然气发动机供气系统中设置有电控轨压调节阀，获取天然气轨压实际值和预设的天然气轨压设定值的差值，根据差值进行PID闭环控制运算得到电控轨压调节阀的驱动占空比；进而依据驱动占空比可以调节电控轨压调节阀的工作状态(例如，调节电控轨压调节阀的开度等等)，而电控轨压调节阀可以控制气轨的气体压力，即，可以调节天然气发动机供气系统的天然气轨压；以此实现天然气轨压的精准控制，从而提高了天然气的喷射精度，从而提高发动机的稳定性。
图5为本申请实施例提供的另一种应用于天然气发动机供气系统的喷射控制方法的流程图，如图5所示，该方法包括：
201、获取发动机的启动状态参数，在确定启动状态参数符合预设参数范围时，确定发动机启动成功。
在本实施例中，本实施例的执行主体可以是后台系统，也可以是执行本实施例方法的装置或设备，本实施例以执行主体为汽车电子控制器单元ECU进行说明。
发动机的启动状态参数表征发动机的状态，预设参数一般设置为1，当ECU获取到发动机启动状态参数为1时，则判断发动机启动成功，若ECU获取到发动机启动状态参数为0，则判断发动机没有启动，则重复执行步骤201。
202、依据获取到的当前的节气门后压力、以及喷射阀的特性参数，确定天然气轨压设定值。
示例性的，由于同一发动机只能使用同一类型的喷射阀，喷射阀的特性参数是指喷射阀处于一定的压差△P才能打开，△P为天然气轨压与节气门后压力的差值，不同的喷射阀△P不同，因此天然气轨压设定值、节气门后压力与喷射阀的特性参数存在一定的映射关系，ECU首先获取当前的节气门后压力值，根据喷射阀的特性参数，查预设CURVE得到天然气轨压设定值，这里的CURVE指一维数组，输入X可以获得对应输出Y，本实施例中，输入X为节气门后压力，输出Y为天然气轨压设定值。
203、在确定发动机启动成功时，确定获取到的当前的天然气轨压实际值和预设的天然气轨压设定值两者之间的差值，得到第一差值。
本步骤可以参见图2所示的步骤101，不再赘述。
204、根据第一差值进行PID闭环控制运算处理，得到电控轨压调节阀的驱动占空比。
本步骤可以参见图2所示的步骤102，不再赘述。
205、根据驱动占空比，调节电控轨压调节阀的开关状态，以使天然气轨压实际值等于天然气轨压设定值。
本步骤可以参见图2所示的步骤103，不再赘述。
206、确定获取到的当前的天然气轨压实际值与当前的节气门后压力之间的差值，得到第二差值；
示例性的，ECU获取当前的天然气轨压实际值可以是步骤203中获取的轨压实际值，也可以是ECU重新获取的当前天然气轨压实际值，同理的，节气门后压力可以是步骤203中ECU获取的节气门后压力值，也可以是ECU重新获取的节气门后压力值，根据两个压力值得到第二差值。
207、获取到当前的发动机转速和当前的节气门后压力；根据发动机转速、节气门后压力以及预设阈值三者之间的映射关系，确定与当前的发动机转速和当前的节气门后压力对应的预设阈值。
示例性的，当前发动机转速和节气门后压力表征当前发动机的负荷状态，不同的负荷状态下需要压差不同，因此该预设阈值随发动机工况的改变而改变。预设阈值可以通过发动机转速和节气门后压力查MAP得到，其中MAP指二维数组，输入X、Y获得对应输出Z，本实施例中，输入X、Y分别为发动机转速和节气门后压力，输出Z为预设阈值。
208、在确定第二差值小于预设阈值时，根据第二差值、发动机转速以及加电时间修正值之间的映射关系，确定与第二差值和当前的发动机转速对应的加电时间修正值。
示例性的，正常情况下，第二差值都会大于预设阈值，若第二差值大于预设阈值，则执行步骤202。当调节阀故障或者供气管路漏气导致天然气轨压小于所需压力值，因为稳压器和调节阀只有稳压降压的作用，没有升压的功能，因此当天然气供气系统出现上述机械故障时，第二差值小于预设阈值，此时ECU根据第二差值、发动机转速以及加电时间修正值之间的映射关系，根据计算得到的第二差值和获取的当前发动机转速查MAP可以得到对应的加电时间修正值。
209、根据加电时间修正值，控制喷射阀的工作状态。
示例性的，ECU根据步骤208得到的加电时间修正值，将加电时间修正值和喷射阀原始加电时间相加得到实际喷射加电时间，ECU根据实际喷射加电时间，控制喷射阀工作，从而提高天然气的喷射精度。
本实施例提供的一种应用于天然气发动机供气系统的喷射控制方法，在上述实施例的基础上，通过获取天然气轨压实际值和节气门后压力第二差值，判断第二差值是否小于预设阈值，当第二差值小于预设阈值，则说明天然气轨压不足，发动机进气量不足，需要通过改变喷射阀加电时间来修正，根据第二差值和发动机转速获得喷射阀加电时间修正值，根据加电时间修正值，获得喷射阀实际加电时间，从而控制喷射阀的工作状态，增加喷射阀的开启时间，由于增加喷射阀的喷射时间，进而增大发动机天然气的进气量，从而提高了天然气的喷射精度，从而保证发动机全工况下的稳定性。
图6为本申请实施例提供的一种应用于天然气发动机供气系统的喷射控制设备的示意图，如图6所示，该设备包括控制器和天然气发动机供气系统，天然气发动机供气系统中设置有电控轨压调节阀；控制器用于执行上述实施例任一项的方法。
一个示例中，上述天然气发动机供气系统中包括气罐、切断阀、电控轨压调节阀、气轨和喷射阀；气罐的输出口与切断阀连接，切断阀与电控轨压调节阀连接，电控轨压调节阀与气轨连接，并且喷射阀设置在气轨上。
一个示例中，上述天然气发动机供气系统中包括气罐、切断阀、稳压器、电控轨压调节阀、气轨和喷射阀；气罐的输出口与切断阀连接，切断阀、稳压器以及电控轨压调节阀依次连接，电控轨压调节阀与气轨连接，并且喷射阀设置在气轨上。
示例性地，本实施例可以参见上述方法实施例，其原理和技术效果类似，不再赘述。
本公开的另一实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现如上述任一实施例的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (7)

1.一种应用于天然气发动机供气系统的喷射控制方法，其特征在于，所述天然气发动机供气系统中设置有电控轨压调节阀，所述方法包括：
在确定发动机启动成功时，确定获取到的当前的天然气轨压实际值和预设的天然气轨压设定值两者之间的差值，得到第一差值；
根据所述第一差值进行PID闭环控制运算处理，得到所述电控轨压调节阀的驱动占空比；
根据所述驱动占空比，调节所述电控轨压调节阀的工作状态，以调节所述系统的天然气轨压；
所述天然气发动机供气系统中设置有喷射阀；
确定获取到的当前的天然气轨压实际值与当前的节气门后压力之间的差值，得到第二差值；
在确定所述第二差值小于预设阈值时，根据第二差值、发动机转速以及加电时间修正值之间的映射关系，确定与第二差值和当前的发动机转速对应的加电时间修正值；
根据所述加电时间修正值，控制所述喷射阀的工作状态；
所述天然气发动机供气系统中包括气罐、切断阀、所述电控轨压调节阀、气轨和喷射阀；
所述气罐的输出口与所述切断阀连接，所述切断阀与所述电控轨压调节阀连接，所述电控轨压调节阀与所述气轨连接，并且所述喷射阀设置在所述气轨上；或者，
所述天然气发动机供气系统中包括气罐、切断阀、稳压器、所述电控轨压调节阀、气轨和喷射阀；
所述气罐的输出口与所述切断阀连接，所述切断阀、所述稳压器以及所述电控轨压调节阀依次连接，所述电控轨压调节阀与所述气轨连接，并且所述喷射阀设置在所述气轨上；
在确定获取到的当前的天然气轨压实际值和预设的天然气轨压设定值两者之间的差值，得到第一差值之前，还包括：
依据获取到的当前的节气门后压力、以及所述喷射阀的特性参数，确定所述天然气轨压设定值；
依据获取到的当前的节气门后压力、以及所述喷射阀的特性参数，确定所述天然气轨压设定值，包括：
根据节气门后压力、喷射阀的特性参数以及天然气轨压设定值三者之间的映射关系，得到与当前的节气门后压力、以及喷射阀的特性参数对应的天然气轨压设定值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定发动机启动成功时，确定获取到的当前的天然气轨压实际值和预设的天然气轨压设定值两者之间的差值，得到第一差值之前，还包括：
获取发动机的启动状态参数；
在确定所述启动状态参数符合预设参数范围时，确定所述发动机启动成功。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述驱动占空比，调节所述电控轨压调节阀的工作状态，以调节所述系统的天然气轨压，包括：
根据所述驱动占空比，调节所述电控轨压调节阀的开关状态，以使天然气轨压实际值等于所述天然气轨压设定值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取到当前的发动机转速和当前的节气门后压力；
根据发动机转速、节气门后压力以及预设阈值三者之间的映射关系，确定与当前的发动机转速和当前的节气门后压力对应的预设阈值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述加电时间修正值，控制所述喷射阀的工作状态，包括：
根据所述加电时间修正值和所述喷射阀的原始加电时间之和，得到喷射加电时间；
根据所述喷射加电时间，控制所述喷射阀的工作。
6.一种应用于天然气发动机供气系统的喷射控制设备，其特征在于，所述设备包括控制器和天然气发动机供气系统，所述天然气发动机供气系统中设置有电控轨压调节阀；
所述控制器用于执行如权利要求1-5任一项所述的方法；
所述天然气发动机供气系统中包括气罐、切断阀、所述电控轨压调节阀、气轨和喷射阀；
所述气罐的输出口与所述切断阀连接，所述切断阀与所述电控轨压调节阀连接，所述电控轨压调节阀与所述气轨连接，并且所述喷射阀设置在所述气轨上；或者，
所述天然气发动机供气系统中包括气罐、切断阀、稳压器、所述电控轨压调节阀、气轨和喷射阀；
所述气罐的输出口与所述切断阀连接，所述切断阀、所述稳压器以及所述电控轨压调节阀依次连接，所述电控轨压调节阀与所述气轨连接，并且所述喷射阀设置在所述气轨上；
在确定获取到的当前的天然气轨压实际值和预设的天然气轨压设定值两者之间的差值，得到第一差值之前，所述电控轨压调节阀用于：依据获取到的当前的节气门后压力、以及所述喷射阀的特性参数，确定所述天然气轨压设定值；
所述控轨压调节阀具体用于：根据节气门后压力、喷射阀的特性参数以及天然气轨压设定值三者之间的映射关系，得到与当前的节气门后压力、以及喷射阀的特性参数对应的天然气轨压设定值。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，所述计算机执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1-5任一项所述的方法。
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