CN113404601A - 一种用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法 - Google Patents

一种用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113404601A
CN113404601A CN202110951836.XA CN202110951836A CN113404601A CN 113404601 A CN113404601 A CN 113404601A CN 202110951836 A CN202110951836 A CN 202110951836A CN 113404601 A CN113404601 A CN 113404601A
Authority
CN
China
Prior art keywords
knock
engine
gas
correction
indication
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110951836.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113404601B (zh
Inventor
王志坚
潘家营
李卫
吕顺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Weichai Power Co Ltd
Original Assignee
Weichai Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Weichai Power Co Ltd filed Critical Weichai Power Co Ltd
Priority to CN202110951836.XA priority Critical patent/CN113404601B/zh
Publication of CN113404601A publication Critical patent/CN113404601A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113404601B publication Critical patent/CN113404601B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0027—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures the fuel being gaseous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F02D35/024—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure using an estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D37/00—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D37/00—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/045—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions combined with electronic control of other engine functions, e.g. fuel injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15—Digital data processing
    • F02P5/152—Digital data processing dependent on pinking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1433—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a model or simulation of the system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0611—Fuel type, fuel composition or fuel quality

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法，本发明通过对不同组分的燃气进行强化学习，直接获得发动机爆震阈值，同时基于燃烧压力获得爆震指示级别示数，从而判断发动机爆震与否以及爆震级别，然后根据划分的爆震级别，采用不同的爆震修正方式进行自适应分级修正，进而抑制爆震直至发动机爆震消失，提高了燃气发动机的自适应能力。该控制方法打破了传统技术中的爆震传感器单一识别模式，同时，与传统推迟点火提前角的单一修正方式相比，本发明采用的分级修正对发动机的性能影响最小，自适应性得到极大改善。

Description

一种用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法
技术领域
本发明涉及燃气发动机技术领域，尤其涉及一种用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法。
背景技术
天然气发动机由于燃烧清洁和热值高的优势而得到广泛的应用。天然气的成分复杂，主要成分是以甲烷为主的饱和烃，同时包含不等量的乙烷、丙烷、丁烷及少量的非烃类气体。由于天然气产地的不同以及生产过程中提炼工艺的差距，导致市场上天然气成分差异较大，进而影响天然气的质量、密度和热值等理化特性。由于缺乏统一的标准，市场上的天然气品质参差不齐，不同地区的天然气气质成分差异很大。这不仅会影响天然气发动机的动力性，同时还影响发动机着火、火焰传播以及燃烧放热。当天然气中活性较高的烷烃（如丙烷）含量较高时，会引起发动机爆震等非正常燃烧现象，致使发动机动力下降、油耗增加、排放恶化。最严重时会引起敲缸、发动机熄火以及发动机机械部件破坏，缩短发动机的使用寿命。
传统天然气发动机爆震检测和抑制手段主要是：通过爆震传感器识别爆震信号，检测到的爆震信号发送给发动机的ECU，ECU收到爆震信号以后做出处理输出控制信号，控制信号传输到点火模块，点火模块推迟点火抑制爆震发生。但是，由于天然气发动机具有火焰传播速度慢、后燃严重等特殊性，单一推迟点火会导致天然气发动机的动力性和排放性恶化，发动机的自适应性较差。
为了保证不同组分天然气的高效燃烧，同时抑制发动机爆震，关键在于提高实际天然气发动机的自适应能力，保证当天然气组分差异较大时不会引起较大的燃烧性能差异。
目前，保证不同组分天然气在发动机缸内合理高效燃烧，抑制发动机爆震是亟待解决的问题。而解决不同组分天然气在发动机燃烧中存在的爆震问题的关键在于提高发动机的自适应能力，以使组分差异较大的天然气在缸内燃烧时不会出现较大的性能差异，避免爆震，保护发动机免受破坏。
因此，如何提高燃气发动机的自适应能力，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法，能够增强燃气发动机的自适应能力，使成分差异较大的燃气在发动机缸内能够合理高效燃烧，避免发生强烈爆震。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案。
一种用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法，包括以下步骤：
获取发动机气轨后的燃气气质成分信息，并通过爆震强度预测模型预测最大爆震强度；
判断发动机是否处于稳态工况，如果否，则返回上一步；如果是，则将所述燃气气质成分信息输送到ECU控制单元；
利用所述ECU控制单元根据爆震MAP图对所述最大爆震强度进行修正，并基于修正结果实时调整爆震阈值；
利用所述ECU控制单元获取发动机燃烧压力数据并计算获得初始信号能量EISE和爆震初始信号能量KISE，将所述爆震初始信号能量KISE与所述初始信号能量EISE做相除计算得到信号能量因子SEF；
利用所述ECU控制单元获取预混燃烧阶段压力和主燃烧阶段压力并计算获得预混燃烧相位峰值压力SDbp,max,pcp和主燃烧相位峰值压力SDbp,max,mcp，将所述主燃烧相位峰值压力SDbp,max,mcp与所述预混燃烧相位峰值压力SDbp,max,pcp做相除计算得到峰值压力系数PPF；
将信号能量因子SEF与峰值压力系数PPF做相乘计算得到爆震指示级别示数IKIL；
基于所述爆震指示级别示数IKIL判断发动机是否爆震，若所述爆震指示级别示数IKIL小于1，则判定发动机未发生爆震；若所述爆震指示级别示数IKIL大于等于1，则判定发动机发生爆震，并进入下一步；
基于所述爆震指示级别示数IKIL和所述爆震阈值划分出多个爆震级别；
分别制定与多个所述爆震级别一一对应的爆震修正方式。
优选地，所述获取发动机气轨后的燃气气质成分信息的步骤包括：
利用气质成分传感器检测燃气的各种成分和相应浓度含量。
优选地，所述判断发动机是否处于稳态工况的步骤包括：
获取发动机的转速变化率和/或负荷变化率，判断所述转速变化率和/或所述负荷变化率是否超过设定值，如果是，则判定发动机处于非稳态工况；如果否，则判定发动机处于稳态工况。
优选地，所述爆震阈值包括第一爆震阈值和第二爆震阈值，所述第二爆震阈值大于所述第一爆震阈值。
优选地，所述基于所述爆震指示级别示数IKIL和所述爆震阈值划分出多个爆震级别的步骤包括：
当所述爆震指示级别示数IKIL小于所述第一爆震阈值时，对应轻度爆震；
当所述爆震指示级别示数IKIL大于等于所述第一爆震阈值且小于所述第二爆震阈值时，对应中度爆震；
当所述爆震指示级别示数IKIL大于等于所述第二爆震阈值时，对应高度爆震。
优选地，所述分别制定与多个所述爆震级别一一对应的爆震修正方式的步骤包括：
制定与所述轻度爆震对应的一级爆震修正方式，所述一级爆震修正方式为空燃比修改方式；
制定与所述中度爆震对应的二级爆震修正方式，所述二级爆震修正方式为空燃比修改与EGR修改的协同修改方式；
制定与所述高度爆震对应的三级爆震修正方式，所述三级爆震修正方式为空燃比修改与EGR修改以及点火提前角修改的协同修改方式。
优选地，所述利用所述ECU控制单元获取发动机燃烧压力数据并计算获得初始信号能量EISE和爆震初始信号能量KISE的步骤包括：
根据以下算式（1）计算获得初始信号能量EISE，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
（1）；
根据以下算式（2）计算获得爆震初始能量KISE，
Figure 267586DEST_PATH_IMAGE002
（2）；
其中，SOC为初始燃烧时刻，p为发动机燃烧压力，φ为燃烧进程，φ通过放热率变化
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
来判断。
优选地，所述利用所述ECU控制单元获取预混燃烧阶段压力和主燃烧阶段压力并计算获得预混燃烧相位峰值压力SDbp,max,pcp和主燃烧相位峰值压力SDbp,max,mcp的步骤包括：
根据以下算式（3）计算预混燃烧相位峰值压力数据SDbp,max,pcp，
Figure 84232DEST_PATH_IMAGE004
（3）；
根据以下算式（4）计算主燃烧相位峰值压力数据SDbp,max,mcp，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
（4）；
其中，SOC为初始燃烧时刻，Ppcp为预混燃烧阶段压力，Pmcp为主燃烧阶段压力，φ为燃烧进程；
φ通过放热率变化
Figure 883561DEST_PATH_IMAGE006
来判断。
优选地，所述分别制定与多个所述爆震级别一一对应的爆震修正方式的步骤之后还包括以下步骤：
按照所述爆震修正方式对发动机的爆震进行修正，并基于爆震修正结果对所述爆震强度预测模型进行训练。
优选地，本发明提供的控制方法应用于天然气发动机。
通过以上技术方案可知，本发明通过对不同组分的燃气进行强化学习，直接获得发动机爆震阈值，同时基于燃烧压力获得爆震指示级别示数，从而判断发动机爆震与否以及爆震级别，然后根据划分的爆震级别，采用不同的爆震修正方式进行自适应分级修正，进而抑制爆震直至发动机爆震消失，提高了燃气发动机的自适应能力。该控制方法打破了传统技术中的爆震传感器单一识别模式，同时，与传统推迟点火提前角的单一修正方式相比，本发明采用的分级修正对发动机的性能影响最小，自适应性得到极大改善。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施例中的控制方法的控制流程图；
图2为本发明具体实施例中的爆震分级修正与现有未修正的气缸压力对比曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
请参照图1，图1为本发明具体实施例中的控制方法的控制流程图。
为了提高燃气发动机的自适应能力，使之适应不同产地或不同成分的燃气，本发明提供了一种用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法，包括以下步骤：
（a）、获取发动机气轨后的燃气气质成分信息，并通过爆震强度预测模型预测最大爆震强度。具体的，本方案可以在发动机气轨后安装高灵敏度的气质成分传感器，利用气质成分传感器检测燃气的各种成分和相应的浓度含量，然后，将燃气的各种成分和相应的浓度含量信息输入到预先训练的爆震强度预测模型，从而预测得到与当下燃气成分对应的最大爆震强度，其中，爆震强度预测模型为一种强化学习模型，其具备根据燃气中各种成分和相应的浓度含量信息预测燃气在发动机内燃烧时的最大爆震强度的功能。
（b）、判断发动机是否处于稳态工况，如果否，则返回上一步；如果是，则将所述燃气气质成分信息输送到ECU控制单元。需要说明的是，发动机工作过程中会涉及非稳态工况（瞬态工况）和稳态工况，可以通过发动机转速和负荷来进行判定，具体的，可以利用转速传感器检测发动机转速，利用节气门传感器检测开度来判断发动机的负荷，并获取发动机的转速变化率和/或负荷变化率，判断所述转速变化率和/或所述负荷变化率是否超过设定值（例如，判断转速变化率或负荷变化率是否大于5%），如果是，则判定发动机处于非稳态工况（即瞬态工况），并返回上一步；如果否，则判定发动机处于稳态工况，即发动机气缸内的燃气为稳态燃烧，此时可将燃气气质成分信息输送到ECU控制单元。需要说明的是，本发明还可以通过循环变动系数COVIMEP来判断发动机的燃烧稳定性，具体的，可以利用缸压传感器采集到的缸内压力数据经过电荷放大器放大后输送到燃烧分析仪，燃烧分析仪内的设定程序自行计算出循环变动系数COVIMEP，若COVIMEP≤5%，则代表发动机处于稳态燃烧，否则为非稳态燃烧。
（c）、利用所述ECU控制单元根据爆震MAP图对所述最大爆震强度进行修正，并基于修正结果实时调整爆震阈值。本步骤确定的爆震阈值即为适应当下燃气成分的爆震阈值。其中，爆震MAP图是预先存储于ECU控制单元内部的关于燃气气质成分信息与最大爆震强度和爆震阈值等参数的对应关系基准MAP图。
需要说明的是，本方案中可以利用ECU控制单元确定一个爆震阈值或多个爆震阈值，后续步骤中对爆震强度的划分会根据本步骤中确定的爆震阈值的数量而划分成不同种类的爆震级别，由于爆震对于发动机造成的危害影响较大，同时，为了进一步简化对爆震的控制策略，因此，本步骤中不建议确定过多的爆震阈值。优选地，本步骤中确定的所述爆震阈值包括第一爆震阈值和第二爆震阈值，第二爆震阈值大于第一爆震阈值，并且第一爆震阈值大于1。
（d）、利用所述ECU控制单元获取发动机燃烧压力数据并计算获得初始信号能量EISE和爆震初始信号能量KISE，将所述爆震初始信号能量KISE与所述初始信号能量EISE做相除计算得到信号能量因子SEF。本步骤可通过缸压传感器、电荷放大器和燃烧分析仪来采集发动机的燃烧压力数据，并将发动机燃烧压力数据输送至ECU控制单元进行信号转换和参与计算。
具体的，ECU控制单元结合基准MAP图并根据以下算式（1）计算获得初始信号能量EISE，
Figure 875788DEST_PATH_IMAGE001
（1）；
然后，ECU控制单元结合基准MAP图并根据以下算式（2）计算获得爆震初始能量KISE，
Figure 899107DEST_PATH_IMAGE002
（2）；
其中，SOC为初始燃烧时刻，p为发动机燃烧压力，φ为燃烧进程，φ可以通过放热率变化
Figure 609574DEST_PATH_IMAGE003
来判断；此处的基准MAP图是指预先存储于ECU控制单元内部的关于发动机运行参数（例如发动机转速、点火时刻、喷油时刻等）的对应关系的基准MAP图。
然后，计算信号能量因子SEF＝KISE÷EISE 。
（e）、利用所述ECU控制单元获取预混燃烧阶段压力和主燃烧阶段压力并计算获得预混燃烧相位峰值压力SDbp,max,pcp和主燃烧相位峰值压力SDbp,max,mcp，将所述主燃烧相位峰值压力SDbp,max,mcp与所述预混燃烧相位峰值压力SDbp,max,pcp做相除计算得到峰值压力系数PPF。
具体的，本步骤可通过缸压传感器、电荷放大器和燃烧分析仪来采集发动机的预混燃烧阶段压力Ppcp和主燃烧阶段压力Pmcp，并将预混燃烧阶段压力Ppcp和主燃烧阶段压力Pmcp输送至ECU控制单元进行信号转换以及参与计算。
具体的，本步骤中根据以下算式（3）计算预混燃烧相位峰值压力数据SDbp,max,pcp，
Figure 478173DEST_PATH_IMAGE004
（3）；
并根据以下算式（4）计算主燃烧相位峰值压力数据SDbp,max,mcp，
Figure 590486DEST_PATH_IMAGE005
（4）；
其中，SOC为初始燃烧时刻，Ppcp为预混燃烧阶段压力，Pmcp为主燃烧阶段压力；
φ为燃烧进程，φ可以通过放热率变化
Figure 519127DEST_PATH_IMAGE003
来判断。
然后，计算峰值压力系数PPF＝SDbp,max,mcp÷SDbp,max,pcp。
（f）、将信号能量因子SEF与峰值压力系数PPF做相乘计算得到爆震指示级别示数IKIL，即，IKLL＝SEF×PPF。
（g）、基于所述爆震指示级别示数IKIL判断发动机是否爆震，若所述爆震指示级别示数IKIL小于1，则判定发动机未发生爆震，此时，发动机继续正常运行；若所述爆震指示级别示数IKIL大于等于1，则判定发动机发生爆震，并进入下一步进行爆震级别的划分；
（h）、基于所述爆震指示级别示数IKIL和所述爆震阈值划分出多个爆震级别。需要说明的是，本步骤中对爆震强度的级别划分会根据上述步骤（c）中确定的爆震阈值的数量而划分成若干不同强度的爆震级别。例如，若步骤（c）中确定了一个爆震阈值，那么，本步骤中则可以将爆震指示级别示数IKIL小于爆震阈值时划分为轻度爆震，将爆震指示级别示数大于等于爆震阈值时划分为高度爆震。优选地，本方案中步骤（c）确定了两个爆震阈值，即第一爆震阈值和第二爆震阈值，本步骤中则将爆震强度划分为三种爆震级别，分别为：轻度爆震、中度爆震、高度爆震。
其中，当所述爆震指示级别示数IKIL大于等于1且小于所述第一爆震阈值时，对应轻度爆震；
当所述爆震指示级别示数IKIL大于等于所述第一爆震阈值且小于所述第二爆震阈值时，对应中度爆震；
当所述爆震指示级别示数IKIL大于等于所述第二爆震阈值时，对应高度爆震。
（i）、分别制定与多个所述爆震级别一一对应的爆震修正方式。本步骤中针对上一步划分的三种爆震级别，制定了三种不同的爆震修正方式，即，本方案可实现自适应的爆震分级修正，具体的，该步骤包括以下内容：
制定与所述轻度爆震对应的一级爆震修正方式，所述一级爆震修正方式为空燃比修改方式，具体的，空燃比修改是指在提高进气量的同时降低燃料喷射量，以此来逐步增加空燃比，直至消除爆震循环为止；
制定与所述中度爆震对应的二级爆震修正方式，所述二级爆震修正方式为空燃比修改与EGR修改的协同修改方式，具体是指，在提高进气量和提高EGR的同时降低燃料喷射量，以此来逐步增加空燃比，抑制爆震循环的发生，直至消除爆震循环；
制定与所述高度爆震对应的三级爆震修正方式，所述三级爆震修正方式为空燃比修改与EGR修改以及点火提前角修改的协同修改方式，具体是指，在提高进气量和提高EGR的同时降低燃料喷射量，以此来逐步增加空燃比，与此同时，还加大点火提前角，直至消除爆震现象。
需要说明的是，本步骤中所述的协同修改是指同步进行相关操作，无优先级顺序的区分。
优选地，所述分别制定与多个所述爆震级别一一对应的爆震修正方式的步骤之后还包括以下步骤：
（j）、按照所述爆震修正方式对发动机的爆震进行修正，并基于爆震修正结果对所述爆震强度预测模型进行训练。具体的，本步骤判断上述步骤（a）预测的最大爆震强度是否准确，并识别上述爆震分级修正的方式是否有效，如果预测的最大爆震强度准确，且爆震分级修正的方式有较好的修正效果，则可以将上述爆震预测和识别结果输出至所述爆震强度预测模型中进行学习并存储记忆，从而更好地指导发动机下次工作循环的爆震控制。
优选地，本发明提供的控制方法可以应用于多种燃气发动机，例如，氢气发动机、氨气发动机、天然气发动机、甲醇发动机、生物质燃气发动机，等等。优选地，该控制方法适用于以天然气为燃料的天然气发动机。
请参照图2，图2为本发明具体实施例中的爆震分级修正与现有未修正的气缸压力对比曲线图。由图2可见，在整个燃烧周期中，修正之前的气缸压力变化剧烈，爆震导致气缸压力突然升高，本发明通过爆震分级修正，一级自适应修正之后的压力振荡幅度明显减小，二级自适应修正之后的压力振荡幅度进一步减小，可见，本发明能够大幅降低爆震强度，使发动机快速恢复正常的稳态燃烧，表明燃气发动机的自适应能力得到大幅提高。
通过以上技术方案可知，本发明通过对不同组分的燃气进行强化学习，直接获得发动机爆震阈值，同时基于燃烧压力获得整合后的爆震指示级别示数，从而判断发动机爆震与否，并将爆震强度划分为不同爆震级别，然后针对划分的爆震级别采用不同的爆震修正方式进行自适应分级修正，进而抑制爆震，直至消除发动机爆震循环，提高了燃气发动机的自适应能力。本发明提供的控制方法打破了传统技术中的爆震传感器单一识别模式，创造性地划分了爆震级别。同时，与传统推迟点火提前角的单一修正方式相比，本发明采用的分级修正对发动机的性能影响最小，自适应性得到极大改善。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取发动机气轨后的燃气气质成分信息，并通过爆震强度预测模型预测最大爆震强度；
判断发动机是否处于稳态工况，如果否，则返回上一步；如果是，则将所述燃气气质成分信息输送到ECU控制单元；
利用所述ECU控制单元根据爆震MAP图对所述最大爆震强度进行修正，并基于修正结果实时调整爆震阈值；
利用所述ECU控制单元获取发动机燃烧压力数据并计算获得初始信号能量EISE和爆震初始信号能量KISE，将所述爆震初始信号能量KISE与所述初始信号能量EISE做相除计算得到信号能量因子SEF；
利用所述ECU控制单元获取预混燃烧阶段压力和主燃烧阶段压力并计算获得预混燃烧相位峰值压力SDbp,max,pcp和主燃烧相位峰值压力SDbp,max,mcp，将所述主燃烧相位峰值压力SDbp,max,mcp与所述预混燃烧相位峰值压力SDbp,max,pcp做相除计算得到峰值压力系数PPF；
将信号能量因子SEF与峰值压力系数PPF做相乘计算得到爆震指示级别示数IKIL；
基于所述爆震指示级别示数IKIL判断发动机是否爆震，若所述爆震指示级别示数IKIL小于1，则判定发动机未发生爆震；若所述爆震指示级别示数IKIL大于等于1，则判定发动机发生爆震，并进入下一步；
基于所述爆震指示级别示数IKIL和所述爆震阈值划分出多个爆震级别；
分别制定与多个所述爆震级别一一对应的爆震修正方式。
2.根据权利要求1所述的用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法，其特征在于，所述获取发动机气轨后的燃气气质成分信息的步骤包括：
利用气质成分传感器检测燃气的各种成分和相应浓度含量。
3.根据权利要求1所述的用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法，其特征在于，所述判断发动机是否处于稳态工况的步骤包括：
获取发动机的转速变化率和/或负荷变化率，判断所述转速变化率和/或所述负荷变化率是否超过设定值，如果是，则判定发动机处于非稳态工况；如果否，则判定发动机处于稳态工况。
4.根据权利要求1所述的用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法，其特征在于，所述爆震阈值包括第一爆震阈值和第二爆震阈值，所述第二爆震阈值大于所述第一爆震阈值。
5.根据权利要求4所述的用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法，其特征在于，所述基于所述爆震指示级别示数IKIL和所述爆震阈值划分出多个爆震级别的步骤包括：
当所述爆震指示级别示数IKIL小于所述第一爆震阈值时，对应轻度爆震；
当所述爆震指示级别示数IKIL大于等于所述第一爆震阈值且小于所述第二爆震阈值时，对应中度爆震；
当所述爆震指示级别示数IKIL大于等于所述第二爆震阈值时，对应高度爆震。
6.根据权利要求5所述的用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法，其特征在于，所述分别制定与多个所述爆震级别一一对应的爆震修正方式的步骤包括：
制定与所述轻度爆震对应的一级爆震修正方式，所述一级爆震修正方式为空燃比修改方式；
制定与所述中度爆震对应的二级爆震修正方式，所述二级爆震修正方式为空燃比修改与EGR修改的协同修改方式；
制定与所述高度爆震对应的三级爆震修正方式，所述三级爆震修正方式为空燃比修改与EGR修改以及点火提前角修改的协同修改方式。
7.根据权利要求1所述的用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法，其特征在于，所述利用所述ECU控制单元获取发动机燃烧压力数据并计算获得初始信号能量EISE和爆震初始信号能量KISE的步骤包括：
根据以下算式（1）计算获得初始信号能量EISE，
Figure DEST_PATH_IMAGE001
（1）；
根据以下算式（2）计算获得爆震初始能量KISE，
Figure 313519DEST_PATH_IMAGE002
（2）；
其中，SOC为初始燃烧时刻，p为发动机燃烧压力，φ为燃烧进程，φ通过放热率变化
Figure DEST_PATH_IMAGE003
来判断。
8.根据权利要求1所述的用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法，其特征在于，所述利用所述ECU控制单元获取预混燃烧阶段压力和主燃烧阶段压力并计算获得预混燃烧相位峰值压力SDbp,max,pcp和主燃烧相位峰值压力SDbp,max,mcp的步骤包括：
根据以下算式（3）计算预混燃烧相位峰值压力数据SDbp,max,pcp，
Figure 558555DEST_PATH_IMAGE004
（3）；
根据以下算式（4）计算主燃烧相位峰值压力数据SDbp,max,mcp，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
（4）；
其中，SOC为初始燃烧时刻，Ppcp为预混燃烧阶段压力，Pmcp为主燃烧阶段压力，φ为燃烧进程，φ通过放热率变化
Figure 400609DEST_PATH_IMAGE006
来判断。
9.根据权利要求1所述的用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法，其特征在于，所述分别制定与多个所述爆震级别一一对应的爆震修正方式的步骤之后还包括以下步骤：
按照所述爆震修正方式对发动机的爆震进行修正，并基于爆震修正结果对所述爆震强度预测模型进行训练。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法，其特征在于，应用于天然气发动机。
CN202110951836.XA 2021-08-19 2021-08-19 一种用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法 Active CN113404601B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110951836.XA CN113404601B (zh) 2021-08-19 2021-08-19 一种用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110951836.XA CN113404601B (zh) 2021-08-19 2021-08-19 一种用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113404601A true CN113404601A (zh) 2021-09-17
CN113404601B CN113404601B (zh) 2021-12-21

Family

ID=77688852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110951836.XA Active CN113404601B (zh) 2021-08-19 2021-08-19 一种用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113404601B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113915039A (zh) * 2021-10-11 2022-01-11 宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司 爆震自适应方法及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140331642A1 (en) * 2013-05-07 2014-11-13 Ford Global Technologies, Llc Direct injection of diluents or secondary fuels in gaseous fuel engines
CN107709956A (zh) * 2015-04-23 2018-02-16 西港能源有限公司 检测和缓解异常燃烧特性
CN110878718A (zh) * 2019-12-31 2020-03-13 广西玉柴机器股份有限公司 一种天然气发动机的爆震控制方法
CN111120095A (zh) * 2019-12-25 2020-05-08 潍柴动力股份有限公司 一种天然气发动机爆震识别的方法及系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140331642A1 (en) * 2013-05-07 2014-11-13 Ford Global Technologies, Llc Direct injection of diluents or secondary fuels in gaseous fuel engines
CN107709956A (zh) * 2015-04-23 2018-02-16 西港能源有限公司 检测和缓解异常燃烧特性
CN111120095A (zh) * 2019-12-25 2020-05-08 潍柴动力股份有限公司 一种天然气发动机爆震识别的方法及系统
CN110878718A (zh) * 2019-12-31 2020-03-13 广西玉柴机器股份有限公司 一种天然气发动机的爆震控制方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113915039A (zh) * 2021-10-11 2022-01-11 宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司 爆震自适应方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN113404601B (zh) 2021-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8499623B2 (en) Abnormal combustion detection method for internal-combustion engines from combustion indicator distribution modelling
US7877195B2 (en) Method for the estimation of combustion parameters
US7401591B2 (en) Control system for internal combustion engine
JP4756968B2 (ja) 内燃機関のノック判定装置
JP4605642B2 (ja) 内燃機関のノック判定装置
CN107709956B (zh) 检测和缓解异常燃烧特性
US7392788B2 (en) Device and method for controlling ignition timing of internal combustion engine
US7588015B2 (en) Device and method for controlling ignition timing of internal combustion engine
US7624718B2 (en) Engine control system, vehicle having the same, method for calculating combustion center of gravity, and method for controlling engine
US7318411B1 (en) Adaptive ignition dwell based on ionization feedback
WO2013136879A1 (ja) 内燃機関の制御装置
JP4835076B2 (ja) 内燃機関の制御装置および制御方法
CN113404601B (zh) 一种用于燃气发动机的自适应燃气成分的控制方法
Maldonado et al. Non-equiprobable statistical analysis of misfires and partial burns for cycle-to-cycle control of combustion variability
Maldonado et al. Characteristics of cycle-to-cycle combustion variability at partial-burn limited and misfire limited spark timing under highly diluted conditions
WO2019163459A1 (ja) 内燃機関の制御装置、内燃機関の制御方法
Jones et al. A stochastic knock control algorithm
Suijs et al. The sensitivity of pressure-based knock threshold values to alternative fuels: A comparison of methanol vs. gasoline
CN110145403B (zh) 一种降低氢发动机发生早燃的方法及装置
JP2013015105A (ja) 内燃機関のノック判定装置
JP6011461B2 (ja) 燃焼状態診断装置
Panousakis et al. Analysis of SI combustion diagnostics methods using ion-current sensing techniques
JP5675539B2 (ja) 内燃機関の制御装置
US20240018931A1 (en) Predictive Model-Based Spark Control
Dong et al. Misfiring control in current cycle at engine start employing ion sensing technology

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant