CN113847150B - 一种燃气发动机的排放控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃气发动机的排放控制方法及装置,方法包括:监测实时燃气成分,根据实时燃气成分计算第一空燃比修正系数;监测实时尾气含氧量,根据实时尾气含氧量计算第二空燃比修正系数和第一点火正时修正系数;监测实时爆震系数,根据实时爆震系数计算第二点火正时修正系数;根据第一空燃比修正系数和第二空燃比修正系数计算最终空燃比修正系数,根据第一点火正时修正系数和第二点火正时修正系数计算最终点火正时修正系数。本申请所提供的燃气发动机的排放控制方法通过同时对空燃比和点火正时进行调节,实现一定范围内,燃气发动机在不同气源成分、不同温度、不同海拔高度工作时,气体排放可以达到稳定的排放水平。
Description
技术领域
本发明涉及发动机制造技术领域,更具体地说,涉及一种燃气发动机的排放控制方法及装置。
背景技术
根据海拔和气候的不同,空气中的含氧量具有较大差异,内燃机在不同的海拔和气候的工作状态差异较大,导致内燃机排放尾气的成分差异较大,内燃机的适应性差。
综上所述,如何解决在不同含氧量空气条件下内燃机排放不稳定的问题,是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提供一种燃气发动机的排放控制方法及装置,实现一定范围内,燃气发动机在不同气源成分、不同温度、不同海拔高度工作时,气体排放可以达到稳定的排放水平。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种燃气发动机的排放控制方法,包括:
监测实时燃气成分,根据所述实时燃气成分计算第一空燃比修正系数;
监测实时尾气含氧量,根据所述实时尾气含氧量计算第二空燃比修正系数和第一点火正时修正系数;
监测实时爆震系数,根据所述实时爆震系数计算第二点火正时修正系数;
根据所述第一空燃比修正系数和第二空燃比修正系数计算最终空燃比修正系数,根据所述第一点火正时修正系数和所述第二点火正时修正系数计算最终点火正时修正系数。
优选地,监测实时燃气成分,根据所述实时燃气成分计算第一空燃比修正系数包括:
预设正常低热值;
监测实时燃气成分,根据所述实时燃气成分计算实时低热值;
比较所述正常低热值和所述实时低热值,根据所述正常低热值和所述实时低热值的比较结果计算所述第一空燃比修正系数。
优选地,监测实时尾气含氧量,根据所述实时尾气含氧量计算第二空燃比修正系数和第一点火正时修正系数包括:
预设正常尾气含氧量;
监测实时尾气含氧量,比较所述正常尾气含氧量和所述实时尾气含氧量,根据所述正常尾气含氧量和所述实时尾气含氧量的比较结果计算所述第二空燃比修正系数和所述第一点火正时修正系数。
优选地,监测实时爆震系数,根据所述实时爆震系数计算需要第二点火正时修正系数包括:
预设正常爆震系数;
监测实时爆震系数,比较所述正常爆震系数和所述实时爆震系数,根据所述正常爆震系数和所述实时爆震系数的比较结果计算所述第二点火正时修正系数。
优选地,根据所述第一空燃比修正系数和第二空燃比修正系数计算最终空燃比修正系数,根据所述第一点火正时修正系数和所述第二点火正时修正系数计算最终点火正时修正系数包括:
预设正常空燃比修正系数和正常点火正时修正系数;
所述最终空燃比修正系数等于所述正常空燃比修正系数、所述第一空燃比修正系数和所述第二空燃比修正系数的总和;
所述最终点火正时修正系数等于所述正常点火正时修正系数、所述第一点火正时修正系数和所述第二点火正时修正系数总和。
一种燃气发动机的排放控制装置,包括发动机转速传感器、进气歧管压力传感器、进气歧管温度传感器、燃气进气温度传感器、燃气压力传感器、发动机负荷传感器、尾气含氧量传感器和爆震传感器,还包括:燃气成分分析传感装置和控制系统,所述控制系统中预设第一空燃比修正系数、第二空燃比修正系数、第一点火正时修正系数、第二点火正时修正系数、最终空燃比修正系数和最终点火正时修正系数的计算模型;
所述发动机转速传感器、所述进气歧管压力传感器、所述进气歧管温度传感器、所述燃气进气温度传感器、所述燃气压力传感器、所述发动机负荷传感器、所述尾气含氧量传感器、所述爆震传感器和所述燃气成分分析传感装置均与所述控制系统信号连接。
优选地,所述控制系统中预设正常低热值、正常尾气含氧量和正常爆震系数。
本申请所提供的燃气发动机的排放控制方法通过同时对空燃比和点火正时进行调节,实现一定范围内,燃气发动机在不同气源成分、不同温度、不同海拔高度工作时,气体排放可以达到稳定的排放水平。
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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的燃气发动机的排放控制方法的流程图。
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。
本发明的核心是提供一种燃气发动机的排放控制方法及装置,实现一定范围内,燃气发动机在不同气源成分、不同温度、不同海拔高度工作时,气体排放可以达到稳定的排放水平。
请参考图1,一种燃气发动机的排放控制方法,包括:
S1:监测实时燃气成分,根据实时燃气成分计算第一空燃比修正系数;
S2:监测实时尾气含氧量,根据实时尾气含氧量计算第二空燃比修正系数和第一点火正时修正系数;
S3:监测实时爆震系数,根据实时爆震系数计算第二点火正时修正系数;
S4:根据第一空燃比修正系数和第二空燃比修正系数计算最终空燃比修正系数,根据第一点火正时修正系数和第二点火正时修正系数计算最终点火正时修正系数。
需要说明的是,燃气发动机包括发动机本体、燃气管和空气管,通过在燃气管内设置传感器可以检测进入发动机本体内的实时燃气成分,同时实时监测发动机转速、进气歧管压力/温度、发动机负荷,计算第一空燃比修正系数,以在当前的海拔、气候状态下将现有的空燃比调节至正常排气状态下的空燃比。
通过监测实时尾气氧含量,同时通过监测进气温度、压力,进气歧管的进气压力与温度、排气温度,以及发动机的实际负荷,实时监测发动机的燃烧状态,计算第二空燃比修正系数和第一点火正时修正系数,以在当前海拔、气候状态下将现有的空燃比调节至正常排气状态下的空燃比,将现有的点火正时调节至正常排气状态下的点火正时。
结合爆震系数,计算第二点火正时修正系数,以在当前海拔、气候状态下将现有的点火正时调节至正常排气状态下的点火正时。
结合上述计算的第一空燃比修正系数和第二空燃比修正系数计算最终空燃比修正系数,根据最终空燃比修正系数将现有的空燃比调节至最终空燃比,最终空燃比也是正常排气状态下的空燃比,结合上述计算的第一点火正时修正系数和第二点火正时修正系数计算最终点火正时修正系数,根据最终点火正时修正系数将将现有的点火正时调节至最终点火正时,最终点火正时也是正常排气状态下的点火正时。
本申请所提供的燃气发动机的排放控制方法通过同时对空燃比和点火正时进行调节,实现一定范围内,燃气发动机在不同气源成分、不同温度、不同海拔高度工作时,气体排放可以达到稳定的排放水平。
在上述实施例的基础上,作为进一步的优选,监测实时燃气成分,根据实时燃气成分计算第一空燃比修正系数包括:
预设正常低热值;
监测实时燃气成分,根据实时燃气成分计算实时低热值;
比较正常低热值和实时低热值,根据正常低热值和实时低热值的比较结果计算第一空燃比修正系数。
本实施例为通过控制燃气发动机的扭矩补偿量计算第一空燃比修正系数,通过监测燃气成分,并实时监测发动机转速、进气歧管压力/温度、发动机负荷,计算扭矩的补偿量;不同燃气成分,低热值LHV是不同的,如果还是按相同的控制策略去控制发动机的燃烧参数,那么发动机的输出扭矩肯定是不同的。为了保证在不同的燃气成分下,发动机的输出扭矩相同,需要对燃气成分进行检测并计算出当前燃气成分下的低热值LHV_monitor,通过与标准管道天然气热值LHV_base进行比较,计算出需要反馈修正的第一空燃比修正系数lambda_fd1,对最终控制输出的空燃比修正系数lambda_final进行闭环修正,保证输出扭矩。lambda_fd1具体计算公式如下:
Factor_LHV为修正系数,是关于当前IMT/IMP/speed的一个函数:Factor_LHV=f(IMT,IMP,Speed)。IMT为英文Intake Manifold Temperature的缩写,中文为进气歧管温度,IMP为英文Intake Manifold Pressure的缩写,中文为进气歧管压力,speed为发动机速度,也即,修正系数Factor_LHV是关于当前进气歧管温度/进气歧管压力/发动机速度的一个函数。
在上述实施例的基础上,作为进一步的优选,监测实时尾气含氧量,根据实时尾气含氧量计算第二空燃比修正系数和第一点火正时修正系数包括:
预设正常尾气含氧量;
监测实时尾气含氧量,比较正常尾气含氧量和实时尾气含氧量,根据正常尾气含氧量和实时尾气含氧量的比较结果计算第二空燃比修正系数和第一点火正时修正系数。
本实施例为通过控制燃烧状态补偿量计算第二空燃比修正系数和第一点火正时修正系数,通过监测进气温度、压力,进气歧管的进气压力与温度、尾气含氧量、排气温度,以及发动机的实际负荷,实时监测发动机的燃烧状态,计算反馈修正的第二空燃比修正系数lambda_fd2、第一点火正时修正系数EST_fd1;EST(electronic spark timing)为点火正时。
Factor_O2为基于尾气含氧量的修正系数,是关于EXT排气温度及功率的函数:Factor_O2=f(EXT,power)。
在上述实施例的基础上,作为进一步的优选,监测实时爆震系数,根据实时爆震系数计算需要第二点火正时修正系数包括:
预设正常爆震系数;
监测实时爆震系数,比较正常爆震系数和实时爆震系数,根据正常爆震系数和实时爆震系数的比较结果计算第二点火正时修正系数。
结合爆震系数,对点火正时进行反馈控制,计算出需要反馈修正的第二点火正时修正系数EST_fd2:
Factor_Knock为基于爆震指数的修正系数,是关于IMT/IMP/speed的函数:Factor_Knock=f(IMT,IMP,Speed)。结合上文记载,IMT为英文Intake ManifoldTemperature的缩写,中文为进气歧管温度,IMP为英文Intake Manifold Pressure的缩写,中文为进气歧管压力,speed为发动机速度,也即,基于爆震指数的修正系数Factor_Knock是关于进气歧管温度/进气歧管压力/发动机速度的函数。
在上述实施例的基础上,作为进一步的优选,根据第一空燃比修正系数和第二空燃比修正系数计算最终空燃比修正系数,根据第一点火正时修正系数和第二点火正时修正系数计算最终点火正时修正系数包括:
预设正常空燃比修正系数和正常点火正时修正系数;
最终空燃比修正系数等于正常空燃比修正系数、第一空燃比修正系数和第二空燃比修正系数的总和;
最终点火正时修正系数等于正常点火正时修正系数、第一点火正时修正系数和第二点火正时修正系数总和,计算公式如下:
Lambda_final=Lambda_base+Lambda_fd1+Lambda_fd2;Lambda_final为最终空燃比修正系数,Lambda_base为正常空燃比修正系数,根据最终空燃比修正系数Lambda_final可以计算出最终空燃比修正系数;
EST_final=EST_base+EST_fd1+EST_fd2;EST_final为最终点火正时修正系数,EST_base为正常点火时修正系数。
结合实时扭矩补偿量、燃烧状态补偿量控制,对当前负荷下所需的燃气量,同时对点火正时进行反馈控制从而实现比单一的空燃比、单一正时控制更精确的燃气量控制,实现更精确的燃烧控制以及更稳定的排放。
除了上述燃气发动机的排放控制方法,本发明还提供一种燃气发动机的排放控制装置,包括发动机转速传感器、进气歧管压力传感器、进气歧管温度传感器、燃气进气温度传感器、燃气压力传感器、发动机负荷传感器、尾气含氧量传感器和爆震传感器,其特征在于,还包括:燃气成分分析传感装置和控制系统,控制系统中预设第一空燃比修正系数、第二空燃比修正系数、第一点火正时修正系数、第二点火正时修正系数、最终空燃比修正系数和最终点火正时修正系数的计算模型;
发动机转速传感器、进气歧管压力传感器、进气歧管温度传感器、燃气进气温度传感器、燃气压力传感器、发动机负荷传感器、尾气含氧量传感器、爆震传感器和燃气成分分析传感装置均与控制系统信号连接。
需要说明的是,通过发动机排气系统自带的氧含量传感器监测实时尾气氧含量,通过进气系统自带的进气温度传感器、压力传感器,进气歧管自带的进气压力与温度传感器、排气温度传感器,以及发动机的实际负荷,实时监测发动机的燃烧状态,计算第二空燃比修正系数和第一点火正时修正系数,以在当前海拔、气候状态下将现有的空燃比修正系数调节至正常排气状态下的空燃比修正系数,将现有的点火正时修正系数调节至正常排气状态下的点火正时修正系数。结合爆震传感器测的爆震系数,计算第二点火正时修正系数,以在当前海拔、气候状态下将现有的点火正时修正系数调节至正常排气状态下的点火正时修正系数。控制系统根据内置的最终空燃比修正系数和最终点火正时修正系数的计算模型计算最终空燃比修正系数和最终点火正时修正系数。
在上述实施例的基础上,作为进一步的优选,控制系统中预设正常低热值、正常尾气含氧量和正常爆震系数。将正常低热值、正常尾气含氧量和正常爆震系数带入计算模型中即可立即计算,无需每次计算时手动输入。
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。
以上对本发明所提供的燃气发动机的排放控制方法及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种燃气发动机的排放控制方法,其特征在于,包括:
监测实时燃气成分,根据所述实时燃气成分计算第一空燃比修正系数;
监测实时尾气含氧量,根据所述实时尾气含氧量计算第二空燃比修正系数和第一点火正时修正系数;
监测实时爆震系数,根据所述实时爆震系数计算第二点火正时修正系数;
根据所述第一空燃比修正系数和第二空燃比修正系数计算最终空燃比修正系数,根据所述第一点火正时修正系数和所述第二点火正时修正系数计算最终点火正时修正系数;
其中,监测实时燃气成分,根据所述实时燃气成分计算第一空燃比修正系数包括:
预设正常低热值;
监测实时燃气成分,根据所述实时燃气成分计算实时低热值;
比较所述正常低热值和所述实时低热值,根据所述正常低热值和所述实时低热值的比较结果计算所述第一空燃比修正系数;所述第一空燃比修正系数lambda_fd1的计算公式如下:
Factor_LHV为修正系数,是关于当前进气歧管温度/进气歧管压力/发动机速度的一个函数;LHV_base为所述正常低热值,LHVmoitor为所述实时低热值;
其中,监测实时尾气含氧量,根据所述实时尾气含氧量计算第二空燃比修正系数和第一点火正时修正系数包括:
预设正常尾气含氧量;
监测实时尾气含氧量,比较所述正常尾气含氧量和所述实时尾气含氧量,根据所述正常尾气含氧量和所述实时尾气含氧量的比较结果计算所述第二空燃比修正系数和所述第一点火正时修正系数;所述第二空燃比修正系数lambda_fd2为:
所述第一点火正时修正系数为:
Factor_O2为基于尾气含氧量的修正系数,是关于EXT排气温度及功率的函数:Factor_O2=f(EXT,power),为所述正常尾气含氧量,/>为所述实时尾气含氧量;
其中,监测实时爆震系数,根据所述实时爆震系数计算需要第二点火正时修正系数包括:
预设正常爆震系数;
监测实时爆震系数,比较所述正常爆震系数和所述实时爆震系数,根据所述正常爆震系数和所述实时爆震系数的比较结果计算所述第二点火正时修正系数;所述第二点火正时修正系数EST_fd2为:
Factor_Knock为基于爆震指数的修正系数,是关于进气歧管温度/进气歧管压力/发动机速度的函数,Knock_base为所述正常爆震系数,Knock_monitor为所述实时爆震系数;
其中,根据所述第一空燃比修正系数和第二空燃比修正系数计算最终空燃比修正系数,根据所述第一点火正时修正系数和所述第二点火正时修正系数计算最终点火正时修正系数包括:
预设正常空燃比修正系数和正常点火正时修正系数;
所述最终空燃比修正系数等于所述正常空燃比修正系数、所述第一空燃比修正系数和所述第二空燃比修正系数的总和;
所述最终点火正时修正系数等于所述正常点火正时修正系数、所述第一点火正时修正系数和所述第二点火正时修正系数总和。
2.一种燃气发动机的排放控制装置,适用于上述权利要求1所述的燃气发动机的排放控制方法,所述排放控制装置包括发动机转速传感器、进气歧管压力传感器、进气歧管温度传感器、燃气进气温度传感器、燃气压力传感器、发动机负荷传感器、尾气含氧量传感器和爆震传感器,其特征在于,还包括:燃气成分分析传感装置和控制系统,所述控制系统中预设第一空燃比修正系数、第二空燃比修正系数、第一点火正时修正系数、第二点火正时修正系数、最终空燃比修正系数和最终点火正时修正系数的计算模型;
所述发动机转速传感器、所述进气歧管压力传感器、所述进气歧管温度传感器、所述燃气进气温度传感器、所述燃气压力传感器、所述发动机负荷传感器、所述尾气含氧量传感器、所述爆震传感器和所述燃气成分分析传感装置均与所述控制系统信号连接。
3.根据权利要求2所述的燃气发动机的排放控制装置,其特征在于,所述控制系统中预设正常低热值、正常尾气含氧量和正常爆震系数。
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