CN113847151B - 一种天然气发动机燃气品质自适应控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于天然气发动机技术领域，公开了一种天然气发动机燃气品质自适应控制方法，包括：步骤一、发动机控制单元根据气罐传感器判断气罐中是否加注天然气；步骤二、若气罐中加注天然气，则发动机控制单元根据品质传感器检测天然气的品质；步骤三、发动机控制单元根据检测到的天然气品质，修正天然气喷射量；步骤四、发动机控制单元根据氧传感器检测排气中的氧浓度；步骤五、发动机控制单元根据检测到的氧浓度，对过量空气系数进行闭环控制，并再次修正天然气喷射量。本发明能够根据燃气品质和废气中氧浓度，对天然气喷射量进行两级修正，喷射量更加精准，燃烧效果更加理想，从而适应了天然气品质的变化，保证了整车的动力性和经济性。

Description

一种天然气发动机燃气品质自适应控制方法

技术领域

本发明涉及天然气发动机技术领域，尤其涉及一种天然气发动机燃气品质自适应控制方法。

背景技术

由于天然气具有资源丰富、排放污染低、价格低廉等优点，被用于发动机，现有的汽车上使用的发动机消耗的天然气为液化天然气和压缩天然气。由于开采产地、加工工艺以及加气站不同，导致天然气的成分不同，即燃气品质存在差异，天然气品质上的差异会影响发动机的性能和排放，导致动力不足以及排放超标等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天然气发动机燃气品质自适应控制方法，能够适应天然气品质的变化，保证整车的动力性和经济性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种天然气发动机燃气品质自适应控制方法，包括：

步骤一、发动机控制单元根据气罐传感器判断气罐中是否加注天然气；

步骤二、若气罐中加注天然气，则发动机控制单元根据品质传感器检测天然气的品质；

步骤三、发动机控制单元根据检测到的天然气品质，修正天然气喷射量；

步骤四、发动机控制单元根据氧传感器检测排气中的氧浓度；

步骤五、发动机控制单元根据检测到的氧浓度，对过量空气系数进行闭环控制，并再次修正天然气喷射量。

作为优选，针对天然气的品质设置预设报警值，在步骤二中，当检测到天然气品质不超过预设报警值时，再进行步骤三。

作为优选，在步骤二中，当检测到天然气品质超过预设报警值时，发动机控制单元发出报警信号。

作为优选，发动机控制单元控制报警装置发出报警信号，报警信号为声音信号和/或灯光信号。

作为优选，在步骤三中，发动机控制单元对EGR率进行一级修正。

作为优选，在步骤三中，发动机控制单元对外界进入的空气量进行一级修正。

作为优选，在步骤五中，发动机控制单元对空气量进行二级修正。

作为优选，在步骤三中，对天然气喷射量一级修正的修正系数为K1，在步骤五中，对天然气喷射量二级修正的修正系数为K2，最终修正后的天然气喷射量Q＝(K1+K2)Q1，其中，Q1为修正前的天然气喷射量。

作为优选，在步骤一中，气罐传感器用于检测气罐的液位值或压力值，当液位值或压力值上升时，发动机控制单元判定气罐中加注天然气。

作为优选，每次加注天然气后，发动机控制单元将最终修正后的天然气喷射量数值存储为参照值，下次加注天然气后根据参照值对天然气喷射量进行修正。

本发明的有益效果：

在加注燃气后，能够先根据燃气品质，对天然气喷射量进行一级修正，然后再根据燃烧后的废气中氧浓度，对过量空气系数进行闭环控制，并对天然气喷射量进行二级修正，天然气喷射量经过两级修正，喷射量更加精准，燃烧效果更加理想，从而适应了天然气品质的变化，保证了整车的动力性和经济性。

附图说明

图1是本发明实施例所述的天然气发动机燃气品质自适应控制系统的控制信号示意图；

图2是本发明实施例所述的天然气发动机燃气品质自适应控制系统的布置图；

图3是本发明实施例所述的天然气发动机燃气品质自适应控制方法的流程图。

图中：

1、气罐传感器；2、品质传感器；3、发动机控制单元；4、燃料喷射模块；5、空气流量模块；6、EGR废气流量模块；7、气罐；8、混合器；9、新鲜空气；10、废气。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明提供了一种天然气发动机燃气品质自适应控制系统，该天然气发动机燃气品质自适应控制系统包括气罐传感器1、品质传感器2、发动机控制单元3、燃料喷射模块4、空气流量模块5和EGR废气流量模块6。

其中，气罐传感器1安装在储存天然气的气罐7上，用于测量气罐7内液化天然气的液位或压缩天然气的压力，气罐传感器1测量的信号值输入至发动机控制单元3。品质传感器2安装在天然气进气管上，用于测量天然气的品质，进行品质学习，并对学习结果进行评判，若学习结果超出预设报警值，则发出报警，若学习结果在预设报警值范围内，则进行下一步处理。发动机控制单元3用于接收气罐传感器1和品质传感器2的信号，并对燃料喷射模块4、空气流量模块5和EGR废气流量模块6进行修正。燃料喷射模块4用于控制天然气的喷射量，根据天然气的品质修正喷射系数；Q＝(K1+K2)Q1，其中，Q为修正后的天然气喷射量，Q1为修正前的然气喷射量，K1为反映天然气品质的学习结果，K2为反映燃烧后的废气成分结果。空气流量模块5用于控制新鲜空气的进气量，根据氧传感器的测量值，对λ值(过量空气系数)进行闭环控制。EGR废气流量模块6用于控制废气的进气量，根据氧传感器的测量值，对λ值进行闭环控制。

图2是天然气发动机燃气品质自适应控制系统的布置图，图中箭头方向为相应管路中气流的方向，气罐传感器1安装在储存天然气的气罐7上，气罐7出来之后的天然气先经过热交换器，品质传感器2安装在热交换器之后的位置，从气轨中喷出的燃气进入混合器8，从节气门过来的新鲜空气9进入混合器8，计为外界空气进入的空气量，从EGR阀过来的废气10进入混合器8，计为废气进入的废气量，混合器8中的混合气进入气缸燃烧。

本发明还提供了一种天然气发动机燃气品质自适应控制方法，包括如下步骤：

步骤一、发动机控制单元3根据气罐传感器1判断气罐7中是否加注天然气。

步骤二、若气罐7中加注天然气，则发动机控制单元3根据品质传感器2检测天然气的品质。

步骤三、发动机控制单元3根据检测到的天然气品质，修正天然气喷射量。

步骤四、发动机控制单元3根据氧传感器检测排气中的氧浓度。

步骤五、发动机控制单元3根据检测到的氧浓度，对过量空气系数进行闭环控制，并再次修正天然气喷射量。

本发明的天然气发动机燃气品质自适应控制方法中，在加注燃气后，能够先根据燃气品质，对天然气喷射量进行一级修正，然后再根据燃烧后的废气中氧浓度，对过量空气系数进行闭环控制，并对天然气喷射量进行二级修正，天然气喷射量经过两级修正，喷射量更加精准，燃烧效果更加理想，从而适应了天然气品质的变化，保证了整车的动力性和经济性。

可选择地，针对天然气的品质设置预设报警值，在步骤二中，当检测到天然气品质不超过预设报警值时，再进行步骤三，当检测到天然气品质超过预设报警值时，发动机控制单元3发出报警信号。上述设置，能够通过报警信号提示驾驶员本次加注的天然气品质较恶劣，避免本次加注过多或再到本加注站进行加注。

具体地，发动机控制单元3控制报警装置发出报警信号，报警信号为声音信号和/或灯光信号，除此之外其还可以是数字或文字信息显示信号。上述报警装置为本领域常规的装置，其具体结构和工作原理在此不再赘述。

可选择地，在步骤三中，发动机控制单元3除对天然气喷射量进行一级修正外，还对EGR率和外界进入的空气量进行一级修正，从而进一步提高整车的动力性和经济性，以获得最佳的性能以及排放。

具体地，在步骤五中，发动机控制单元3对天然气喷射量和空气量进行二级修正，从而进一步提高整车的动力性和经济性，以获得最佳的性能以及排放。

更为具体地，在步骤三中，对天然气喷射量一级修正的修正系数为K1，在步骤五中，对天然气喷射量二级修正的修正系数为K2，最终修正后的天然气喷射量Q＝(K1+K2)Q1，其中，Q1为修正前的天然气喷射量。与上述天然气喷射量的修正方法相同，发动机控制单元3用同样的方法对EGR率和外界进入的空气量进行修正，以获得最佳的性能以及排放。

在本实施例中，对过量空气系数进行闭环控制的过程为本领域的常规设置，在此不再赘述，在此基础上，K1和K2的具体参数值，可以是根据检测和实验预先存储于发动机控制单元3中，在使用时，根据实时检测天然气的品质和氧浓度即时调用，还可以是发动机控制单元3预先存储的程序和算法即时计算而得，其均为本领域的常规设置，在此不再赘述。

具体地，在步骤一中，气罐传感器1用于检测气罐7的液位值或压力值，当液位值或压力值上升时，发动机控制单元3判定气罐7中加注天然气，判断过程简单方便，判定结果及时可靠。

在本实施例中，每次加注天然气后，发动机控制单元3将最终修正后的天然气喷射量数值存储为参照值，下次加注天然气后根据参照值对天然气喷射量进行修正。除此之外，还可以是，根据天然气的平均品质标准设定一个参照标准的参照值，每次加注天然气后根据此参照值进行修正。

如图3所示，本发明的天然气发动机燃气品质自适应控制方法的详细控制流程如下所示：

步骤S10，单片机初始化。在此步骤中，单片机即为发动机控制单元3，对其进行初始化，开始进行程序控制。

步骤S11，气罐传感器1对气罐7中的LNG液位或CNG的压力进行检测，并把检测结果送入发动机控制单元3。

步骤S12，当发动机控制单元3接收到气罐传感器1输入值时，将本次的数值与上一次的数值进行比较，判断是否加注天然气；若气罐7中没有加注天然气，则进入步骤S13；若气罐7中加注天然气，则进入步骤S14。

步骤S13，传感器输入值变小，则说明气罐7液位/压力减小，也就是说明气罐7中没有注入新的天然气，发动机控制单元3不激活燃气品质自学习功能。

步骤S14，气罐传感器1输入值变大，则说明气罐7液位/压力增大，也就是说明气罐7中注入了新的天然气，则发动机控制单元3激活燃气品质自学习功能。

步骤S15，发动机控制单元3对品质传感器2的输入结果进行分析，判断检测结果是否超出预设报警值；若是，进入步骤S16；若否，进入步骤S17。

步骤S16中，检测结果超出预设报警值，则发出报警信号，提示驾驶员本次加注的燃气品质较恶劣。

步骤S17，检测结果未超出预设报警值，发动机控制单元3对天然气喷射量、EGR率和空气量进行一级修正，修正系数为K1；

步骤S18，根据氧传感器对排气中氧浓度的测试，进行λ闭环控制，对天然气喷射量及空气量进行二级修正，修正系数为K2，发动机控制单元3根据Q＝(K1+K2)Q1，控制燃料喷射模块4调节天然气的喷射量。

步骤S19，结束流程。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种天然气发动机燃气品质自适应控制方法，其特征在于，包括：

步骤一、发动机控制单元根据气罐传感器判断气罐中是否加注天然气；

步骤二、若气罐中加注天然气，则发动机控制单元根据品质传感器检测天然气的品质；

步骤三、发动机控制单元根据检测到的天然气品质，修正天然气喷射量；

步骤四、发动机控制单元根据氧传感器检测排气中的氧浓度；

步骤五、发动机控制单元根据检测到的氧浓度，对过量空气系数进行闭环控制，并再次修正天然气喷射量；

在步骤三中，发动机控制单元还对EGR率和外界进入的空气量进行一级修正。

2.根据权利要求1所述的天然气发动机燃气品质自适应控制方法，其特征在于，针对天然气的品质设置预设报警值，在步骤二中，当检测到天然气品质不超过预设报警值时，再进行步骤三。

3.根据权利要求2所述的天然气发动机燃气品质自适应控制方法，其特征在于，在步骤二中，当检测到天然气品质超过预设报警值时，发动机控制单元发出报警信号。

4.根据权利要求3所述的天然气发动机燃气品质自适应控制方法，其特征在于，发动机控制单元控制报警装置发出报警信号，报警信号为声音信号和/或灯光信号。

5.根据权利要求1所述的天然气发动机燃气品质自适应控制方法，其特征在于，在步骤五中，发动机控制单元对空气量进行二级修正。

6.根据权利要求1所述的天然气发动机燃气品质自适应控制方法，其特征在于，在步骤三中，对天然气喷射量一级修正的修正系数为K1，在步骤五中，对天然气喷射量二级修正的修正系数为K2，最终修正后的天然气喷射量Q＝(K1+K2)Q1，其中，Q1为修正前的天然气喷射量。

7.根据权利要求1所述的天然气发动机燃气品质自适应控制方法，其特征在于，在步骤一中，气罐传感器用于检测气罐的液位值或压力值，当液位值或压力值上升时，发动机控制单元判定气罐中加注天然气。

8.根据权利要求1-7任一所述的天然气发动机燃气品质自适应控制方法，其特征在于，每次加注天然气后，发动机控制单元将最终修正后的天然气喷射量数值存储为参照值，下次加注天然气后根据参照值对天然气喷射量进行修正。