CN114033569A - 特种柴油发动机烟度控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种特种柴油发动机烟度控制系统,包括参数获取模块、喷油量计算模块、喷油器,所述喷油量计算模块用于根据发动机运行参数得到当前计算周期的基础喷油量,当没有进入烟度控制模式时,将当前计算周期的基础喷油量直接作为当前计算周期的烟度控制油量;当进入烟度控制模式,当前计算周期的烟度控制油量为当前计算周期的基础喷油量和烟度控制退出油量的最大值,取当前计算周期的烟度控制油量和其他控制模式油量的最小值得到当前计算周期的最终喷油量;本发明还公开一种特种柴油发动机烟度控制系统的控制方法,通过控制喷油量来控制烟度。本发明有效地降低烟度的同时避免长期处于烟度控制模式影响动力性。
Description
技术领域
本发明涉及发动机烟度控制技术领域,具体地指一种特种柴油发动机烟度控制系统及控制方法。
背景技术
柴油车辆行驶时会有明显可见黑烟排出,原因在于柴油机燃烧模式为富氧燃烧,特别是增压器的应用和发动机本体的不断强化,使得柴油机在运行时能够获得较大进气量,车辆稳定运行时能够保持较高的空燃比以利于柴油的充分燃烧。然而当车辆加速时,相对于柴油喷入气缸,气体进入气缸会出现迟滞,并且在高海拔地区空气密度降低,不仅进气会出现迟滞,进气量也会减少,进气不足和进气迟滞导致缸内混合气变浓或不均匀,燃油无法充分燃烧,生成碳烟被排出。特别是有些装配柴油发动机的特种车辆运行环境复杂,常年运行在高海拔地区和严寒地区,且不安装颗粒捕集装置,可见黑烟排放会更加明显。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足,提供一种特种柴油发动机烟度控制系统及控制方法,可以在高海拔和低温环境中提高燃烧效率,有效地降低尾气排放的烟度。
为实现上述目的,本发明提供一种特种柴油发动机烟度控制系统,包括参数获取模块、喷油量计算模块、喷油器;
所述参数获取模块用于获取发动机运行参数、上个计算周期的最终喷油量;
喷油量计算模块用于:根据发动机运行参数得到当前计算周期的基础喷油量;
当判断上个计算周期的最终喷油量为上个计算周期的其他控制模式油量时,当前计算周期的烟度控制油量为当前计算周期的基础喷油量;
当判断上个计算周期的最终喷油量为上个计算周期的烟度控制油量时,进入烟度控制模式,根据烟度控制模式时长和发动机转速得到当前计算周期的烟度控制退出油量,当前计算周期的烟度控制油量为当前计算周期的基础喷油量和烟度控制退出油量的最大值;
取当前计算周期的烟度控制油量和其他控制模式油量的最小值得到当前计算周期的最终喷油量;
所述喷油器用于以当前计算周期的最终喷油量为目标值进行喷油。
进一步地,所述喷油量计算模块用于以当前计算周期为时间终点倒推第一时间段,使得第一时间段中最终喷油量始终等于烟度控制油量,获取所述第一时间段的时长作为烟度控制模式时长。
进一步地,所述喷油量计算模块用于根据烟度控制模式时长和发动机转速标定得到烟度控制退出基础油量,根据大气密度标定得到退出油量修正系数,获取烟度控制退出基础油量与退出油量修正系数的乘积得到烟度控制退出油量。
进一步地,所述喷油量计算模块用于获取发动机进气量、理论空燃比、过量空气系数的倒数和喷油量修正系数的乘积得到基础喷油量。
进一步地,所述喷油量计算模块用于根据大气密度和发动机转速标定得到喷油量修正系数。
进一步地,所述喷油量计算模块用于根据发动机转速和上个计算周期的最终喷油量确定基础过量空气系数,通过进气温度修正系数和冷却液温度修正系数对基础过量空气系数进行修正得到过量空气系数。
进一步地,所述喷油量计算模块用于根据进气温度标定得到进气温度修正系数;根据冷却液温度标定得到冷却液温度修正系数。
一种利用上述所述的特种柴油发动机烟度控制系统的控制方法,包括:
获取发动机运行参数、上个计算周期的最终喷油量;
根据发动机运行参数得到当前计算周期的基础喷油量;
当上个计算周期的最终喷油量为上个计算周期的其他控制模式油量时,当前计算周期的烟度控制油量为当前计算周期的基础喷油量;
当上个计算周期的最终喷油量为上个计算周期的烟度控制油量时,进入烟度控制模式,根据烟度控制模式时长和发动机转速得到当前计算周期的烟度控制退出油量,当前计算周期的烟度控制油量为当前计算周期的基础喷油量和烟度控制退出油量的最大值;
取当前计算周期的烟度控制油量和其他控制模式油量的最小值得到当前计算周期的最终喷油量,控制喷油器以当前计算周期的最终喷油量为目标值进行喷油。
进一步地,发动机运行参数包括:发动机转速、大气密度、最终喷油量、进气温度、冷却液温度、发动机进气量。
进一步地,所述烟度控制模式时长的确定方法包括,以当前计算周期为时间终点倒推第一时间段,使得第一时间段中最终喷油量始终等于烟度控制油量,获取所述第一时间段的时长。
进一步地,所述基础喷油量的确定方法包括,根据大气密度和发动机转速标定得到喷油量修正系数,获取发动机进气量、理论空燃比、过量空气系数的倒数、喷油量修正系数的乘积。
进一步地,所述烟度控制退出油量的确定方法还包括,根据烟度控制模式时长和发动机转速标定得到烟度控制退出基础油量,根据大气密度标定得到退出油量修正系数,获取烟度控制退出基础油量与退出油量修正系数的乘积。
进一步地,所述喷油量修正系数的确定方法包括,根据大气密度和发动机转速标定得到。
进一步地,所述过量空气系数的确定方法包括,根据发动机转速和上个计算周期的最终喷油量确定基础过量空气系数,通过进气温度修正系数和冷却液温度修正系数对基础过量空气系数进行修正得到。
进一步地,所述进气温度修正系数的确定方法包括,根据进气温度标定得到;所述冷却液温度修正系数的确定方法包括,根据冷却液温度标定得到。
本发明的有益效果:有效地降低尾气排放的烟度,同时避免长期处于烟度控制模式影响动力性。本发明根据发动机运行参数得到当前计算周期的基础喷油量,当没有进入烟度控制模式时,将当前计算周期的基础喷油量直接作为当前计算周期的烟度控制油量;当进入烟度控制模式,当前计算周期的烟度控制油量为当前计算周期的基础喷油量和烟度控制退出油量的最大值,取当前计算周期的烟度控制油量和其他控制模式油量的最小值得到当前计算周期的最终喷油量,通过控制喷油量来控制烟度。这样取最小值可以优先确保降低尾气排放的烟度;当连续处于烟度控制模式时,烟度控制退出油量会不断的增大,使得烟度控制油量不断增大,从而使得最终喷油量不会持续取烟度控制油量,最终会退出烟度控制模式,避免了长期处于烟度控制模式降低了车辆的动力性。
附图说明
图1为本发明的控制方法流程图。
图2为本发明的控制系数结构图。
图中各部件标号如下:参数获取模块100、喷油量计算模块200、喷油器300。
具体实施方式
下面具体实施方式用于对本发明的权利要求技术方案作进一步的详细说明,便于本领域的技术人员更清楚地了解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下面具体的实施例。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。
如图2所示,一种特种柴油发动机烟度控制系统,其特征在于:包括参数获取模块100、喷油量计算模块200、喷油器300;
参数获取模块100用于获取发动机运行参数、上个计算周期的最终喷油量、其他控制模式油量、烟度控制油量。发动机运行参数包括:发动机转速、大气密度、最终喷油量、进气温度、冷却液温度、发动机进气量。其他控制模式油量为基于烟度之外的其他发动机参数进行控制的喷油量,包括基于扭矩控制油量,即根据需求扭矩来确定的喷油量。
喷油量计算模块200用于:根据发动机运行参数得到当前计算周期的基础喷油量;当判断上个计算周期的最终喷油量为上个计算周期的其他控制模式油量时,进入其他控制模式,其他控制模式为基于烟度之外的其他发动机参数进行喷油量控制;当前计算周期的烟度控制油量为当前计算周期的基础喷油量;当判断上个计算周期的最终喷油量为上个计算周期的烟度控制油量时,进入烟度控制模式,根据烟度控制模式时长和发动机转速得到当前计算周期的烟度控制退出油量,当前计算周期的烟度控制油量为当前计算周期的基础喷油量和烟度控制退出油量的最大值;取当前计算周期的烟度控制油量和其他控制模式油量的最小值得到当前计算周期的最终喷油量。烟度控制油量是为了减小发动机的烟度而确定的喷油量,烟度控制退出油量是为了退出烟度控制模式而确定的喷油量。
本实施例中,喷油量计算模块200用于以当前计算周期为时间终点倒推第一时间段,使得第一时间段中最终喷油量始终等于烟度控制油量,获取第一时间段的时长作为烟度控制模式时长。该烟度控制模式时长的时间起点是从其他控制模式变为烟度控制模式的时刻。
本实施例中,喷油量计算模块200用于根据烟度控制模式时长和发动机转速标定得到烟度控制退出基础油量,见表1,根据大气密度标定得到退出油量修正系数,见表2,获取烟度控制退出基础油量与退出油量修正系数的乘积得到烟度控制退出油量。
表1烟度控制退出基础油量标定表
表2退出油量修正系数标定表
本实施例中,喷油量计算模块200用于获取发动机进气量、理论空燃比、过量空气系数的倒数和喷油量修正系数的乘积得到基础喷油量。
本实施例中,喷油量计算模块200用于根据大气密度和发动机转速标定得到喷油量修正系数,见表3。
表3喷油量修正系数标定表
本实施例中,喷油量计算模块200用于根据发动机转速和上个计算周期的最终喷油量标定得到基础过量空气系数,通过进气温度修正系数和冷却液温度修正系数对基础过量空气系数进行修正得到过量空气系数。
表4基础过量空气系数标定表
本实施例中,喷油量计算模块200用于根据进气温度标定得到进气温度修正系数,见表5;根据冷却液温度标定得到冷却液温度修正系数,见表6。
表5进气温度修正系数标定表
表6冷却液温度修正系数标定表
喷油器300用于以当前计算周期的最终喷油量为目标值进行喷油。
如图1所示,上述特种柴油发动机烟度控制系统的控制方法如下:
1、获取当前计算周期的发动机运行参数、上个计算周期的最终喷油量、其他控制模式油量、烟度控制油量。
2、根据发动机运行参数得到当前计算周期的基础喷油量和烟度控制退出油量。
首先,根据发动机转速和上个计算周期的最终喷油量确定基础过量空气系数,根据进气温度标定得到进气温度修正系数;根据冷却液温度标定得到冷却液温度修正系数;获取进气温度修正系数、冷却液温度修正系数、基础过量空气系数的乘积得到过量空气系数。若当前计算周期为发动机启动之后的第一个计算周期,则上个计算周期的最终喷油量为设定值。
其次,根据大气密度和发动机转速标定得到喷油量修正系数,获取发动机进气量、理论空燃比、过量空气系数的倒数、喷油量修正系数的乘积得到基础喷油量,理论空燃比为14.3。
同时,根据烟度控制模式时长和发动机转速标定得到烟度控制退出基础油量,根据大气密度标定得到退出油量修正系数,获取烟度控制退出基础油量与退出油量修正系数的乘积得到烟度控制退出油量。
3.1、当上个计算周期的最终喷油量为上个计算周期的其他控制模式油量时,进入其他控制模式,上个计算周期的当前计算周期的烟度控制油量为当前计算周期的基础喷油量。
3.2、当上个计算周期的最终喷油量为上个计算周期的烟度控制油量时,进入烟度控制模式,当前计算周期的烟度控制油量为当前计算周期的基础喷油量和烟度控制退出油量的最大值。
3.3、若当前计算周期为发动机启动后的第一个计算周期时,不存在上个计算周期的最终喷油量,当前计算周期的烟度控制油量为当前计算周期的基础喷油量。
4、取当前计算周期的烟度控制油量和其他控制模式油量的最小值得到当前计算周期的最终喷油量,控制喷油器以当前计算周期的最终喷油量为目标值进行喷油。
本发明根据发动机运行参数得到当前计算周期的基础喷油量,当没有进入烟度控制模式时,将当前计算周期的基础喷油量直接作为当前计算周期的烟度控制油量;当进入烟度控制模式,当前计算周期的烟度控制油量为当前计算周期的基础喷油量和烟度控制退出油量的最大值,取当前计算周期的烟度控制油量和其他控制模式油量的最小值得到当前计算周期的最终喷油量,通过控制喷油量来控制烟度。这样取最小值可以优先确保降低尾气排放的烟度;当连续处于烟度控制模式时,烟度控制退出油量会不断的增大,使得烟度控制油量不断增大,从而使得最终喷油量不会持续取烟度控制油量,最终会退出烟度控制模式,避免了长期处于烟度控制模式降低了车辆的动力性。
在计算基础喷油量时,发动机转速既用于标定喷油量修正系数,又用于标定基础过量空气系数和过量空气系数,相当于发动机转速两次用于计算基础喷油量,这是因为基础空燃比的map中烟度控制需要覆盖发动机全工况,因此需要发动机转速;而在确定喷油量修正系数时,考虑海拔越高,发动机转速越低时,增压器能力越弱,进气量越少,所以通常高原发动机中低速需要进行修正,对中高速本身影响不大。因此,如果不考虑发动机转速转速,发动机在加速时所有转速下的烟度限值都会放大,反而可能会加大高原烟度。
在计算烟度控制退出油量时,也是采用退出油量修正系数对烟度控制退出基础油量进行修正的方式,但是该退出油量修正系数的标定中并没有用到发动机转速,这是因为该退出油量修正系数主要是修正高原时用于控制烟度控制退出油量的变化速率,无论发动机转速多大,只要能退出烟度控制模式就满足要求,只需要在标定烟度控制退出基础油量时,修改该标定表中的退出油量或者修改发动机转速,最后均可以实现退出的效果。
烟度控制油量为基础喷油量和烟度控制退出油量的最大值,而最终喷油量取烟度控制油量和其他控制模式油量的最小值,是因为:基础喷油量是为了降低烟度,而烟度控制退出油量是为了退出烟度控制模式,其他控制模式油量中例如扭矩控制模式油量是为了满足需求扭矩,最终喷油量越小则烟度越小,为了降低烟度需要取烟度控制油量和其他控制模式油量的最小值。为了避免长期处于烟度控制模式,需要使烟度控制油量大于其他控制模式油量,但是实际过程中会出现基础喷油量小于其他控制模式油量,若直接拿基础喷油量作为烟度控制油量则仍然不能退出烟度控制模式,因此烟度控制油量取基础喷油量和烟度控制退出油量的最大值,这样在长期处于烟度控制模式后烟度控制退出油量越来越大,并大于基础喷油量和其他控制模式油量,这样确保烟度控制油量取到烟度控制退出油量,且最终喷油量取到其他控制模式油量,从而退出烟度控制模式。
Claims (10)
1.一种特种柴油发动机烟度控制系统,其特征在于:包括参数获取模块(100)、喷油量计算模块(200)、喷油器(300);
所述参数获取模块(100)用于获取发动机运行参数、上个计算周期的最终喷油量;
喷油量计算模块(200)用于:根据发动机运行参数得到当前计算周期的基础喷油量;
当判断上个计算周期的最终喷油量为上个计算周期的其他控制模式油量时,当前计算周期的烟度控制油量为当前计算周期的基础喷油量;
当判断上个计算周期的最终喷油量为上个计算周期的烟度控制油量时,进入烟度控制模式,根据烟度控制模式时长和发动机转速得到当前计算周期的烟度控制退出油量,当前计算周期的烟度控制油量为当前计算周期的基础喷油量和烟度控制退出油量的最大值;
取当前计算周期的烟度控制油量和其他控制模式油量的最小值得到当前计算周期的最终喷油量;
所述喷油器(300)用于以当前计算周期的最终喷油量为目标值进行喷油。
2.根据权利要求1所述的特种柴油发动机烟度控制系统,其特征在于:所述喷油量计算模块(200)用于以当前计算周期为时间终点倒推第一时间段,使得第一时间段中最终喷油量始终等于烟度控制油量,获取所述第一时间段的时长作为烟度控制模式时长。
3.根据权利要求1所述的特种柴油发动机烟度控制系统,其特征在于:所述喷油量计算模块(200)用于根据烟度控制模式时长和发动机转速标定得到烟度控制退出基础油量,根据大气密度标定得到退出油量修正系数,获取烟度控制退出基础油量与退出油量修正系数的乘积得到烟度控制退出油量。
4.根据权利要求1所述的特种柴油发动机烟度控制系统,其特征在于:所述喷油量计算模块(200)用于获取发动机进气量、理论空燃比、过量空气系数的倒数和喷油量修正系数的乘积得到基础喷油量。
5.根据权利要求4所述的特种柴油发动机烟度控制系统,其特征在于:所述喷油量计算模块(200)用于根据大气密度和发动机转速标定得到喷油量修正系数。
6.根据权利要求4所述的特种柴油发动机烟度控制系统,其特征在于:所述喷油量计算模块(200)用于根据发动机转速和上个计算周期的最终喷油量确定基础过量空气系数,通过进气温度修正系数和冷却液温度修正系数对基础过量空气系数进行修正得到过量空气系数。
7.根据权利要求6所述的特种柴油发动机烟度控制系统,其特征在于:所述喷油量计算模块(200)用于根据进气温度标定得到进气温度修正系数;根据冷却液温度标定得到冷却液温度修正系数。
8.一种利用权利要求1~7任意一项所述的特种柴油发动机烟度控制系统的控制方法,其特征在于,包括:
获取发动机运行参数、上个计算周期的最终喷油量;
根据发动机运行参数得到当前计算周期的基础喷油量;
当上个计算周期的最终喷油量为上个计算周期的其他控制模式油量时,当前计算周期的烟度控制油量为当前计算周期的基础喷油量;
当上个计算周期的最终喷油量为上个计算周期的烟度控制油量时,进入烟度控制模式,根据烟度控制模式时长和发动机转速得到当前计算周期的烟度控制退出油量,当前计算周期的烟度控制油量为当前计算周期的基础喷油量和烟度控制退出油量的最大值;
取当前计算周期的烟度控制油量和其他控制模式油量的最小值得到当前计算周期的最终喷油量,控制喷油器以当前计算周期的最终喷油量为目标值进行喷油。
9.根据权利要求8所述的特种柴油发动机烟度控制系统的控制方法,其特征在于:所述烟度控制模式时长的确定方法包括,以当前计算周期为时间终点倒推第一时间段,使得第一时间段中最终喷油量始终等于烟度控制油量,获取所述第一时间段的时长。
10.根据权利要求8所述的特种柴油发动机烟度控制系统的控制方法,其特征在于:所述基础喷油量的确定方法包括,根据大气密度和发动机转速标定得到喷油量修正系数,获取发动机进气量、理论空燃比、过量空气系数的倒数、喷油量修正系数的乘积。
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