CN114991977A - 一种天然气喷射阀控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天然气喷射阀控制方法及系统，涉及天然气发动机控制领域，包括以下步骤：获取单个工作循环内燃气喷射总量；每个工作循环喷射开始时，实时采样获取运行参数，计算当前采样周期的燃气喷射量并喷射；依次计算多个采样周期的燃气喷射量并喷射，直至该工作循环内燃气喷射量的累加量等于燃气喷射总量；针对目前天然气发动机因轨压波动导致喷射量准确度不足的问题，基于加电喷射时实时采集的轨压来实时修正加电时间，分时间段控制喷射量，提高每个采样周期内的喷射量准确度，并累计每个采样周期内的喷射量，直至达到喷射总量，保持喷射总量的准确度。

Description

一种天然气喷射阀控制方法及系统
技术领域
本发明涉及天然气发动机控制领域，具体涉及一种天然气喷射阀控制方法及系统。
背景技术
对于单点喷射的天然气发动机，很多厂家仍然采用喷射阀来控制燃料量，由于单点喷射无需按照每缸一个进行匹配，所以匹配时，按照流量来匹配满足该发动机流量需求的喷射阀个数。
天然气发动机由于轨压比较低，喷射加电时间长，如果喷射过程中轨压的波动，对于喷射量的影响会比较大。通常发动机在加速或者减速时，轨压存在变动，计算喷射总量位置处的轨压与实际加电执行喷射时的轨压并不相同，而依据计算喷射总量位置时轨压来确定加电时间以进行喷射会导致喷射量存在偏差，在轨压变动较大时，喷射量的偏差也较大，导致喷射量的准确度不能保证，直接影响了过量空气系数(lambda)的控制精度，最终影响到发动机的经济性和排放性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种天然气喷射阀控制方法及系统，基于加电喷射时实时采集的轨压来实时修正加电时间，分时间段控制喷射量，提高每个采样周期内的喷射量准确度，并累计每个采样周期内的喷射量，直至达到喷射总量，保持喷射总量的准确度。
本发明的第一目的是提供一种天然气喷射阀控制方法，采用以下方案：
包括：
获取单个工作循环内燃气喷射总量；
每个工作循环喷射开始时，实时采样获取运行参数，计算当前采样周期的燃气喷射量并喷射；
依次计算多个采样周期的燃气喷射量并喷射，直至该工作循环内燃气喷射量的累加量等于燃气喷射总量。
进一步地，在喷射开始前，计算单个工作循环内的燃气喷射总量。
进一步地，喷射开始时，基于齿周期实时获取运行参数，计算当前齿周期的燃气喷射量。
进一步地，所述运行参数包括轨压和转速，基于齿周期实时采集轨压和转速。
进一步地，同一工作循环内的采样周期连续分布，以使燃气能够在所需周期内持续喷射。
进一步地，在多组喷射阀中的部分喷射阀处于故障状态时，控制当前处于正常状态的喷射阀依次循环喷射，满足一个工作循环内的燃气喷射总量需求。
本发明的第二目的是提供一种天然气喷射阀控制系统，包括：
总量计算单元，被配置为：获取单个工作循环内燃气喷射总量；
采样控制单元，被配置为:每个工作循环喷射开始时，实时采样获取运行参数，计算当前采样周期的燃气喷射量并喷射；
喷射控制单元，被配置为：依次计算多个采样周期的燃气喷射量并喷射，直至该工作循环内燃气喷射量的累加量等于燃气喷射总量。
进一步地，所述总量计算单元在喷射开始前，计算单个工作循环内的燃气喷射总量。
进一步地，喷射开始时，基于齿周期实时获取运行参数，计算当前齿周期的燃气喷射量。
进一步地，运行参数包括轨压和转速，基于齿周期实时采集轨压和转速。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
(1)针对目前天然气发动机因轨压波动导致喷射量准确度不足的问题，基于加电喷射时实时采集的轨压来实时修正加电时间，分时间段控制喷射量，提高每个采样周期内的喷射量准确度，并累计每个采样周期内的喷射量，直至达到喷射总量，保持喷射总量的准确度。
(2)基于每个齿周期采集的轨压实时修正加电时间，控制每个齿周期喷射量，减少因轨压波动导致的喷射量偏差，提高了喷射量的准确度，改善了发动机的经济性和排放性。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一个或多个实施例中天然气喷射阀控制方法的示意图；
图2为本发明一个或多个实施例中现有喷射阀控制方法的示意图。
图3为本发明一个或多个实施例中6阀6喷时喷射阀工作次序的示意图。
图4为本发明一个或多个实施例中5阀6喷时喷射阀工作次序的示意图。
图5为本发明一个或多个实施例中4阀6喷时喷射阀工作次序的示意图。
图6为本发明一个或多个实施例中3阀6喷时喷射阀工作次序的示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明的一个典型实施例中，如图1-图6所示，给出一种天然气喷射阀控制方法。
如图1所示的天然气喷射阀控制方法，用于对天然气发动机的喷射阀进行控制，实现发动机运行过程中对燃料量的准确控制，保证喷射量与发动机运行实时匹配，提高发动机运行效率。
如图2所示，对于现有技术中的喷射实现方案进行介绍，通常喷射加电时间在trx位置处进行计算，而喷射执行的位置离trx较远，并且喷射持续时间较长。
以图2为例，0缸的喷射加电时间按照tr0位置处的轨压进行计算，喷射执行起始位置离tr0位置较远，动态工况时，轨压变动比较剧烈，在加电执行喷射时的轨压与计算时的轨压存在差异，导致在同样加电持续时间下，预计喷射总量与实际喷射总量不同，导致实际的喷射量与要求不符。
并且，喷射的持续时间比较长，同理，轨压变动比较剧烈也会导致喷射阀的喷射量与要求不符。
在本实施例中，对现有技术中的喷射阀控制方法进行改进，基于加电喷射时实时采集的轨压来实时修正加电时间，分时间段控制喷射量，提高每个采样周期内的喷射量准确度，并累计每个采样周期内的喷射量，直至达到喷射总量，保持喷射总量的准确度。
如图1所示，天然气喷射阀控制方法，采用以下方案：
包括：
获取单个工作循环内燃气喷射总量；
每个工作循环喷射开始时，实时采样获取运行参数，计算当前采样周期的燃气喷射量并喷射；
依次计算多个采样周期的燃气喷射量并喷射，直至该工作循环内燃气喷射量的累加量等于燃气喷射总量。
对于上述天然气喷射阀控制方法，在喷射开始前，计算单个工作循环内的燃气喷射总量。
在本实施例中，燃气喷射总量为已知数据，可以通过ECU控制逻辑计算得到，可以根据现有的方法进行计算并将其带入上述控制方法中。
ECU根据发动机运转状况确定最佳燃气喷射总量，以与进气量相匹配，使当时工况的空燃比最佳，所以电控单元ECU对空燃比的控制是对燃气喷射量的控制来完成的。在发动机工作时，ECU通过传感器获取空气流量的信息，通过计算后决定燃气喷射量，从而使得混合器的空燃比达到预先设定的值。在此过程中，ECU输出的控制指令是触发天然气喷射阀的控制信号，在这个控制信号中，ECU控制了天然气喷射阀的开度、开启时间等。在本实施例中，采样周期选用发动机齿周期，喷射开始时，基于齿周期实时获取运行参数，计算当前齿周期的燃气喷射量。
同时，运行参数包括轨压和转速，基于齿周期实时采集轨压和转速，依据轨压、转速计算对应齿周期的喷射量进行喷射。
对于采样过程，基于齿周期进行采样，以每个齿的上升沿或者下降沿进行采集轨压Pn。
齿周期时间可以为从上一个齿上升沿到当前齿上升沿所经历的时间t。
近似认为时间Tn内轨压均为Pn，则根据当前Pn下的喷射阀流量Mn。可以计算得到该齿周期喷射量为Mn*Tn。依次类推，下一个齿周期喷射量为Mn+1*Tn+1.
如果M总-M1*T1-M2*T2…-Mn*Tn…≤0
则加电时间为T＝T1+T2+…Tn
而传统的方式实际上认为整个加电时间内轨压近似不变。加电时间为T＝M/Mp。因此，在本实施例相较于传统的控制加电时间具有更高的灵敏度和精度。
为了维持发动机运行稳定，同一工作循环内的采样周期连续分布，以使燃气能够在所需周期内持续喷射。
结合图1，在trX位置计算燃气喷射总量，喷射开始时，基于齿周期实时的采集轨压，并根据当前的齿周期的轨压和转速，计算当前齿周期的燃气喷射量，并从总喷射量中扣除得到剩余的燃气喷射量，直到剩余的燃气喷射量减到0为止。
需要指出的是，在多组喷射阀中的部分喷射阀处于故障状态时，控制当前处于正常状态的喷射阀依次循环喷射，满足一个工作循环内的燃气喷射总量需求。
具体的，对于上述喷射阀调整过程，为X阀N喷策略：X为阀的个数，N为缸数，X≤N。
由于是单点喷射的发动机，固定喷射提前角即可，每缸的加电时间还是在segment中计算，执行时按照固定的喷射提前角执行，如果超过理论最大喷射角度，调用停喷函数停喷。
以6缸机举例：
如图3所示，6阀6喷：
理论最大喷射角度720，建议减小半个half segment角度，即720-60＝660。
如图4所示，5阀6喷：
理论最大喷射角度600，建议减小半个half角度，即600-60＝540。
如图5所示，4阀6喷：
理论最大喷射角度480，建议减小半个half角度，即600-60＝540。
如图6所示，3阀6喷：
理论最大喷射角度360，建议减小半个half角度，即360-60＝300。
2阀6喷：
理论最大喷射角度240，建议减小半个half角度，即240-60＝180。
1阀6喷：
理论最大喷射角度120，建议减小半个half角度，即120-60＝60。
另外，X阀N喷之间可以自动切换。
比如：
喷射阀3故障，6阀6喷自动切换为5阀6喷。理论最大喷射角度切换为540。先判断当前是否有空闲喷射阀，如果没有，对应缸停喷，下一缸对应segment再判断是否有空闲喷射阀，如果有，执行喷射。
喷射阀3故障治愈，5阀6喷自动切换为6阀6喷。理论最大喷射角度切换为660。先判断当前是否有空闲喷射阀，如果没有，对应缸停喷，下一缸对应segment再判断是否有空闲喷射阀，如果有，执行喷射。
实施例2
本发明的另一典型实施方式中，如图1-图6所示，给出一种天然气喷射阀控制系统。
包括：
总量计算单元，被配置为：获取单个工作循环内燃气喷射总量；
采样控制单元，被配置为:每个工作循环喷射开始时，实时采样获取运行参数，计算当前采样周期的燃气喷射量并喷射；
喷射控制单元，被配置为：依次计算多个采样周期的燃气喷射量并喷射，直至该工作循环内燃气喷射量的累加量等于燃气喷射总量。
总量计算单元在喷射开始前，计算单个工作循环内的燃气喷射总量。
喷射开始时，基于齿周期实时获取运行参数，计算当前齿周期的燃气喷射量。
运行参数包括轨压和转速，基于齿周期实时采集轨压和转速。
可以理解的是，上述天然气喷射阀控制系统的工作方法与实施例1提供的天然气喷射阀控制方法相同，可以参见上述实施例1中的详细描述，这里不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天然气喷射阀控制方法，其特征在于，包括：
获取单个工作循环内燃气喷射总量；
每个工作循环喷射开始时，实时采样获取运行参数，计算当前采样周期的燃气喷射量并喷射；
依次计算多个采样周期的燃气喷射量并喷射，直至该工作循环内燃气喷射量的累加量等于燃气喷射总量。
2.如权利要求1所述的天然气喷射阀控制方法，其特征在于，在喷射开始前，计算单个工作循环内的燃气喷射总量。
3.如权利要求1所述的天然气喷射阀控制方法，其特征在于，喷射开始时，基于齿周期实时获取运行参数，计算当前齿周期的燃气喷射量。
4.如权利要求3所述的天然气喷射阀控制方法，其特征在于，所述运行参数包括轨压和转速，基于齿周期实时采集轨压和转速。
5.如权利要求1所述的天然气喷射阀控制方法，其特征在于，同一工作循环内的采样周期连续分布，以使燃气能够在所需周期内持续喷射。
6.如权利要求1所述的天然气喷射阀控制方法，其特征在于，在多组喷射阀中的部分喷射阀处于故障状态时，控制当前处于正常状态的喷射阀依次循环喷射，满足一个工作循环内的燃气喷射总量需求。
7.一种天然气喷射阀控制系统，其特征在于，包括：
总量计算单元，被配置为：获取单个工作循环内燃气喷射总量；
采样控制单元，被配置为:每个工作循环喷射开始时，实时采样获取运行参数，计算当前采样周期的燃气喷射量并喷射；
喷射控制单元，被配置为：依次计算多个采样周期的燃气喷射量并喷射，直至该工作循环内燃气喷射量的累加量等于燃气喷射总量。
8.如权利要求7所述的天然气喷射阀控制系统，其特征在于，所述总量计算单元在喷射开始前，计算单个工作循环内的燃气喷射总量。
9.如权利要求7所述的天然气喷射阀控制系统，其特征在于，喷射开始时，基于齿周期实时获取运行参数，计算当前齿周期的燃气喷射量。
10.如权利要求9所述的天然气喷射阀控制系统，其特征在于，运行参数包括轨压和转速，基于齿周期实时采集轨压和转速。
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