CN115387925B - 一种高温环境下提高柴油机性能稳定性的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温环境下提高柴油机性能稳定性的方法及系统，先获取当前中冷后压力P1、当前转速和当前有效输出扭矩；再根据当前转速n1和当前有效输出扭矩，得到标准环境下中冷后压力P2和喷油提前角α2；然后利用公式Δp＝P1‑P2，计算出中冷后压力偏差Δp；根据中冷后压力偏差Δp和当前转速，得到喷油提前角变化值Δα；利用公式α＝α2+Δα，计算出修正后的喷油提前角；根据喷油提前角，调整喷油泵的喷油时刻。可见，本发明在高温环境下，进气量减小，中冷后压力降低时，通过修正喷油提前角，来优化柴油机的燃烧过程，降低环境温度对柴油机性能的影响，提高柴油机性能的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及柴油机技术领域，尤其涉及一种高温环境下提高柴油机性能稳定性的方法及系统。
背景技术
现有柴油机的控制都是基于标准环境进行开发与设计的，比如柴油机预先设定的喷油提前角map图都是基于标准环境进行设置的，因此柴油机在标准环境下才能得到最佳性能状态。当环境温度升高时，空气密度减小，导致柴油机进气量减少，压比降低。柴油机的燃烧滞燃期过程中形成的可燃混合气减少，爆压降低，油耗升高，排温升高，性能劣化，严重影响了柴油机性能的稳定性。
针对上述技术问题，本领域技术人员急需设计一种方法，以提高柴油机在高温环境下性能的稳定性。
发明内容
针对上述不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种高温环境下提高柴油机性能稳定性的方法及系统，在高温环境下，进气量减小，中冷后压力降低时，通过修正喷油提前角，来优化柴油机的燃烧过程，降低环境温度对柴油机性能的影响，提高柴油机性能的稳定性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种高温环境下提高柴油机性能稳定性的方法，包括以下步骤：
S1、获取当前中冷后压力P1、当前转速n1和当前有效输出扭矩T1；
S2、根据当前转速n1和当前有效输出扭矩T1，得到标准环境下对应的中冷后压力P2和喷油提前角α2；
S3、利用公式Δp＝P1-P2，计算出中冷后压力偏差Δp；
S4、根据中冷后压力偏差Δp和当前转速n1，得到对应的喷油提前角变化值Δα；
S5、利用公式α＝α2+Δα，计算出修正后的喷油提前角α；
S6、根据喷油提前角α，调整喷油泵的喷油时刻。
优选方式为，所述S2具体包括：根据当前转速n1和当前有效输出扭矩T1，查找预设定map1图得到对应的中冷后压力P2，查找预设定map2图得到对应的喷油提前角α2。
优选方式为，所述预设定map1图和所述预设定map2图通过以下步骤得到：
在标准环境下，通过万有特性试验，测量转速、中冷后压力、有效输出扭矩和喷油提前角；
根据转速、中冷后压力和有效输出扭矩，得到中冷后压力基于转速和有效输出扭矩的预设定map1图；
根据转速、有效输出扭矩和喷油提前角，得到喷油提前角基于转速和有效输出扭矩的预设定map2图。
优选方式为，所述S4具体包括：根据中冷后压力偏差Δp和当前转速n1，查找预设定map3图得到对应的喷油提前角变化值Δα。
优选方式为，所述预设定map3图通过以下步骤得到：
利用万有特性试验数据，搭建仿真计算模型；
再利用所述仿真计算模型计算模拟出中冷后压力与爆压之间的线性关系，确定中冷后压力每变化1kPa,爆压变化ΔP0；及计算模拟出爆压与喷油提前角之间的线性关系，确定爆压每变化0.1MPa，喷油提前角变化值Δα0；
根据中冷后压力偏差、转速和喷油提前角变化值Δα0，得到喷油提前角变化值基于中冷后压力偏差和转速的预设定map3图。
优选方式为，所述S4还包括以下步骤：
在台架试验阶段，柴油机稳定运行在某一转速下；
改变中冷后压力，基于柴油机最佳性能，得到对应的最佳喷油提前角变化值Δα1和中冷后压力偏差Δp2；
根据转速和中冷后压力偏差Δp2，查找预设定map3图中对应的喷油提前角变化值Δα2；
将喷油提前角变化值Δα2替换为最佳喷油提前角变化值Δα1，以修正预设定map3图。
一种高温环境下提高柴油机性能稳定性的系统，包括电子控制单元及与所述电子控制单元电连接的喷油泵，还包括分别与所述电子控制单元电连接的：测量单元，所述测量单元用于获取当前中冷后压力P1、当前转速n1和当前有效输出扭矩T1；计算单元，所述计算单元用于根据当前转速n1和当前有效输出扭矩T1，得到标准环境下对应的中冷后压力P2和喷油提前角α2，再利用公式Δp＝P1-P2，计算出中冷后压力偏差Δp；修正单元，所述修正单元用于根据中冷后压力偏差Δp和当前转速n1，得到对应的喷油提前角变化值Δα，再利用公式α＝α2+Δα，计算出修正后的喷油提前角α；所述修正单元传输喷油提前角α对应的电信号至所述电子控制单元，所述电子控制单元根据接收的电信号调整喷油泵的喷油时刻。
优选方式为，所述系统还包括与所述电子控制单元电连接的预设定单元；所述预设定单元用于在标准环境下，通过万有特性试验，测量转速、中冷后压力、有效输出扭矩和喷油提前角；根据转速、中冷后压力和有效输出扭矩，得到中冷后压力基于转速和有效输出扭矩的预设定map1图；根据转速、有效输出扭矩和喷油提前角，得到喷油提前角基于转速和有效输出扭矩的预设定map2图；使所述计算单元从预设定map1图得到对应的中冷后压力P2，从预设定map2图得到对应的喷油提前角α2。
优选方式为，所述预设定单元用于利用万有特性试验数据，搭建仿真计算模型；再利用仿真计算模型计算模拟出中冷后压力与爆压之间的线性关系，确定中冷后压力每变化1kPa,爆压变化ΔP0；及计算模拟出爆压与喷油提前角之间的线性关系，确定爆压每变化0.1MPa，喷油提前角变化值Δα0；再根据中冷后压力偏差、转速和喷油提前角变化值Δα0，得到喷油提前角变化值基于中冷后压力偏差和转速的预设定map3图，使所述修正单元从预设定map3图得到对应的喷油提前角变化值Δα。
优选方式为，所述修正单元用于在台架试验阶段，柴油机稳定运行在某一转速下；改变中冷后压力，基于柴油机最佳性能，得到对应的最佳喷油提前角变化值Δα1和中冷后压力偏差Δp2；根据转速和中冷后压力偏差Δp2，查找预设定map3图中对应的喷油提前角变化值Δα2；将喷油提前角变化值Δα2替换为最佳喷油提前角变化值Δα1，以修正预设定map3图。
采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：
由于本发明的高温环境下提高柴油机性能稳定性的方法及系统，包括以下步骤：先获取当前中冷后压力P1、当前转速n1和当前有效输出扭矩T1；再根据当前转速n1和当前有效输出扭矩T1，得到标准环境下对应的中冷后压力P2和喷油提前角α2；利用公式Δp＝P1-P2，计算出中冷后压力偏差Δp；然后根据中冷后压力偏差Δp和当前转速n1，得到对应的喷油提前角变化值Δα；接着利用公式α＝α2+Δα，计算出修正后的喷油提前角α；最后根据喷油提前角α，调整喷油泵的喷油时刻。可见，本发明在高温环境下，进气量减小，中冷后压力降低，通过提前角的修正，优化柴油机的燃烧过程，降低了环境温度对柴油机性能的影响，提高了柴油机性能的稳定性。
附图说明
图1是本发明中高温环境下提高柴油机性能稳定性的方法的流程图；
图2是实施例一中的流程示意图；
图3是本发明中高温环境下提高柴油机性能稳定性的系统的原理框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：
如图1和图2所示，一种高温环境下提高柴油机性能稳定性的方法，应用于实施例二所述的系统，方法包括以下步骤：
步骤S1、获取当前中冷后压力P1、当前转速n1和当前有效输出扭矩T1，可利用设在中冷后的压力传感器来检测中冷后压力，利用转速传感器检测转速，利用油门传感器来检测油门开度，电子控制单元再利用油门开度等来计算出有效输出扭矩；
步骤S2、根据当前转速n1和当前有效输出扭矩T1，得到标准环境下对应的中冷后压力P2和喷油提前角α2；具体地，根据当前转速n1和当前有效输出扭矩T1，查找预设定map1图，得到对应的中冷后压力P2，查找预设定map2图得到对应的喷油提前角α2，其中预设定map1图和预设定map2图均为预先设定。
步骤S3、利用公式Δp＝P1-P2，计算出中冷后压力偏差Δp；
步骤S4、根据中冷后压力偏差Δp和当前转速n1，得到对应的喷油提前角变化值Δα；具体地，根据中冷后压力偏差Δp和当前转速n1，查找预设定map3图，得到对应的喷油提前角变化值Δα，其中预设定map3图为预先设定。
步骤S5、利用公式α＝α2+Δα，计算出修正后的喷油提前角α；
步骤S6、根据喷油提前角α，调整喷油泵的喷油时刻，使柴油机在高温度环境下，进气量减小，中冷后压力降低时，优化喷油提前角，控制保压，改善燃烧，提高柴油机性能的稳定性。
如图2所示，本实施例中预设定map1图和预设定map2图，通过以下步骤得到：
在标准环境下，通过万有特性试验，测量转速、中冷后压力、有效输出扭矩和喷油提前角；其中万有特性：即柴油机主要性能参数之间相互关系的综合特性，再有特性曲线上，可以表示3个活3个以上的性能参数Z间的关系，又称多参数特性曲线。
根据转速、中冷后压力和有效输出扭矩，得到中冷后压力基于转速和有效输出扭矩的预设定map1图；
根据转速、有效输出扭矩和喷油提前角，得到喷油提前角基于转速和有效输出扭矩的预设定map2图。
采用上述方式得到预设定map1图，预设定map1图用来做参考值，实际运行参数偏离这个值得到偏离差，用这个偏离差来进行后续计算。可在柴油机实际运行时，根据实际运行参数，在预设定map2图的基础之上进行修正，以进一步提高运行的可靠性。
如图2所示，本实施例中预设定map3图通过以下步骤得到：
利用万有特性试验数据，搭建仿真计算模型；
再利用仿真计算模型计算模拟出中冷后压力与爆压之间的线性关系，确定中冷后压力每变化1kPa,爆压变化ΔP0；计算模拟出爆压与喷油提前角之间的线性关系，确定爆压每变化0.1MPa，喷油提前角变化值Δα0；
根据中冷后压力偏差、转速和喷油提前角变化值Δα0，得到喷油提前角变化值基于中冷后压力偏差和转速的预设定map3图。
采用仿真计算模型进行预设定，减少了台架修正预设定map3图的时间，提高了效率。
本实施例中在台架阶段，对预设定map3图进行了修正，具体如下：
在台架试验阶段，柴油机稳定运行在某一转速下；
改变中冷后压力，基于柴油机最佳性能，得到对应的最佳喷油提前角变化值Δα1和中冷后压力偏差Δp2；
根据转速和中冷后压力偏差Δp2，查找预设定map3图中对应的喷油提前角变化值Δα2；
将喷油提前角变化值Δα2替换为最佳喷油提前角变化值Δα1，以修正预设定map3图，经过修正的预设定map3图，更好的修正喷油提前角，进一步改善燃烧。
综上，本发明的高温环境下提高柴油机性能稳定性的方法，利用万有特性的试验数据、搭建仿真计算模型和台架验证标定，选取中冷后压力和柴油机转速参数，较为精准地修正喷油提前角，从而控制柴油机的燃烧过程；使柴油机在高温环境下，进气量减小，中冷后压力降低，通过提前角的修正，优化柴油机的燃烧过程，降低了环境温度对柴油机性能的影响，且本发明的方法具有简单易实现，成本低的优势。
实施例二：
如图3所示，一种高温环境下提高柴油机性能稳定性的系统，应用实施例一所述的高温环境下提高柴油机性能稳定性的方法，系统包括电子控制单元，及分别与电子控制单元电连接的喷油泵、测量单元，计算单元，修正单元和预设定单元，电子控制单元可为但不限于STM32系列单片机。
其中，测量单元用于获取当前中冷后压力P1、当前转速n1和当前有效输出扭矩T1；测量单元可包括设在中冷后的压力传感器，用于采集转速的转速传感器，以及用于采集油门开度的油门传感器等。测量单元将当前中冷后压力P1、当前转速n1和当前有效输出扭矩T1转换成对应的电信号，传输至电子控制单元，电子控制单元再将当前转速n1和当前有效输出扭矩T1对应的电信号传输至计算单元。
其中，计算单元用于根据当前转速n1和当前有效输出扭矩T1，得到标准环境下对应的中冷后压力P2和喷油提前角α2，再利用公式Δp＝P1-P2，计算出中冷后压力偏差Δp，将中冷后压力偏差Δp转换成对应的电信号传输至电子控制单元，电子控制单元再传输至修正单元；
其中，修正单元用于根据中冷后压力偏差Δp和当前转速n1，得到喷油提前角变化值Δα，再利用公式α＝α2+Δα，计算出修正后的喷油提前角α；修正单元传输喷油提前角α对应的电信号至电子控制单元，电子控制单元根据接收的电信号，调整喷油泵的喷油时刻，以改善燃烧。
其中，预设定单元用于在标准环境下，通过万有特性试验，测量转速、中冷后压力、有效输出扭矩和喷油提前角；根据转速、中冷后压力和有效输出扭矩，得到中冷后压力基于转速和有效输出扭矩的预设定map1图；根据转速、有效输出扭矩和喷油提前角，得到喷油提前角基于转速和有效输出扭矩的预设定map2图；使计算单元从预设定map1图得到对应的中冷后压力P2，从预设定map2图得到对应的喷油提前角α2。本实施例中预设定单元用于利用万有特性试验数据，搭建仿真计算模型；再利用仿真计算模型计算模拟出中冷后压力与爆压之间的线性关系，确定中冷后压力每变化1kPa,爆压变化ΔP0；及计算模拟出爆压与喷油提前角之间的线性关系，确定爆压每变化0.1MPa，喷油提前角变化值Δα0；根据中冷后压力偏差、转速和喷油提前角变化值Δα0，得到喷油提前角变化值基于中冷后压力偏差和转速的预设定map3图。
本实施例中修正单元还用于在台架试验阶段，柴油机稳定运行在某一转速下；改变中冷后压力，基于柴油机最佳性能，得到对应的最佳喷油提前角变化值Δα1和中冷后压力偏差Δp2；根据转速和中冷后压力偏差Δp2，查找预设定map3图中对应的喷油提前角变化值Δα2；将喷油提前角变化值Δα2替换为最佳喷油提前角变化值Δα1，以修正预设定map3图。
本发明的高温环境下提高柴油机性能稳定性的系统，利用万有特性的试验数据、搭建仿真计算模型和台架验证标定，选取中冷后压力和柴油机转速参数，较为精准地修正喷油提前角，从而控制柴油机的燃烧过程；使柴油机在高温环境下，进气量减小，中冷后压力降低，通过提前角的修正，优化柴油机的燃烧过程，降低了环境温度对柴油机性能的影响，且本发明的方法具有简单易实现，成本低的优势。
以上所述本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同一种高温环境下提高柴油机性能稳定性的方法及系统的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种高温环境下提高柴油机性能稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取当前中冷后压力P1、当前转速n1和当前有效输出扭矩T1；
S2、根据当前转速n1和当前有效输出扭矩T1，得到标准环境下对应的中冷后压力P2和喷油提前角α2；
S3、利用公式Δp＝P1-P2，计算出中冷后压力偏差Δp；
S4、根据中冷后压力偏差Δp和当前转速n1，得到对应的喷油提前角变化值Δα；
S5、利用公式α＝α2+Δα，计算出修正后的喷油提前角α；
S6、根据喷油提前角α，调整喷油泵的喷油时刻；
所述S4具体包括：根据中冷后压力偏差Δp和当前转速n1，查找预设定map3图得到对应的喷油提前角变化值Δα；
所述预设定map3图通过以下步骤得到：
利用万有特性试验数据，搭建仿真计算模型；
再利用所述仿真计算模型计算模拟出中冷后压力与爆压之间的线性关系，确定中冷后压力每变化1kPa,爆压变化ΔP0；及计算模拟出爆压与喷油提前角之间的线性关系，确定爆压每变化0.1MPa，喷油提前角变化值Δα0；
根据中冷后压力偏差、转速和喷油提前角变；
所述S4还包括以下步骤：
在台架试验阶段，柴油机稳定运行在某一转速下；
改变中冷后压力，基于柴油机最佳性能，得到对应的最佳喷油提前角变化值Δα1和中冷后压力偏差Δp2；
根据转速和中冷后压力偏差Δp2，查找预设定map3图中对应的喷油提前角变化值Δα2；
将喷油提前角变化值Δα2替换为最佳喷油提前角变化值Δα1，以修正预设定map3图。
2.根据权利要求1所述的高温环境下提高柴油机性能稳定性的方法，其特征在于，所述S2具体包括：
根据当前转速n1和当前有效输出扭矩T1，查找预设定map1图得到对应的中冷后压力P2，查找预设定map2图得到对应的喷油提前角α2。
3.根据权利要求2所述的高温环境下提高柴油机性能稳定性的方法，其特征在于，所述预设定map1图和所述预设定map2图通过以下步骤得到：
在标准环境下，通过万有特性试验，测量转速、中冷后压力、有效输出扭矩和喷油提前角；
根据转速、中冷后压力和有效输出扭矩，得到中冷后压力基于转速和有效输出扭矩的预设定map1图；
根据转速、有效输出扭矩和喷油提前角，得到喷油提前角基于转速和有效输出扭矩的预设定map2图。
4.一种高温环境下提高柴油机性能稳定性的系统，其特征在于，包括电子控制单元及与所述电子控制单元电连接的喷油泵，还包括分别与所述电子控制单元电连接的：
测量单元，所述测量单元用于获取当前中冷后压力P1、当前转速n1和当前有效输出扭矩T1；
计算单元，所述计算单元用于根据当前转速n1和当前有效输出扭矩T1，得到标准环境下对应的中冷后压力P2和喷油提前角α2，再利用公式Δp＝P1-P2，计算出中冷后压力偏差Δp；
修正单元，所述修正单元用于根据中冷后压力偏差Δp和当前转速n1，得到对应的喷油提前角变化值Δα，再利用公式α＝α2+Δα，计算出修正后的喷油提前角α；
所述修正单元传输喷油提前角α对应的电信号至所述电子控制单元，所述电子控制单元根据接收的电信号调整喷油泵的喷油时刻；
所述系统还包括与所述电子控制单元电连接的预设定单元，所述预设定单元用于利用万有特性试验数据，搭建仿真计算模型；再利用仿真计算模型计算模拟出中冷后压力与爆压之间的线性关系，确定中冷后压力每变化1kPa,爆压变化ΔP0；及计算模拟出爆压与喷油提前角之间的线性关系，确定爆压每变化0.1MPa，喷油提前角变化值Δα0；再根据中冷后压力偏差、转速和喷油提前角变化值Δα0，得到喷油提前角变化值基于中冷后压力偏差和转速的预设定map3图，使所述修正单元从预设定map3图得到对应的喷油提前角变化值Δα；
所述修正单元用于在台架试验阶段，柴油机稳定运行在某一转速下；改变中冷后压力，基于柴油机最佳性能，得到对应的最佳喷油提前角变化值Δα1和中冷后压力偏差Δp2；根据转速和中冷后压力偏差Δp2，查找预设定map3图中对应的喷油提前角变化值Δα2；将喷油提前角变化值Δα2替换为最佳喷油提前角变化值Δα1，以修正预设定map3图。
5.根据权利要求4所述的高温环境下提高柴油机性能稳定性的系统，其特征在于，所述预设定单元用于在标准环境下，通过万有特性试验，测量转速、中冷后压力、有效输出扭矩和喷油提前角；根据转速、中冷后压力和有效输出扭矩，得到中冷后压力基于转速和有效输出扭矩的预设定map1图；根据转速、有效输出扭矩和喷油提前角，得到喷油提前角基于转速和有效输出扭矩的预设定map2图；使所述计算单元从预设定map1图得到对应的中冷后压力P2，从预设定map2图得到对应的喷油提前角α2。
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| CN202211153125.9A CN115387925B (zh) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | 一种高温环境下提高柴油机性能稳定性的方法及系统 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2008309086A (ja) * | 2007-06-15 | 2008-12-25 | Denso Corp | ディーゼル機関の燃料噴射制御装置 |
| CN101988440A (zh) * | 2010-11-02 | 2011-03-23 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 柴油发动机的喷油控制方法 |
| CN108223176A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-06-29 | 中国北方发动机研究所(天津) | 基于电控柴油机的环境参数对喷油提前角的修正补偿方法 |
| CN110284980A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-27 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种基于主喷角度的油量修正方法及装置 |
| CN114876660A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-08-09 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种喷油提前角的修正方法、装置及电子设备 |
-
2022
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2008309086A (ja) * | 2007-06-15 | 2008-12-25 | Denso Corp | ディーゼル機関の燃料噴射制御装置 |
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| CN114876660A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-08-09 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种喷油提前角的修正方法、装置及电子设备 |
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