一种适用于低速柴油机调速单元的全工况范围内的转速计算方法技术

一种适用于低速柴油机调速单元的全工况范围内的转速计算方法涉及柴油机的电子控制领域，具体涉及一种适用于低速柴油机调速单元的全工况范围内的转速计算方法。包括以下步骤：(1)在起动空气运行阶段，然后对最新的M个齿的转速脉冲周期进行平均滤波，并求瞬时转速；(2)在起动空气向起动成功过渡阶段，对当前气缸j的X个转速脉冲进行防脉冲干扰滤波处理，并计算每缸平均转速；(3)在起动成功后正常运行阶段，对当前气缸i的Y个转速脉冲进行防脉冲干扰滤波处理，接着对所有N个气缸的转速脉冲均值进行滑动平均值滤波并计算平均转速。各阶段采用不同的转速计算方法测量准确、抗干扰能力强，使柴油机在起动过程中节约起动时间。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于低速柴油机调速单元的全工况范围内的转速计算方法
本专利技术涉及柴油机的电子控制领域，具体涉及一种适用于低速柴油机调速单元的全工况范围内的转速计算方法。
技术介绍
柴油机是目前世界上船舶使用最为普遍的动力装置，尤其是低速大功率柴油机由于其单机功率大、经济性好、可靠性高等特点，在大中型民用船舶上得到普遍应用。由于船用低速柴油机组成结构复杂，整机庞大，传感器众多，且传感器的分布范围广。单个控制器一方面资源有限，另一方面处理能力有限，不能满足控制要求，因此需要采用多个控制器通过总线互联组成网络分布式的控制方式进行整机控制。本专利技术所述的调速单元就是网络分布式低速柴油机控制系统中诸多控制单元中的一个，本专利技术针对低速柴油机的调速单元提出一种转速计算方法。低速柴油机与常规柴油机在结构上不同。因此，控制上不同于常规柴油机。比如常规柴油机在起动过程，由起动电机带动到一定转速，达到发火转速200r/min左右后撤去电机，然后通过控制燃油喷射并燃烧做功使发动机成功起动；而低速柴油机由于结构庞大，系统惯性大，不能采用起动电机，一般是通过对各气缸按一定的次序通入压缩空气推动低速柴油机，到达发火转速10-20r/min后进行燃油喷射，燃烧做功使柴油机自行运转，实现起动。低速柴油机的发火转速相对于常规中高速柴油机低了一个数量级，必然会在起动过程中对转速的处理上有所不同。另外，低速柴油机其测速齿盘机构和一般的柴油机也不同，常规柴油机通常使用缺齿的曲轴齿盘和多齿的凸轮轴齿盘，而低速柴油机则通常使用具有比常规柴油机齿数多的曲轴齿盘和上下、止点信号，导致其在与转速相关的量的获取上也与一般的柴油机不同。因此，针对低速机的转速计算也需要合适的方法。再次，低速柴油机的调速单元并不需要引入上、下止点等喷油定时，排气定时信号，因为对应的气缸控制单元会完成燃油喷射和排气定时等功能的控制。这种控制结构也会导致调速单元的转速计算与一般的柴油机不同。目前，没有论文或专利研究公开针对低速柴油机调速单元的转速计算方法，也没有关于低速柴油机起动过程的转速计算的相关内容。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供测量准确、抗干扰能力强的一种适用于低速柴油机调速单元的全工况范围内的转速计算方法。一种适用于低速柴油机调速单元的全工况范围内的转速计算方法，包括以下步骤：(1)在起动空气运行阶段，首先根据当前转速求本阶段用于计算瞬时转速的齿的个数M，进一步，在柴油机转速脉冲序列中连续取最新的M个齿的转速脉冲周期，然后对最新的M个齿的转速脉冲周期进行防脉冲干扰的平均滤波，并得出当前曲轴转过M个齿的平均时间之后求解起动空气运行阶段瞬时转速(2)在起动空气向起动成功过渡阶段，首先在当前气缸最后一个齿的脉冲值测量完成后，对当前气缸j的X个转速脉冲进行防脉冲干扰滤波处理，并得到当前气缸j转过的平均总时间进一步计算起动空气向起动成功过渡阶段每缸平均转速(3)在起动成功后正常运行阶段，首先在当前气缸i最后一个齿的脉冲值测量完成后，对当前气缸i的Y个转速脉冲进行防脉冲干扰滤波处理，并得到当前气缸i转过的平均总时间TiNow，接着对柴油机所有N个气缸的转速脉冲均值进行滑动平均值滤波，得到低速柴油机曲轴转过一整周总时间之后计算正常运行阶段循环平均转速所述步骤(1)中，根据公式计算起动空气运行阶段瞬时转速其中α是上次计算出的占本次参与瞬时转速计算的权值，β是本次计算出的占本次参与瞬时转速计算的权值，且α+β＝1，是第一比例因子，是第二比例因子，是当前曲轴转过M个齿的平均时间,是上一次曲轴转过M个齿的平均时间。所述步骤(1)中，M＝M0+(M1-M0)·v/v1，其中M为本阶段用于计算瞬时转速的齿的个数，M0是低速柴油机转速为零时齿的个数，M1是柴油机到发火转速v1时齿的个数，v1是发火转速，v是柴油机实测转速。所述步骤(2)中，利用公式计算起动空气向起动成功过渡阶段每缸平均转速其中K”是转速脉冲周期与转速进行转化时的第二常数，是当前气缸j转过对应气缸角度的平均总时间。所述步骤(3)中，根据公式对柴油机所有N个气缸的转速脉冲均值进行滑动平均值滤波，得到低速柴油机曲轴转过一整周总时间其中TiNow是当前气缸i转过的平均总时间，TiEx是当前气缸i上一次转过的平均总时间,是前一次转速计算时曲轴转过一周的总时间。所述步骤(3)中，利用公式计算正常运行阶段循环平均转速K'是转速脉冲周期与转速进行转化时的第一常数，是低速柴油机曲轴转过一整周总时间。所述步骤(2)和步骤(3)中，所述的气缸是人为对齿盘上的齿序根据具体气缸数以均等原则进行划分，得到的体现在齿盘齿数区间上的气缸的一种区分。所述步骤(3)中，结合了防脉冲干扰滤波和滑动平均值滤波，每次只对当前气缸内Y个转速脉冲进行防脉冲干扰滤波，得到的是当前气缸转过对应气缸角度的平均时间TiNow，对所述的连续N个气缸转过对应气缸角度的平均时间进行滑动平均值滤波，得到的是曲轴转过一整圈的总时间本专利技术的有益效果在于：各阶段采用不同的转速计算方法，使得在各阶段都能得到更适合于调速单元进行低柴油机控制的转速计算值。在计算过程中采用合适的滤波方法，提高了抗干扰能力。在低速柴油机的调速控制过程中，各阶段都能得到更适合于调速单元进行低柴油机控制的转速计算值，在起动过程中节约起动时间。附图说明图1全工况范围的计算流程图2本专利技术提供的一种低速柴油机转速计算方法的实施例流程图图3空气运行阶段转速计算流程图4起动成功后正常运行阶段转速计算流程图5起动空气向起动成功过渡阶段转速计算流程图6低速柴油机运行过程的转速示意图具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述。图6中，n1为开始喷油转速，n2为进闭环转速，n3为怠速转速，Ⅰ为起动空气阶段，Ⅱ为起动空气向起动成功过渡阶段，Ⅲ为起动成功后正常运行阶段。根据低速机的特点，将转速计算方法在全工况范围内划分为三个阶段：起动空气阶段、起动空气向起动成功过渡阶段、起动成功后正常运行阶段。如图6所示。表1名义气缸划分示例介绍如下(如图6所示)：(1)起动空气阶段起动空气阶段需要考虑的问题是：希望低速柴油机快速起动。此阶段应该选用瞬时转速，提供快速的控制依据。但是，也不能选取单个齿进行瞬时转速的计算，误差可能会很大。如果采用多个齿的或者循环平均转速，则起动过程的持续时间至少会多余起动初期时低速柴油机曲轴转动一整周的时间。为了说明这种现象，特举例说明如下：假设低速柴油机转速从0r/min加速到发火转速10r/min，取其平均转速取为5r/min，则曲轴转过第一周的时间为20s，即等待低速柴油机转动一周需要的时间为20s。即利用循环平均转速作为控制依据使得柴油机的起动时间至少延长了20s。更何况这段时间内的前期，由于没有对转速进行计算，默认的转速是0或者其他的定值，控制量的输出也不能反应实际的需要。另外，起动过程中利用每循环转速不是控制器需要的最佳转速，因为起动过程的首要要求是快速起动，兼顾稳定，而循环平均转速反应的是一整个发动机工作循环内的总效果。(2)起动空气向起动成功过渡阶段这一阶段，低速柴油机的调速单元需要保证发动机在由空气推动到燃油燃烧做功推动过渡时不熄火，避免起动失败。此时的转速应该体现每一缸喷油后发动机的转速变化，这样才能及时纠正下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于低速柴油机调速单元的全工况范围内的转速计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在起动空气运行阶段，首先根据当前转速求本阶段用于计算瞬时转速的齿的个数M，进一步，在柴油机转速脉冲序列中连续取最新的M个齿的转速脉冲周期，然后对最新的M个齿的转速脉冲周期进行防脉冲干扰的平均滤波，并得出当前曲轴转过M个齿的平均时间

【技术特征摘要】
1.一种适用于低速柴油机调速单元的全工况范围内的转速计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在起动空气运行阶段，首先根据当前转速求本阶段用于计算瞬时转速的齿的个数M，进一步，在柴油机转速脉冲序列中连续取最新的M个齿的转速脉冲周期，然后对最新的M个齿的转速脉冲周期进行防脉冲干扰的平均滤波，并得出当前曲轴转过M个齿的平均时间之后求解起动空气运行阶段瞬时转速(2)在起动空气向起动成功过渡阶段，首先在当前气缸最后一个齿的脉冲值测量完成后，对当前气缸j的X个转速脉冲进行防脉冲干扰滤波处理，并得到当前气缸j转过的平均总时间进一步计算起动空气向起动成功过渡阶段每缸平均转速(3)在起动成功后正常运行阶段，首先在当前气缸i最后一个齿的脉冲值测量完成后，对当前气缸i的Y个转速脉冲进行防脉冲干扰滤波处理，并得到当前气缸i转过的平均总时间接着对柴油机所有N个气缸的转速脉冲均值进行滑动平均值滤波，得到低速柴油机曲轴转过一整周总时间之后计算正常运行阶段循环平均转速2.根据权利要求1所述的一种适用于低速柴油机调速单元的全工况范围内的转速计算方法，其特征在于：所述步骤(1)中，根据公式计算起动空气运行阶段瞬时转速其中α是上次计算出的占本次参与瞬时转速计算的权值，β是本次计算出的占本次参与瞬时转速计算的权值，且α+β＝1，是第一比例因子，是第二比例因子，是当前曲轴转过M个齿的平均时间,是上一次曲轴转过M个齿的平均时间。3.根据权利要求1所述的一种适用于低速柴油机调速单元的全工况范围内的转速计算方法，其特征在于：所述步骤(1)中，M＝M0+(M1-M0)·v/v1，其中M为本阶段用于计算瞬时转速的齿的个数，M0是低速柴油机转速为零时齿的个数，M1是柴油机到发火转...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学民，杨云龙，王润芝，刘羽飞，付文杰，冯春悦，王忠巍，马修真，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23