本实用新型专利技术属于内燃机瞬态工况排放控制技术，具体涉及一种降低柴油机瞬态工况烟度的控制系统及控制方法。它由发动机、空气滤清器、压气机、与压气机同轴相连的涡轮机、进气中冷器、设置在输出轴上的高响应转速传感器和高响应扭矩传感器、设置在气缸体上的缸压传感器，ECU电控单元、电荷放大器、设有CA50计算程序的单片机、设置在发动机飞轮上的曲轴位置传感器组成；基于该系统，以烟度和CA50(柴油燃烧50％质量分数所对应的曲轴转角)为控制目标，采用三段折线加载策略调整供油速率实现加载率的变化。同时实现降低柴油机瞬态工况烟度和提高发动机扭矩响应性，克服了现有技术两者不可兼顾的缺点。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于内燃机瞬态工况排放控制技术，具体涉及一种可实现降低柴油机 瞬态工况烟度的控制系统，及以烟度和CA50(柴油燃烧50%质量分数所对应的曲轴转角） 为控制目标的控制方法。
技术介绍
由于柴油机具有动力性强、可靠性好及热效率高等优势，在车用发动机市场的份 额越来越大，前景可观。但是在实际工作的过程中，车用柴油机大部分时间处于瞬态工况， 尤其在城市路面运行时，转速和负荷变化频繁，大部分排放物即在短期的速度或转矩急剧 变化的瞬态过程产生。随着能源与环境问题的日益严峻及排放法规的日益严苛，有效降低 柴油机瞬态工况下的排放已经成为国内外内燃机工作者亟需解决的科学与工程问题。国内外大量的研宄结果表明：柴油机瞬态工况下，扭矩、CAlO及CA50等核心参数 均发生不同程度的滞后，排放特性特别是烟度及CO排放发生恶化的主要原因是供油、供气 和缸内热力状态等参数响应速率不一致从而导致燃烧边界条件失衡。 解决瞬态工况以上问题主要是通过合理的加载模式、喷油定时或EGR等控制方法 来有效改善转矩响应和排放。目前应用最广泛的直线加载策略在提高转矩响应的同时不可 避免的会造成烟度及CO等的恶化，两者不能兼顾。这是因为瞬态工况下采用直线加载策 略，进气延迟以及缸内温度上升缓慢，而且随着瞬变率的增大，滞后程度越严重，导致燃油 雾化及混合质量差，燃烧与排放性能发生恶化。
技术实现思路
本技术的目的是为克服目前柴油机瞬态工况下扭矩响应滞后和烟度恶化的 缺点，提出一种降低柴油机瞬态工况烟度的控制系统，采用该控制系统，以烟度和CA50为 控制目标，同时实现降低柴油机瞬态工况烟度和提高发动机扭矩响应性的闭环控制。 本技术降低柴油机瞬态工况烟度的控制系统，包括发动机、空气滤清器、压气 机、与压气机同轴相连的涡轮机、进气中冷器、设置在输出轴上的高响应转速传感器和高响 应扭矩传感器、设置在气缸体上的缸压传感器，ECU电控单元、电荷放大器、设有CA50计算 程序的单片机、设置在发动机飞轮上的曲轴位置传感器； 所述的空气滤清器依次通过压气机、进气中冷器与发动机上的进气总管管路连 通，所述的涡轮机与发动机上的排气总管管路连通； 所述的高响应转速传感器和高响应扭矩传感器分别与ECU电控单元通讯连接； 所述的缸压传感器和曲轴位置传感器分别通过电荷放大器与设有CA50计算程序 的单片机通讯连接，设有CA50计算程序的单片机与ECU电控单元通讯连接；ECU电控单元 与发动机的油量调节机构控制连接。 本控制系统的工作机理是： 缸压传感器采集的缸压信号和曲轴位置传感器采集的曲轴位置信号通过电荷放 大器进行处理传入到单片机中，单片机实时计算发动机的CA50并将其传入到ECU电控单元 中。 ECU电控单元既可以通过高响应转速传感器、高响应扭矩传感器采集的转速和扭 矩信号来判断发动机所处工况，又可以判断烟度、CA50的目标值与瞬时值的差值，进而通过 设定方案调整发动机瞬态供油速率。 本技术与现有技术相比具有以下优点和有益效果： 1.以烟度和CA50为控制目标，利用闭环控制反馈系统对柴油机瞬态工况性能进 行优化，可以减小由于发动机的制造和装配等差异对发动机造成的影响。 2.进气延迟对于发动机扭矩响应、CAlO和CA50等性能参数影响较大，第一段加载 过程可以采用较大的加载率，可以提高发动机加速响应性，有效地提高涡轮增压器瞬变初 期获得的能量，改善进气延迟程度。 3.缸内热力状态响应滞后对于燃油雾化和混合影响较大，第二段加载过程保持加 载速率不变，可以有效提高缸内热力状态，缩小滞后程度，改善发动机的排放。 4.第三段加载过程（即中、高负荷工况）以烟度为控制目标，可以有效的控制发动 机的烟度排放峰值； 5.本技术适合各种柴油机，能够实现同时提高发动机的扭矩响应性和降低烟 度排放的目的。【附图说明】 图1是本技术降低柴油机瞬态工况烟度的控制系统结构示意图； 图2为柴油机瞬态工况加载策略控制方法流程图。【具体实施方式】 下面结合附图及实施例对本技术作进一步详细说明。 实施例1 参照图1，一种降低柴油机瞬态工况烟度的控制系统，包括发动机1、空气滤清器 2、压气机3、与压气机3同轴相连的涡轮机7、进气中冷器4、设置在输出轴上的高响应转速 传感器8和高响应扭矩传感器9、设置在气缸体上的缸压传感器10, ECU电控单元11、电荷 放大器12、设有CA50计算程序的单片机13、设置在发动机飞轮上的曲轴位置传感器14 ; 所述的空气滤清器2依次通过压气机3、进气中冷器4与发动机1上的进气总管5 管路连通，所述的涡轮机7与发动机1上的排气总管6管路连通； 所述的高响应转速传感器8和高响应扭矩传感器9分别与E⑶电控单元11通讯 连接； 所述的缸压传感器10和曲轴位置传感器14分别通过电荷放大器12与设有CA50 计算程序的单片机13通讯连接，设有CA50计算程序的单片机13与ECU电控单元11通讯 连接；ECU电控单元与发动机的油量调节机构控制连接。 本技术控制系统的闭环控制方法，是以烟度和CA50(柴油燃烧50%质量分 数所对应的曲轴转角）为控制目标，采用三段折线加载策略调整供油速率实现加载率的变 化，包括以下步骤：（参照图2) I)、首先根据发动机开发需求，在ECU电控单元11中设置烟度目标值和各工况 CA50目标值；2)、ECU电控单元11通过高响应扭矩传感器9采集发动机扭矩信号，并根据加载 率计算公式（1)计算发动机的初始加载率，并以此加载率对发动机进行第一段加载，【主权项】1. 一种降低柴油机瞬态工况烟度的控制系统，包括发动机（I)、空气滤清器（2)、压气 机（3)、与压气机（3)同轴相连的涡轮机（7)、进气中冷器（4)、设置在输出轴上的高响应转 速传感器（8)和高响应扭矩传感器（9)、设置在气缸体上的缸压传感器（10)，ECU电控单元 (11)、电荷放大器（12)、设有CA50计算程序的单片机（13)、设置在发动机飞轮上的曲轴位 置传感器（14);其特征在于： 所述的空气滤清器（2)依次通过压气机（3)、进气中冷器（4)与发动机（1)上的进气总 管（5)管路连通，所述的涡轮机（7)与发动机（1)上的排气总管（6)管路连通； 所述的高响应转速传感器（8)和高响应扭矩传感器（9)分别与ECU电控单元（11)通 讯连接； 所述的缸压传感器（10)和曲轴位置传感器（14)分别通过电荷放大器（12)与设有CA50计算程序的单片机（13)通讯连接，设有CA50计算程序的单片机（13)与ECU电控单元 (11)通讯连接；ECU电控单元（11)与发动机⑴的油量调节机构控制连接。【专利摘要】本技术属于内燃机瞬态工况排放控制技术，具体涉及一种降低柴油机瞬态工况烟度的控制系统及控制方法。它由发动机、空气滤清器、压气机、与压气机同轴相连的涡轮机、进气中冷器、设置在输出轴上的高响应转速传感器和高响应扭矩传感器、设置在气缸体上的缸压传感器，ECU电控单元、电荷放大器、设有CA50计算程序的单片机、设置在发动机飞轮上的曲轴位置传感器组成；基于该系统，以烟度和CA50(柴油燃烧50％质量分数所对应的曲轴转角)为控制目标，采用三段折线加载策略调本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种降低柴油机瞬态工况烟度的控制系统，包括发动机(1)、空气滤清器(2)、压气机(3)、与压气机(3)同轴相连的涡轮机(7)、进气中冷器(4)、设置在输出轴上的高响应转速传感器(8)和高响应扭矩传感器(9)、设置在气缸体上的缸压传感器(10)，ECU电控单元(11)、电荷放大器(12)、设有CA50计算程序的单片机(13)、设置在发动机飞轮上的曲轴位置传感器(14)；其特征在于：所述的空气滤清器(2)依次通过压气机(3)、进气中冷器(4)与发动机(1)上的进气总管(5)管路连通，所述的涡轮机(7)与发动机(1)上的排气总管(6)管路连通；所述的高响应转速传感器(8)和高响应扭矩传感器(9)分别与ECU电控单元(11)通讯连接；所述的缸压传感器(10)和曲轴位置传感器(14)分别通过电荷放大器(12)与设有CA50计算程序的单片机(13)通讯连接，设有CA50计算程序的单片机(13)与ECU电控单元(11)通讯连接；ECU电控单元(11)与发动机(1)的油量调节机构控制连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠长，丁云龙，田径，许允，张龙平，韩恒，牛吉祥，亓升林，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。