燃气发动机空燃比的控制方法以及控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种燃气发动机空燃比的控制方法以及控制系统，本发明专利技术技术方案基于当前进气管压力以及当前转速，可以计算喷嘴的当前出口压力，无需单独传感器检测喷嘴出口压力。基于所述当前出口压力以及传感器采集喷嘴的当前入口压力的比值，可以确定燃气的流体状态，从而可以选择与所述流体状态相应的流量特性，计算所述喷嘴的加电时间，以通过所述加电时间，进行空燃比设置。可见，本发明专利技术技术方案可以基于燃气不同流体状态下的流量特性，计算加电时间，从而可以实现较高精度的空燃比。

Control method and control system of air fuel ratio of gas engine

【技术实现步骤摘要】
燃气发动机空燃比的控制方法以及控制系统
本专利技术涉及燃气发动机
，更具体的说，涉及一种燃气发动机空燃比的控制方法以及控制系统。
技术介绍
空燃比是燃气发动机中空气和天然气之间的质量比例，为了使得燃气在发动机中充分燃烧，空燃比需要精确控制，通过控制发动机工作在较好的空燃比，可以使得发动机的尾气排放、动力性能和经济性能最大化。然而，现有技术中，空燃比的控制精度较低。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供了一种燃气发动机空燃比的控制方法以及控制系统，方案如下：一种燃气发动机空燃比的控制方法，包括：根据当前进气管压力以及当前转速，计算喷嘴的当前出口压力；基于所述当前出口压力以及传感器采集的所述喷嘴的当前入口压力的比值，确定燃气的流体状态；基于与所述流体状态相应的流量特性，计算所述喷嘴的加电时间；基于所述加电时间，控制空燃比。优选的，在上述控制方法中，所述当前出口压力的计算方法包括：基于预设的进气管压力与喷嘴出口压力的标定模型，计算所述当前进气管压力以及所述当前转速下的所述当前出口压力。优选的，在上述控制方法中，所述标定模型包括记录有标定值的数据表格，所述当前出口压力的计算方法包括：如果所述标定模型具有与所述当前进气管压力以及所述当前转速均对应的标定值，将所述当前进气管压力以及所述当前转速均对应的标定值关联记录的出口压力标定值作为所述当前出口压力；如果所述标定模型不具有与所述当前进气管压力以及所述当前转速均对应的标定值，对所述当前进气管压力、所述当前转速以及选择的标定值进行加权计算，以获得所述当前出口压力。优选的，在上述控制方法中，设定当前转速为V，当前进气管压力为X，则对应的当前出口压力Y计算公式如下：其中，V1和V2为位于V两端的两个转速标定值，X1和X2为位于X两端的两个进气管压力标定值，Yij为Vi和Xj对应的出口压力标定值，i与j为1或2。优选的，在上述控制方法中，确定燃气流体状态的方法包括：如果所述比值小于设定阈值，为声速喷射；如果所述比值不小于所述设定阈值，为亚声速喷射。优选的，在上述控制方法中，计算所述加电时间的方法包括：如果燃气处于声速喷射状态，基于燃气在声速喷射状态下的流量特性，计算所述加电时间；如果燃气处于亚声速喷射状态，基于燃气在亚声速喷射状态下的流量特性，计算所述加电时间。优选的，在上述控制方法中，还包括：根据所述喷嘴的加电电压、所述喷嘴的当前入口压力与当前出口压力的压差，修正所述喷嘴开启时刻与关闭时刻的燃气流量差值，基于所述燃气流量差值修正所述喷嘴的加电时间。本专利技术还提供了一种燃气发动机空燃比的控制系统，包括：第一计算模块，所述第一计算模块用于根据当前进气管压力以及当前转速，计算喷嘴的当前出口压力；流体状态确定模块，所述流体状态确定模块用于基于所述当前出口压力以及传感器采集的所述喷嘴的当前入口压力的比值，确定燃气的流体状态；第二计算模块，所述第二计算模块用于基于与所述流体状态相应的流量特性，计算所述喷嘴的加电时间；控制模块，所述控制模块用于基于所述加电时间，控制空燃比。优选的，在上述控制系统中，所述第一计算模块用于基于预设的进气管压力与喷嘴出口压力的标定模型，计算所述当前进气管压力以及所述当前转速下的所述当前出口压力。优选的，在上述控制系统中，所述标定模型包括记录有标定值的数据表格，所述第一计算模块计算所述当前出口压力的方法包括：如果所述标定模型具有与所述当前进气管压力以及所述当前转速均对应的标定值，将所述当前进气管压力以及所述当前转速均对应的标定值关联记录的出口压力标定值作为所述当前出口压力，如果所述标定模型不具有与所述当前进气管压力以及所述当前转速均对应的标定值，对所述当前进气管压力、所述当前转速以及选择的标定值进行加权计算，以获得所述当前出口压力。通过上述描述可知，本专利技术技术方案提供的燃气发动机空燃比的控制方法和控制系统中，基于当前进气管压力以及当前转速，可以计算喷嘴的当前出口压力，无需单独传感器检测喷嘴出口压力。基于所述当前出口压力以及传感器采集喷嘴的当前入口压力的比值，可以确定燃气的流体状态，从而可以选择与所述流体状态相应的流量特性，计算所述喷嘴的加电时间，以通过所述加电时间，进行空燃比设置。可见，本专利技术技术方案可以基于燃气不同流体状态下的流量特性，计算加电时间，从而可以实现较高精度的空燃比。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种燃气发动机空燃比的控制方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种燃气流量与喷嘴出口压力和入口压力的曲线图；图3为本专利技术实施例提供的一种控制燃气发动机空燃比的原理示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种发动机空燃比控制系统的结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。现有技术中，对于当量（燃烧1kg燃气恰好需要的空气质量）+高压冷却EGR（废气再循环）燃气发动机，使用燃气喷嘴控制发动机燃气流量时，燃气压力低导致喷嘴流量计算不精确，喷嘴开启时刻和关闭时刻燃气流量不是线性关系，也会导致燃气流量计量不精确。而燃气流量计量不准确，会导致喷嘴加电时间计算不准确，从而导致无法精确控制空燃比。为了解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种燃气发动机空燃比的控制方法以及控制系统，可以通过当前进气管压力以及当前转速，准确计算喷嘴的当前出口压力，从而可以通过喷嘴的当前出口压力以及喷嘴的当前入口压力的比值，确定燃气的流体状态，选择与流体状态相应的流量特性，以计算对应的喷嘴加电时间，可以实现高精度的空燃比。为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。参考图1，图1为本专利技术实施例提供的一种燃气发动机空燃比的控制方法的流程示意图，该控制方法包括：步骤S11：根据当前进气管压力以及当前转速，计算喷嘴的当前出口压力。专利技术人研究发现，当燃气发动机转速一定、进气管压力一定时，燃气发动机的充气效率是固定的，此时的空气流量、EGR流量、燃气流量可以认为也是固定。当混合器结构、燃气管布置一定时，燃气流量一定，喷嘴的出口压力是一定的。即对于同一台燃气发动机而言，同一转速下，同一进气管压力对应同一喷嘴出口压力。故可以根据进气管压力和转速来计算喷嘴的出口压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气发动机空燃比的控制方法，其特征在于，包括：/n根据当前进气管压力以及当前转速，计算喷嘴的当前出口压力；/n基于所述当前出口压力以及传感器采集的所述喷嘴的当前入口压力的比值，确定燃气的流体状态；/n基于与所述流体状态相应的流量特性，计算所述喷嘴的加电时间；/n基于所述加电时间，控制空燃比。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃气发动机空燃比的控制方法，其特征在于，包括：
根据当前进气管压力以及当前转速，计算喷嘴的当前出口压力；
基于所述当前出口压力以及传感器采集的所述喷嘴的当前入口压力的比值，确定燃气的流体状态；
基于与所述流体状态相应的流量特性，计算所述喷嘴的加电时间；
基于所述加电时间，控制空燃比。


2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述当前出口压力的计算方法包括：
基于预设的进气管压力与喷嘴出口压力的标定模型，计算所述当前进气管压力以及所述当前转速下的所述当前出口压力。


3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述标定模型包括记录有标定值的数据表格，所述当前出口压力的计算方法包括：
如果所述标定模型具有与所述当前进气管压力以及所述当前转速均对应的标定值，将所述当前进气管压力以及所述当前转速均对应的标定值关联记录的出口压力标定值作为所述当前出口压力；
如果所述标定模型不具有与所述当前进气管压力以及所述当前转速均对应的标定值，对所述当前进气管压力、所述当前转速以及选择的标定值进行加权计算，以获得所述当前出口压力。


4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，设定当前转速为V，当前进气管压力为X，则对应的当前出口压力Y计算公式如下：



其中，V1和V2为位于V两端的两个转速标定值，X1和X2为位于X两端的两个进气管压力标定值，Yij为Vi和Xj对应的出口压力标定值，i与j为1或2。


5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，确定燃气流体状态的方法包括：
如果所述比值小于设定阈值，为声速喷射；
如果所述比值不小于所述设定阈值，为亚声速喷射。


6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，计算所述加电时...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭旭光，李旺，印志强，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37