本发明专利技术提供了一种双燃料发动机甲醇压力调节系统及其控制方法，甲醇压力调节系统包括ECU、壳体、第一压力传感器、回醇管和阀体组件，ECU中设有AD转换模块、醇压调节算法模块、回醇量计算模块、占空比计算模块以及回醇口面积控制模块，醇压调节算法模块将压差偏差值与设定值进行对比，回醇量计算模块通过计算出第i次控制时目标需求回醇量，占空比计算模块经过运算，得到第i次控制的PWM波目标所需占空比；回醇口面积控制模块将占空比输给电磁线圈，控制阀体移动，进而控制回醇口面积，达到控制回醇量、保证喷醇压力的目的。本发明专利技术延长压力调节器的使用寿命、精准快速地调节甲醇压力，同时对环境噪声污染小。
【技术实现步骤摘要】
一种双燃料发动机甲醇压力调节系统及其控制方法
本专利技术属于双燃料发动机电子控制领域，具体涉及一种双燃料发动机甲醇压力调节系统及其控制方法。
技术介绍
近年来，我国汽车保有量持续高速增长，使得石油消耗量稳步提升，石油问题日益严峻。同时内燃机排放法规逐步严格，逐步迈入国六阶段，目前是世界范围内最严苛的法规。使用甲醇作为柴油的代用燃料是应对这一系列问题的有效手段。甲醇柴油双燃料发动机可以有效降低柴油机碳烟和NOx的排放，减少石油的消耗。目前的甲醇柴油双燃料发动机，对甲醇喷射压力的控制多采用传统机械式的燃油压力调节器。压力调节器内部有一个弹性膜片，膜片将调节器分隔为上弹簧室和下燃油室。当燃油室油压高过弹簧压力与真空气体压力的合力时，膜片向上拱曲，调节器阀门打开，部分燃油从球阀经回油口流回油箱，使燃油压力降低；当压力低过标准值时，弹簧会下压膜片将球阀关闭，停止回油，从而控制喷醇压力恒定不变。这样的不足之处在于：(1)甲醇对橡胶的腐蚀性很强，约为汽油的三倍，会导致膜片的快速腐蚀和破坏，极大缩短使用寿命。实验表明，橡胶膜片浸泡在甲醇内一个月后体积变化率为26.6％，质量变化为16.8％。参照《燃油用橡胶密封圈胶料》GB7527-87，未达到国家标准。(2)单纯依靠弹簧弹力机械式控制阀体，响应时间在1s以上，响应速度慢、灵敏度低，无法实现对喷醇量的快速调节。(3)弹簧的弹力随工作环境温度而改变。发动机燃油温度范围为0℃～60℃，60度的温度变化范围会使弹簧弹力变化较大，导致压力调节不稳定，无法精准达到预期喷醇压力。(4)球阀与回油口的接触为金属碰撞，当高频地开启关闭时会产生震动和噪声。球阀开关频率为5～10Hz，这样的高频撞击造成的噪音在90dB以上，对环境造成噪声污染。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种双燃料发动机甲醇压力调节系统及其控制方法，精准快速地调节甲醇压力，同时延长压力调节器的使用寿命、对环境噪声污染小。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种双燃料发动机甲醇压力调节系统，包括ECU、壳体、第一压力传感器、回醇管和阀体组件；第一压力传感器和阀体组件位于壳体内部，回醇管固定在壳体出口处；所述阀体组件包括阀座、电磁线圈、弹簧、阀体和衔铁，阀座固定在壳体内壁上，电磁线圈和弹簧封装在阀座内部，弹簧一端顶住壳体内壁，另一端顶住阀体尾端，阀体上固定衔铁；阀体前端与回醇管管口过度配合；所述回醇管管口横截面为矩形；还包括安装在发动机进气歧管内的第二压力传感器；所述ECU中设有AD转换模块、醇压调节算法模块、回醇量计算模块、占空比计算模块以及回醇口面积控制模块；醇压调节算法模块先根据发动机转速和负荷查询标定的压差脉谱，得到目标压差Pti，再将第i次控制实际压差Pi与目标压差Pti进行做差，得到压差偏差值Ei，最后将压差偏差值Ei与设定值E0进行对比；回醇量计算模块通过Ei计算出第i次控制时回醇管4目标需求回醇量Fi；占空比计算模块根据Fi查询回醇量-电流脉谱图，得到目标控制电流Ii，再根据目标控制电流Ii计算出第i次控制的PWM波目标所需占空比Di；回醇口面积控制模块将所述Di输给电磁线圈。优选地，所述壳体入口与甲醇管路连接，所述回醇管末端与醇箱连通。优选地，所述第一压力传感器与壳体的接触部分用密封圈进行密封。优选地，所述压力传感器采用电容式压力传感器或者压电晶体式传感器。优选地，所述壳体、阀体和回醇管的材料采用304不锈钢。一种双燃料发动机甲醇压力调节系统的控制方法，包括如下步骤：步骤(1)，第一压力传感器测量壳体内的甲醇压力P2，第二压力传感器测量进气压力P1，均传输给ECU，获取第i次控制的实际压差Pi，Pi＝P2-P1；步骤(2)，醇压调节算法模块根据此刻采集的发动机转速和负荷，查询标定的压差脉谱，得到目标压差Pti；步骤(3)，醇压调节算法模块由所述实际压差Pi和目标压差Pti差，得到压差偏差值Ei；步骤(4)，醇压调节算法模块将压差偏差值Ei与预设值E0比较，若Ei≥E0，执行步骤(5)，若Ei＜E0，执行步骤(8)；步骤(5)，回醇量计算模块通过Ei计算出第i次控制时回醇管目标需求回醇量Fi；步骤(6)，占空比计算模块根据所述回醇量Fi查询回醇量-电流脉谱图得到目标控制电流Ii，再根据目标控制电流Ii计算出第i次控制的PWM波目标所需占空比Di；步骤(7)，将占空比计算模块输出的占空比Di，输入电磁线圈，控制阀体移动，进而控制回醇口面积Si；步骤(8)，第i次控制输出的PWM波目标所需占空比Di＝Di-1，ECU输出占空比信号到电磁线圈，控制阀体移动，进而控制回醇口面积Si；步骤(9)，当i<N时，i＝i+1，跳转至步骤(1)，直到i＝N或者ECU接收到停止命令，结束循环；其中，1≤i≤N，N为总控制次数。进一步，所述压差脉谱、回醇量-电流脉谱图均通过台架标定得到。进一步，所述回醇量Fi＝K1i*(Ei-Ei-1)+K2i*Ei+K3i*(Ei-2Ei-1+Ei-2)，其中，Ei表示第i次控制的压差偏差值；Ei-1表示第i-1次控制的压差偏差值；Ei-2表示第i-2次控制的压差偏差值；当i＝1时，Ei-1和Ei-2的值设定为0，当i＝2时，Ei-2的值设定为0；K1i为第i次控制的第一控制系数；K2i为第i次控制的第二控制系数；K3i为第i次控制的第三控制系数；K1i、K2i、K3i分别根据发动机转速和实际压差组成的系数Map表查询得到，系数Map表通过试验标定完成。进一步，所述占空比其中为第i次控制的最大驱动电流，U为电磁线圈的供电电压，Ri0为第i次控制的电磁线圈内阻值。进一步，所述回醇口面积Si与阀体和回醇口重合部分的长度xi之间的关系为：Si＝b*(a-xi)，其中a为回醇口矩形内壁的长，b为回醇管矩形内壁的宽，i为PWM波占空比通过电磁线圈控制阀体的次数。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术移除了燃油压力调节器的空气室，无需通过橡胶膜片分隔空气和甲醇，避免了橡胶膜片易被甲醇腐蚀的问题，将压力调节器的使用寿命延长了5倍以上。(2)传统机械式的燃油压力调节器响应时间在1s以上，最长可达5s；本专利技术提出的电控式压力调节器，阀体的工作频率可达到50Hz，将响应时间缩短为20ms，响应速度为传统压力调节器的50倍以上，实现了醇压的精准控制和快速调节。(3)本专利技术提出了一种双燃料发动机甲醇压力调节系统的控制方法，将PID控制和回醇口面积控制结合起来，兼具准确性和鲁棒性，避免了传统压力调节器弹簧弹力随温度变化的缺点，使喷醇压力不受温度等外界因素影响；此外，PID控制可将误差降到0.5％以下，极大提高了甲醇压力调节系统的准确性和稳定性。(4)本专利技术通过阀体的左右移动改变回醇口面积的大小达到控制回醇量，避免了传统的压力调节器通过球阀与回油口的相互碰撞产生的金属碰撞噪声；电磁阀的工作噪声仅本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双燃料发动机甲醇压力调节系统，其特征在于，包括ECU、壳体(1)、第一压力传感器(3)、回醇管(4)和阀体组件；第一压力传感器(3)和阀体组件位于壳体(1)内部，回醇管(4)固定在壳体(1)出口处；/n所述阀体组件包括阀座(5)、电磁线圈(6)、弹簧(7)、阀体(8)和衔铁(9)，阀座(5)固定在壳体(1)内壁上，电磁线圈(6)和弹簧(7)封装在阀座(5)内部，弹簧(7)一端顶住壳体(1)内壁，另一端顶住阀体(8)尾端，阀体(8)上固定衔铁(9)；阀体(8)前端与回醇管(4)管口过度配合；所述回醇管(4)管口横截面为矩形；/n还包括安装在发动机进气歧管内的第二压力传感器；/n所述ECU中设有AD转换模块、醇压调节算法模块、回醇量计算模块、占空比计算模块以及回醇口面积控制模块；醇压调节算法模块先根据发动机转速和负荷查询标定的压差脉谱，得到目标压差P
【技术特征摘要】
1.一种双燃料发动机甲醇压力调节系统，其特征在于，包括ECU、壳体(1)、第一压力传感器(3)、回醇管(4)和阀体组件；第一压力传感器(3)和阀体组件位于壳体(1)内部，回醇管(4)固定在壳体(1)出口处；
所述阀体组件包括阀座(5)、电磁线圈(6)、弹簧(7)、阀体(8)和衔铁(9)，阀座(5)固定在壳体(1)内壁上，电磁线圈(6)和弹簧(7)封装在阀座(5)内部，弹簧(7)一端顶住壳体(1)内壁，另一端顶住阀体(8)尾端，阀体(8)上固定衔铁(9)；阀体(8)前端与回醇管(4)管口过度配合；所述回醇管(4)管口横截面为矩形；
还包括安装在发动机进气歧管内的第二压力传感器；
所述ECU中设有AD转换模块、醇压调节算法模块、回醇量计算模块、占空比计算模块以及回醇口面积控制模块；醇压调节算法模块先根据发动机转速和负荷查询标定的压差脉谱，得到目标压差Pti，再将第i次控制实际压差Pi与目标压差Pti进行做差，得到压差偏差值Ei，最后将所述Ei与设定值E0进行对比；回醇量计算模块通过Ei计算出第i次控制时回醇管4目标需求回醇量Fi；占空比计算模块根据所述Fi查询回醇量-电流脉谱图，得到目标控制电流Ii，再根据所述Ii计算出第i次控制的PWM波目标所需占空比Di；回醇口面积控制模块将所述Di输给电磁线圈(6)。
2.根据权利要求1所述的双燃料发动机甲醇压力调节系统，其特征在于，所述壳体(1)入口与甲醇管路连接，所述回醇管(4)末端与醇箱连通。
3.根据权利要求1所述的双燃料发动机甲醇压力调节系统，其特征在于，所述第一压力传感器(3)与壳体(1)的接触部分用密封圈(2)进行密封。
4.根据权利要求1所述的双燃料发动机甲醇压力调节系统，其特征在于，所述压力传感器采用电容式压力传感器或者压电晶体式传感器。
5.根据权利要求1-4任一项所述的双燃料发动机甲醇压力调节系统，其特征在于，所述壳体(1)、阀体(8)和回醇管(4)的材料采用304不锈钢。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的双燃料发动机甲醇压力调节系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)，第一压力传感器(3)测量壳体(1)内的甲醇压力P2，第二压力传感器测量进气压力P1，均传输给ECU，获取第i次控制的实际压差Pi，Pi＝P2-P1；
步骤(2)，醇压调节算法模块根据此刻采集的发动机转速和负荷，查询标定的压差脉谱，得到目标压差Pti；
【专利技术属性】
技术研发人员：李捷辉，王涯鑫，房晟，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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