一种识别喷气持续期的发动机闭环控制方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术公开一种识别喷气持续期的发动机闭环控制方法、系统及介质，涉及发动机闭环控制领域，方法包括：获取燃料喷射器的高压燃气管内的压力信号，并基于所述压力信号确定所述燃料喷射器的喷气开启时刻和喷气结束时刻；基于所述喷气开启时刻和所述喷气结束时刻确定喷气持续期；将所述压力信号和所述喷气持续期输入到神经网络模型中，得出喷气量预测数据；基于所述喷气量预测数据和目标喷气量应用模糊PID控制算法，得出满足所述目标喷气量的喷气脉宽信号；基于所述喷气脉宽信号控制所述燃料喷射器进行喷气操作。相比于传统开环控制方法，本发明专利技术能够实现喷气量的在线反馈，喷气量控制更准确。控制更准确。控制更准确。

【技术实现步骤摘要】
一种识别喷气持续期的发动机闭环控制方法、系统及介质


[0001]本专利技术涉及发动机闭环控制领域，特别是涉及一种在线识别喷气持续期的高压直喷发动机闭环控制方法、系统及介质。

技术介绍

[0002]高压直喷技术(HPDI)是现代天然气发动机最重要的技术之一。其工作原理是在压缩冲程后期，向气缸内注入少量柴油行程火核，起到点燃后注入缸内的高压天然气，形成预混燃烧和扩散燃烧并存，并以扩散燃烧主导的方式。HPDI天然气发动机缸内燃烧模式是由扩散燃烧主导，能够进一步提高功率和热效率。
[0003]目前最先进的双燃料喷射系统采用双燃料喷射器，这种结构能够实现柴油和天然气的同轴交错注射，能够保证天然气与柴油火焰接触面积和燃烧做功的稳定性。双燃料通过喷射器先后喷入气缸，喷射过程涉及喷射压力，喷射正时，双燃料注射间隔，以及引燃柴油喷射量和主燃料天然气注入量等多种喷射参数。研究人员分析了先导柴油对天然气注入特性的影响机制。喷气特性会明显被先导柴油注射引起的压力波动影响，这种影响受到液压气动
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电磁的多物理场影响，很难通过发动机标定或者经验公式确定。这一影响会使发动机基于线下测试获取喷气量MAP的开环控制策略很难实现精确控制，并且开环控制策略无法适应复杂环境的变化。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种识别喷气持续期的发动机闭环控制方法、系统及介质，解决了基于MAP标定的喷气量开环控制方法不准确的难题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种识别喷气持续期的发动机闭环控制方法，所述方法包括：
[0007]获取燃料喷射器的高压燃气管内的压力信号，并基于所述压力信号确定所述燃料喷射器的喷气开启时刻和喷气结束时刻；
[0008]基于所述喷气开启时刻和所述喷气结束时刻确定喷气持续期；
[0009]将所述压力信号和所述喷气持续期输入到神经网络模型中，得出喷气量预测数据；
[0010]基于所述喷气量预测数据和目标喷气量应用模糊PID控制算法，得出满足所述目标喷气量的喷气脉宽信号；
[0011]基于所述喷气脉宽信号控制所述燃料喷射器进行喷气操作。
[0012]可选的，基于所述压力信号确定所述燃料喷射器的喷气开启时刻和喷气结束时刻，具体包括：
[0013]利用快速傅里叶变化对所述压力信号进行逐段时频分析得出非平稳信号在不同时间区间内的频率变化情况；
[0014]基于所述频率变化情况确定信号的能量密度谱；
[0015]基于所述信号的能量密度谱确定信号能量；
[0016]基于所述信号能量计算瞬态平均频率；
[0017]基于所述瞬态平均频率确定所述喷气开启时刻和所述喷气结束时刻。
[0018]可选的，基于所述喷气量预测数据和目标喷气量应用模糊PID控制算法，得出满足所述目标喷气量的喷气脉宽信号，具体包括：
[0019]根据所述喷气量预测数据和所述目标喷气量确定喷气量差值；
[0020]将所述喷气量差值输入至模糊控制器中，得出PID控制器的比例系数增量、积分系数增量和微分系数增量；
[0021]根据所述比例系数增量、所述积分系数增量和所述微分系数增量计算所述PID控制器的比例系数、积分系数和微分系数；
[0022]控制所述PID控制器根据所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数输出所述喷气脉宽信号。
[0023]本专利技术还提供一种识别喷气持续期的发动机闭环控制系统，所述系统包括：
[0024]数据获取模块，用于获取燃料喷射器的高压燃气管内的压力信号，并基于所述压力信号确定所述燃料喷射器的喷气开启时刻和喷气结束时刻；
[0025]喷气持续期计算模块，用于基于所述喷气开启时刻和所述喷气结束时刻确定喷气持续期；
[0026]喷气量预测模块，用于将所述压力信号和所述喷气持续期输入到神经网络模型中，得出喷气量预测数据；
[0027]喷气脉宽输出模块，用于基于所述喷气量预测数据和目标喷气量应用模糊PID控制算法，得出满足所述目标喷气量的喷气脉宽信号；
[0028]喷气控制模块，用于基于所述喷气脉宽信号控制所述燃料喷射器进行喷气操作。
[0029]可选的，所述数据获取模块具体包括：
[0030]傅里叶变换单元，用于利用快速傅里叶变化对所述压力信号进行逐段时频分析得出非平稳信号在不同时间区间内的频率变化情况；
[0031]降维处理单元，用于基于所述频率变化情况确定信号的能量密度谱；基于所述信号的能量密度谱确定信号能量；基于所述信号能量计算瞬态平均频率；
[0032]时刻计算单元，用于基于所述瞬态平均频率确定所述喷气开启时刻和所述喷气结束时刻。
[0033]可选的，所述喷气脉宽输出模块具体包括：
[0034]差值计算单元，用于根据所述喷气量预测数据和所述目标喷气量确定喷气量差值；
[0035]模糊控制单元，用于将所述喷气量差值输入至模糊控制器中，得出PID控制器的比例系数增量、积分系数增量和微分系数增量；
[0036]PID系数计算单元，用于根据所述比例系数增量、所述积分系数增量和所述微分系数增量计算所述PID控制器的比例系数、积分系数和微分系数；
[0037]喷气脉宽输出单元，用于控制所述PID控制器根据所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数输出所述喷气脉宽信号。
[0038]本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被
处理器执行时实现所述的识别喷气持续期的发动机闭环控制方法。
[0039]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0040]本专利技术提供一种在线识别喷气持续期的高压直喷发动机闭环控制方法、系统及介质，通过在线识别喷气持续期，建立喷气持续期与喷气量预测模型，实现了发动机喷气量在线预测反馈，基于喷气量预测数据在线反馈应用喷气量闭环控制，能够识别出喷射过程对后续喷气量的影响，达到了发动机喷气量精确且可靠控制的目的。
附图说明
[0041]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042]图1为本专利技术实施例1提供的一种识别喷气持续期的发动机闭环控制方法流程图；
[0043]图2为本专利技术实施例提供的在线识别喷气持续期示意图；
[0044]图3为本专利技术实施例1提供的神经网络预测模型结构；
[0045]图4为本专利技术实施例1提供的模糊PID控制算法闭环控制流程图。
具体实施方式
[0046]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种识别喷气持续期的发动机闭环控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取燃料喷射器的高压燃气管内的压力信号，并基于所述压力信号确定所述燃料喷射器的喷气开启时刻和喷气结束时刻；基于所述喷气开启时刻和所述喷气结束时刻确定喷气持续期；将所述压力信号和所述喷气持续期输入到神经网络模型中，得出喷气量预测数据；基于所述喷气量预测数据和目标喷气量应用模糊PID控制算法，得出满足所述目标喷气量的喷气脉宽信号；基于所述喷气脉宽信号控制所述燃料喷射器进行喷气操作。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述压力信号确定所述燃料喷射器的喷气开启时刻和喷气结束时刻，具体包括：利用快速傅里叶变化对所述压力信号进行逐段时频分析得出非平稳信号在不同时间区间内的频率变化情况；基于所述频率变化情况确定信号的能量密度谱；基于所述信号的能量密度谱确定信号能量；基于所述信号能量计算瞬态平均频率；基于所述瞬态平均频率确定所述喷气开启时刻和所述喷气结束时刻。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述喷气量预测数据和目标喷气量应用模糊PID控制算法，得出满足所述目标喷气量的喷气脉宽信号，具体包括：根据所述喷气量预测数据和所述目标喷气量确定喷气量差值；将所述喷气量差值输入至模糊控制器中，得出PID控制器的比例系数增量、积分系数增量和微分系数增量；根据所述比例系数增量、所述积分系数增量和所述微分系数增量计算所述PID控制器的比例系数、积分系数和微分系数；控制所述PID控制器根据所述比例系数、所述积分系数和所述微分系数输出所述喷气脉宽信号。4.一种识别喷气持续期的发动机闭环控制系统，其特征在于，所述系统包括：数据获取模块，用于获取燃料喷射器的高压燃气管内的压力信号，并基于所述压力信...

【专利技术属性】
技术研发人员：董全，魏代君，王迪，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：