基于制造技术

本发明专利技术公开一种基于

【技术实现步骤摘要】
基于MAP自抗扰的甲醇喷射量控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及甲醇喷射量自动控制系统领域，特别是涉及一种基于甲醇喷射器入口压力波动感知的甲醇喷射量自抗扰动控制系统及方法
。

技术介绍

[0002]由于柴油机碳烟排放量大，对大气环境造成了严重的危害，目前一种经济有效的解决方式是将柴油机改造成双燃料发动机
。
双燃料发动机是以活性不同的两种燃料耦合运行，低活性燃料
(
甲醇
)
以预混形式进入气缸，待活塞行至压缩上止点附近喷入高活性燃料
(
柴油
)
而实现共同燃烧，引入的低活性燃料可以有效降低发动机的碳烟排放，并且低活性燃料
(
甲醇
)
的价格要比高活性燃料
(
柴油
)
低，因此这种燃烧方式在降低排烟的同时，还可以有效降低柴油机的运营成本，因此具备很强的推广应用潜力
。
[0003]为了提高甲醇
‑
柴油双燃料发动机的使用经济性，一般的做法是尽可能增大甲醇对柴油的替代率，而过高的甲醇替代率，很容易造成双燃料发动机产生爆震，从而造成发动机的损坏
。
目前双燃料发动机燃料供给量的计算策略依然是沿用传统电控柴油机的以扭矩为目标，基于转速和油门踏板的开环控制方法，对于甲醇
‑
柴油双燃料发动机，针对不同负荷，适合采取不同的柴油喷射策略：在中低负荷，采取含有一次预喷射的双次喷射策略来减少发动机工作粗暴程度；高负荷下，适合采用单次喷射，减少污染物排放，这也是目前传统柴油机的喷射策略的选择
。
[0004]当前方法对发动机在实际运行状况下的甲醇喷射量的控制难以做到准确的标定
。
因此当使用过高的甲醇替代率时，很容易造成双燃料发动机产生爆震，从而造成发动机的损坏
。
若使用较低甲醇替代率计算甲醇和柴油的喷射量，则不能提升发动机的使用经济性
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于
MAP
自抗扰的甲醇喷射量控制方法及系统，基于黎曼波原理通过喷射器入口压力波动计算不同工况下甲醇的喷射量，将甲醇喷射量作为自抗扰控制系统的重要输入，实现甲醇喷射系统的扰动补偿，从而达到精确控制不同工况下甲醇的喷射量
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]一种基于
MAP
自抗扰的甲醇喷射量控制方法，所述方法包括：
[0008]获取高压油管喷油器段安装的压力传感器采集的压力数据；
[0009]基于所述压力数据应用黎曼波原理计算不同工况下甲醇的喷射量；
[0010]将所述喷射量输入至自抗扰控制系统中，得出所述喷射量对应工况下的喷射脉宽；所述自抗扰控制系统包括
MAP
前馈控制单元
、MAP
自学习控制单元和
ADRC
反馈控制单元；
[0011]根据所述喷射脉宽驱动甲烷喷射器进行甲烷喷射量的控制
。
[0012]可选的，基于所述压力数据应用黎曼波原理计算不同工况下甲醇的喷射量，具体包括：
[0013]当喷油脉宽很短时，喷油结束时刻早于反射波
W3
回到高压油管喷油器处的时刻，根据第一公式对燃油喷射量进行计算；所述第一公式为：
[0014][0015]当反射波
W3
在喷射过程中回到测量点处，针阀在喷射过程中没有运动到最大限位处，燃油喷射量根据第二公式进行计算；所述第二公式为：
[0016][0017]当针阀在喷射过程中可以达到最大限位处，燃油喷射量根据第三公式进行计算；所述第三公式为：
[0018][0019]式中，
A
为高压油管截面面积，
a
为当前燃油声速，
P
test
为传感器实测压力，
P
W1
为球阀开启产生的膨胀波，
P
W3
为油轨处的反射波，
t0为喷油器激励电流起始时刻，
t1为针阀到达最大限位时刻，
t2为针阀开始落座时刻，
t3为喷油结束时刻，
t
s
为针阀开启的延迟时间，
t
代表针阀运行时间
。
[0020]可选的，将所述喷射量输入至自抗扰控制系统中，得出所述喷射量对应工况下的喷射脉宽，具体包括：
[0021]利用
MAP
前馈控制单元根据目标甲醇喷射量和目标喷射压力，产生甲烷喷射器喷射脉宽的前馈控制量；
[0022]利用
MAP
自学习控制单元对所述
MAP
前馈控制单元输出的所述前馈控制量进行修正和更新；
[0023]利用
ADRC
反馈控制单元获取实际甲醇喷射量和实际喷射压力并输出喷射脉宽反馈控制量；
[0024]利用所述喷射脉宽反馈控制量对修正后的前馈控制量进行补偿得出目标喷射脉宽
。
[0025]可选的，利用
MAP
自学习控制单元对所述
MAP
前馈控制单元输出的所述前馈控制量进行修正和更新，具体包括：
[0026]利用
MAP
自学习控制单元采集目标甲醇喷射器喷射脉宽
、
实际甲醇喷射量和实际喷射压力；
[0027]将实际甲醇喷射量和目标甲醇喷射量进行对比，根据跟踪控制效果提取出若干组输入
‑
输出数据对；
[0028]基于若干组输入
‑
输出数据对，采用最小二乘的方法对
MAP
节点的值进行学习拟
合，再对该
MAP
进行求逆和修正运算输出至
MAP
前馈控制单元，以对
MAP
前馈控制单元进行修正和更新
。
[0029]可选的，获取高压油管喷油器段安装的压力传感器采集的压力数据之后，还包括：对所述压力数据进行放大处理并利用数据采集卡对所述放大后的压力数据进行采集
。
[0030]本专利技术还提供一种基于
MAP
自抗扰的甲醇喷射量控制系统，所述系统包括：
[0031]压力数据获取模块，用于获取高压油管喷油器段安装的压力传感器采集的压力数据；
[0032]喷射量计算模块，用于基于所述压力数据应用黎曼波原理计算不同工况下甲醇的喷射量；
[0033]扰动补偿模块，用于将所述喷射量输入至自抗扰控制系统中，得出所述喷射量对应工况下的喷射脉宽；所述自抗扰控制系统包括
MAP
前馈控制单元
、MAP
自学习控制单元和
ADRC
反馈控制单元；
[0034]控制模块，用于根据所述喷射脉宽驱动甲烷喷射器进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
MAP
自抗扰的甲醇喷射量控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取高压油管喷油器段安装的压力传感器采集的压力数据；基于所述压力数据应用黎曼波原理计算不同工况下甲醇的喷射量；将所述喷射量输入至自抗扰控制系统中，得出所述喷射量对应工况下的喷射脉宽；所述自抗扰控制系统包括
MAP
前馈控制单元
、MAP
自学习控制单元和
ADRC
反馈控制单元；根据所述喷射脉宽驱动甲烷喷射器进行甲烷喷射量的控制
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述压力数据应用黎曼波原理计算不同工况下甲醇的喷射量，具体包括：当喷油脉宽很短时，喷油结束时刻早于反射波
W3
回到高压油管喷油器处的时刻，根据第一公式对燃油喷射量进行计算；所述第一公式为：当反射波
W3
在喷射过程中回到测量点处，针阀在喷射过程中没有运动到最大限位处，燃油喷射量根据第二公式进行计算；所述第二公式为：当针阀在喷射过程中可以达到最大限位处，燃油喷射量根据第三公式进行计算；所述第三公式为：式中，
A
为高压油管截面面积，
a
为当前燃油声速，
P
test
为传感器实测压力，
P
W1
为球阀开启产生的膨胀波，
P
W3
为油轨处的反射波，
t0为喷油器激励电流起始时刻，
t1为针阀到达最大限位时刻，
t2为针阀开始落座时刻，
t3为喷油结束时刻，
t
s
为针阀开启的延迟时间，
t
代表针阀运行时间
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述喷射量输入至自抗扰控制系统中，得出所述喷射量对应工况下的喷射脉宽，具体包括：利用
MAP
前馈控制单元根据目标甲醇喷射量和目标喷射压力，产生甲烷喷射器喷射脉宽的前馈控制量；利用
MAP
自学习控制单元对所述
MAP
前馈控制单元输出的所述前馈控制量进行修正和更新；利用
ADRC
反馈控制单元获取实际甲醇喷射量和实际喷射压力并输出喷射脉宽反馈控制量；
利用所述喷射脉宽反馈控制量对修正后的前馈控制量进行补偿得出目标喷射脉宽
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用
MAP
自学习控制单元对所述
MAP
前馈控制单元输出的所述前馈控制量进行修正和更新，具体包括：利用
MAP
自学习控制单元采集目标甲醇喷射器喷射脉宽
、
实际甲醇喷射量和实际喷射压力；将实际甲醇喷射量和目标甲醇喷射量进行对比，根据跟踪控制效果提取出若干组输入
‑
输出数据对；基于若干组输入
‑
输出数据对，采用最小二乘的方法对
MAP
节点的值进行学习拟合，再对该
MAP
进行求逆和修正运算输出至
MAP
前馈控制单元，以对
MAP
前馈控制单元进行修正和更新
。5.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取高压油管喷油器段安装的压力传感器采集的压力数据之后，还包括：对所述压力数据进行放大处理并利用数据采集卡对所述放大后的压力数据进行采集
。6.
一种基于

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