本發(fā)明屬于發(fā)動機控制方法開發(fā)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
國內(nèi)公路車用重型天然氣發(fā)動機采用稀薄燃燒技術(shù),為了滿足更好的經(jīng)濟性和排放水平,一般混合氣濃度的設(shè)定點臨近失火邊緣。但天然氣能源的成分由于產(chǎn)地不同差異較大,這種成分差異性增加了發(fā)動機失火的風(fēng)險,且發(fā)動機的額定功率難以保證,從而限制了天然氣車輛運行范圍和運行質(zhì)量。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
為了能夠根據(jù)混合氣濃度產(chǎn)生偏差的機理合理選擇合適的發(fā)動機使用工況,本發(fā)明提供了一種天然氣發(fā)動機燃料成分差異性自適應(yīng)方法,該方法具體包括如下步驟:
一、按照發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負(fù)荷情況劃分激活自適應(yīng)算法的工況區(qū)域:
A、當(dāng)轉(zhuǎn)速低于發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速×110%,且負(fù)荷低于最大扭矩的20%時,劃分為低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷工況區(qū)域(ArLk),記為工況區(qū)域1;
B、當(dāng)轉(zhuǎn)速高于或等于發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速×90%,且負(fù)荷低于最大扭矩的20%時,劃分為高轉(zhuǎn)速低負(fù)荷區(qū)域(IjLk),記為工況區(qū)域2;
C、當(dāng)轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速的30%~45%的范圍之內(nèi),負(fù)荷在最大扭矩的30%-45%的范圍之內(nèi),且空氣流量低于額定功率點空氣流量的50%時,劃分為中轉(zhuǎn)速、中負(fù)荷工況區(qū)域(FacL),記為工況區(qū)域3;
D、當(dāng)轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速的65%-85%的范圍之內(nèi),負(fù)荷在最大扭矩的65%-85%的范圍之內(nèi),且空氣流量高于或等于額定功率點空氣流量的65%時,劃分為高轉(zhuǎn)速高負(fù)荷工況區(qū)域(FacH),記為工況區(qū)域4。
二、按照不同工況區(qū)域所選擇的混合氣體濃度Lambda閉環(huán)控制反饋參數(shù)進行自學(xué)習(xí),具體如下:
a、工況區(qū)域1進行節(jié)氣門漏氣量變化引起的偏移參數(shù)(ArLk_LamAd)的自學(xué)習(xí);
b、工況區(qū)域2進行由噴嘴特性偏移量變化引起的偏移參數(shù)(IjLk_LamAd)的自學(xué)習(xí);
c、工況區(qū)域3進行斜率參數(shù)(FacL_LamAd)自學(xué)習(xí);
d、工況區(qū)域4進行斜率參數(shù)(FacH_LamAd)自學(xué)習(xí)。
三、對天然氣發(fā)動機燃料成分差異性自適應(yīng)修正,采用線性的修正方式,則修正前的燃?xì)饬?RelFulMs)和修正后的燃?xì)饬?RelFulMs_AftAd)關(guān)系為:
RelFulMs_AftAd=Fac_LamAd×(RelFulMs+Ofs_LamAd);
上式中,Ofs_LamAd表示偏移量自適應(yīng)參數(shù),F(xiàn)ac_LamAd表示斜率自適應(yīng)參數(shù)。
其中,偏移量自適應(yīng)參數(shù)Ofs_LamAd由插值算法得到,具體如下:
①當(dāng)轉(zhuǎn)速低于工況區(qū)域1(ArLk)規(guī)定的轉(zhuǎn)速上限值(C_SEDSPD_ARLK),即發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速×110%時:
Ofs_LamAd=ArLk_LamAd+IjLk_LamAd;
②當(dāng)轉(zhuǎn)速高于或等于C_SEDSPD_ARLK時:
其中,EngSpd代表發(fā)動機轉(zhuǎn)速;
斜率自適應(yīng)參數(shù)(Fac_LamAd)的差值算法:
①當(dāng)空氣流量大于工況區(qū)域4(Fac_H)的空氣流量下限C_LWTHD4_MSFLW,即額定功率點空氣流量的65%時:
Fac_LamAd=FacH_LamAd;
②當(dāng)空氣流量小于工況區(qū)域3(Fac_L)的空氣流量上限C_UPTHD2_MSFLW,即額定功率點空氣流量的50%時:
Fac_LamAd=FacL_LamAd;
③當(dāng)空氣流量在C_LWTHD4_MSFLW和C_UPTHD2_MSFL之間,即額定功率點空氣流量的50~65%時,采用線性差值算法:
各個參數(shù)的意義如表1所示。
表1
本發(fā)明的有益效果:
自學(xué)習(xí)算法選取已經(jīng)廣泛應(yīng)用的Lambda閉環(huán)控制的反饋參數(shù)作為自學(xué)習(xí)的輸入?yún)?shù)。如果燃?xì)饬砍煞肿兓?,Lambda閉環(huán)控制參數(shù)必然會長時間存在的單方向偏差。如果閉環(huán)控制反饋參數(shù)與初始值的偏差不為0,將這種偏差做積分得到自適應(yīng)的修正系數(shù)并將這種偏差記憶起來,保證Lambda閉環(huán)控制的輸出始終在初始值附近。
本發(fā)明通過自適應(yīng)算法將發(fā)生的單方向偏差記憶起來,消除天然氣成分差異變化對發(fā)動機空燃比控制的影響。提高發(fā)動機控制水平。并且根據(jù)混合氣濃度產(chǎn)生偏差的機理選取不同的發(fā)動機工況分別進行處理,因此,用較少的自適應(yīng)參數(shù)可同時兼顧節(jié)氣門漏氣量變化、噴嘴泄漏量變化等問題。
附圖說明
圖1本發(fā)明方法的結(jié)構(gòu)圖;
圖2本發(fā)明中自適應(yīng)算法與Lambda閉環(huán)控制算法和油量計算的關(guān)系;
圖3自適應(yīng)算法激活區(qū)域的劃分、偏移量自適應(yīng)參數(shù)算法以及斜率自適應(yīng)參數(shù)算法的示意圖。
具體實施方式
實施例1
本實施例中一種天然氣發(fā)動機燃料成分差異性自適應(yīng)方法,依賴于由用于氣體燃料噴射的噴嘴1、用于混合氣比例反饋控制的寬域氧傳感器2和發(fā)動機控制單元(ECU)3組成的硬件設(shè)備,該方法具體包括如下步驟(如圖3所示):
一、按照發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負(fù)荷情況劃分激活自適應(yīng)算法的工況區(qū)域:
A、當(dāng)轉(zhuǎn)速低于發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速×110%,且負(fù)荷低于最大扭矩的20%時,劃分為低轉(zhuǎn)速低負(fù)荷工礦區(qū)域(ArLk),記為工況區(qū)域1;
B、當(dāng)轉(zhuǎn)速高于或等于發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速×90%,且負(fù)荷低于最大扭矩的20%時,劃分為高轉(zhuǎn)速低負(fù)荷區(qū)域(IjLk),記為工況區(qū)域2;
C、當(dāng)轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速的30%~45%的范圍之內(nèi),負(fù)荷在最大扭矩的30%-45%的范圍之內(nèi),且空氣流量低于額定功率點空氣流量的50%時,劃分為中轉(zhuǎn)速、中負(fù)荷工況區(qū)域(FacL),記為工況區(qū)域3;
D、當(dāng)轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速的65%-85%的范圍之內(nèi),負(fù)荷在最大扭矩的65%-85%的范圍之內(nèi),且空氣流量高于或等于額定功率點空氣流量的65%時,劃分為高轉(zhuǎn)速高負(fù)荷工況區(qū)域(FacH),記為工況區(qū)域4。
二、按照不同工況區(qū)域所選擇的混合氣體濃度Lambda閉環(huán)控制反饋參數(shù)進行自學(xué)習(xí)(如圖2),具體如下:
a、工況區(qū)域1空氣流量小,噴嘴頻率低,節(jié)氣門的漏氣量是主導(dǎo)因素,進行節(jié)氣門漏氣量變化引起的偏移參數(shù)(ArLk_LamAd)的自學(xué)習(xí);
b、工況區(qū)域2空氣流量大,噴嘴噴射脈寬小,噴射頻率高,噴嘴特性偏移量為主導(dǎo)因素,進行由噴嘴特性偏移量變化引起的偏移參數(shù)(IjLk_LamAd)的自學(xué)習(xí);
c、工況區(qū)域3空氣流量和噴嘴流量都在中等區(qū)域,斜率參數(shù)為主導(dǎo)因素,進行斜率參數(shù)(FacL_LamAd)自學(xué)習(xí);
d、工況區(qū)域4空氣流量和噴嘴流量都在大量區(qū)域,斜率參數(shù)為主導(dǎo)因素,進行斜率參數(shù)(FacH_LamAd)自學(xué)習(xí)。
三、對天然氣發(fā)動機燃料成分差異性自適應(yīng)修正,采用線性的修正方式,則修正前的燃?xì)饬?RelFulMs)和修正后的燃?xì)饬?RelFulMs_AftAd)關(guān)系為:
RelFulMs_AftAd=Fac_LamAd×(RelFulMs+Ofs_LamAd);
上式中,Ofs_LamAd表示偏移量自適應(yīng)參數(shù),F(xiàn)ac_LamAd表示斜率自適應(yīng)參數(shù)。
其中,偏移量自適應(yīng)參數(shù)Ofs_LamAd由插值算法得到,具體如下:
①當(dāng)轉(zhuǎn)速低于工況區(qū)域1(ArLk)規(guī)定的轉(zhuǎn)速上限值(C_SEDSPD_ARLK),即發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速×110%時:
Ofs_LamAd=ArLk_LamAd+IjLk_LamAd;
②當(dāng)轉(zhuǎn)速高于或等于C_SEDSPD_ARLK時:
其中,EngSpd代表發(fā)動機轉(zhuǎn)速;
斜率自適應(yīng)參數(shù)(Fac_LamAd)的差值算法:
①當(dāng)空氣流量大于工況區(qū)域4(Fac_H)的空氣流量下限C_LWTHD4_MSFLW,即額定功率點空氣流量的65%時:
Fac_LamAd=FacH_LamAd;
②當(dāng)空氣流量小于工況區(qū)域3(Fac_L)的空氣流量上限C_UPTHD2_MSFLW,即額定功率點空氣流量的50%時:
Fac_LamAd=FacL_LamAd;
③當(dāng)空氣流量在C_LWTHD4_MSFLW和C_UPTHD2_MSFL之間,即額定功率點空氣流量的50~65%時,采用線性差值算法:
如圖2所示,本實施例步驟三中根據(jù)偏移量自適應(yīng)參數(shù)Ofs_LamAd和斜率自適應(yīng)參數(shù)Fac_LamAd對現(xiàn)有的油量算法進行修正。
本發(fā)明實施例中各種參數(shù)的意義如下表所示: