一種由成分檢測來調整焦爐氣發動機點火提前角的方法
2023-12-03 04:28:11
一種由成分檢測來調整焦爐氣發動機點火提前角的方法
【專利摘要】本發明公開了一種由成分檢測來調整焦爐氣發動機點火提前角的方法。當焦爐氣組分改變時，基於甲烷傳感器和一氧化碳傳感器確定燃氣中氫氣、甲烷、一氧化碳的體積分數，當氫氣、甲烷和一氧化碳的體積分數滿足一定條件時，通過增量式PID控制器調整點火提前角，並通過自學習模塊更新EEPROM中氫氣、甲烷和一氧化碳的體積分數。本發明是以傳感器測量得到的燃料成分與存儲於控制單元初值的差值為輸入，通過三個增量式PID控制器的共同作用，以修正焦爐氣發動機的點火提前角。
【專利說明】一種由成分檢測來調整焦爐氣發動機點火提前角的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於發動機工程【技術領域】，涉及一種由成分檢測來調整焦爐氣發動機點火提前角的方法。適用於目前由汽油機改裝的焦爐氣發動機，可以實現當焦爐氣成分變化時，焦爐氣發動機點火提前角快速而準確的自適應控制。
【背景技術】
[0002]隨著汽車工業的快速發展，其巨大的能源消耗已威脅到國家的能源供應安全，同時，排放的大量尾氣也直接威脅到了生態環境和人類健康。清潔車用代用燃料已成為各國研究的重要課題，其中醇類燃料和氣體燃料是應用最廣的代用燃料，但相比於醇類燃料，氣體燃料在資源、經濟、排放、安全等諸多方面佔有巨大優勢，是目前汽車的首選代用燃料。結合我國國情，焦爐氣是一種理想的清潔代用燃料。
[0003]目前，焦爐氣發動機是在汽油機的基礎上直接改造的，保留了汽油機的控制策略。然而，煉焦氣通過淨化裝置後的焦爐氣成分是複雜多變的(汽油成分認為是固定的)，55-60 %氫氣、23-28 %甲燒和5_8 % 一氧化碳的可燃成分，3_5 %氮氣、1_3 % 二氧化碳和3-4 %其他氣體的不可燃成分，一般認為焦爐氣的可燃成分的體積分數為90 %，焦爐氣的這種特性決定了焦爐氣發動機在有些控制方面進行調整，尤其是對於點火提前角的控制，點火提前角直接影響發動機輸出功率，燃料消耗量、汽車驅動性能和燃燒生成的有害排放物。對於汽油機，其點火提前角由基本點火提前角和修正點火提前角組成:其中修正點火提前角包括暖機修正、怠速穩定性修正、空燃比反饋修正、過熱修正、爆燃修正等；而對於焦爐氣發動機，在汽油機點 火控制策略的基礎上，勢必需要增加由焦爐氣氣體成分變化產生的點火提前角修正。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提出一種通過焦爐氣成分檢測來調整焦爐氣發動機點火提前角的方法。當焦爐氣組分改變時，基於甲燒傳感器和一氧化碳傳感器確定燃氣中氫氣、甲燒、一氧化碳的體積分數，當氫氣、甲烷和一氧化碳的體積分數滿足一定條件時，通過增量式PID控制器調整點火提前角，並通過自學習模塊更新EEPROM中氫氣、甲烷和一氧化碳的體積分數。
[0005]本發明的技術方案:本發明是通過焦爐氣成分檢測來調整焦爐氣發動機點火提前角的方法，其步驟是:
[0006]第一步:甲烷傳感器探測燃氣中甲烷成分，確定燃氣中甲烷體積分數°
[0007]第二步:一氧化碳傳感器探測燃氣中一氧化碳成分，確定一氧化碳體積分數。
[0008]第三步:得到燃氣中實時的甲烷體積分數9--、一氧化碳體積分數Pc0和氫氣體積分數1? ,對比EEPROM中的三種成分的初值，進而得到誤差值^Ph1、雜,m。
[0009]第四步:將、Δ^4和Δ終?分別作為增量式PID控制器的輸入參數，計算點火提前角修正值&%。
[0010]第五步:更新約/:、約凡和條0 *寫入EEPR0M。
[0011]本發明的有益效果在於:
[0012](I)本發明的優點在於根據甲烷傳感器和一氧化碳傳感器測出燃氣中甲烷體積分數、一氧化碳體積分數和氫氣體積分數，當三種可燃成分與存儲於控制單元初值的插值滿足一定條件時，通過增量式PID控制器對焦爐氣發動機的點火提前角進行修正，提高燃氣成分改變時發動機自適應控制的速度。
[0013](2)本發明是以傳感器測量得到的燃料成分與存儲於控制單元初值的差值為輸入，通過三個增量式PID控制器的共同作用，以修正焦爐氣發動機的點火提前角。增量式PID控制具有較高的控制精度，且不會給點火提前角造成較大的波動，保證了發動機工作的平順性。同時，增量式PID控制具有較高的魯棒性，採用增量式PID控制作為修正方法可以提高發動機系統的魯棒性。
[0014](3)本發明還具自學習模塊。當燃氣成分與存儲於控制單元的初值持續存在一定誤差時，可自動更新EEPROM中燃氣成分的初值，以提高控制速度，並保證焦爐氣發動機運行的各項性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是採用本發明的焦爐氣發動機控制框圖。
[0016]圖2是基於甲烷傳感器和一氧化碳傳感器的焦爐氣發動機燃氣成分點火提前角修正算法模塊結構原理圖。
[0017]圖3是基於甲烷傳感器和一氧化碳傳感器的焦爐氣發動機燃氣成分點火提前角修正算法的主流程圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖對本發明作進一步說明。
[0019]圖1是採用本發明的焦爐氣發動機控制框圖。
[0020]焦爐氣發動機是在汽油機的基礎上改進而來的，增加供氣軌道，主要部件包括氣瓶、加壓閥和傳感器等。焦爐氣發動機在點火提前角的控制方面，在保持汽油機原有控制策略的基礎上，即通過採集各類信號確定發動機工況以確定的基本點火提前角和暖機修正、怠速穩定性修正、空燃比反饋修正、過熱修正、爆燃修正等各項點火提前角修正值，再附加由受燃氣成分影響的的點火提前角修正值。
[0021]本控制框圖即在原控制策略的基礎上增加了基於甲烷傳感器和一氧化碳傳感器的焦爐氣發動機受燃氣成分影響的點火提前角修正算法模塊，以提高焦爐氣發動機在缸內燃燒上的各項指標，保證了發動機運行的各項性能。
[0022]圖2是基於甲烷傳感器和一氧化碳傳感器的焦爐氣發動機燃氣成分點火提前角修正算法模塊結構原理圖。
[0023]對焦爐氣發動機燃氣成分的確定，主要是指對其可燃成分的確定，即甲烷、一氧化碳和氫氣，而由於這三種可燃成分勢必變化在一定範圍，因此通過三個增量式PID控制器分別對甲烷、一氧化碳和氫氣的量進行修正，最終表現在對於焦爐氣發動機點火提前角的控制上。
[0024]圖3是基於甲烷傳感器和一氧化碳傳感器的焦爐氣發動機燃氣成分點火提前角修正算法的主流程圖。
[0025]本方法的具體步驟是:
[0026]第一步:甲烷傳感器探測燃氣中甲烷成分，確定燃氣中甲烷體積分數°
[0027]第二步:一氧化碳傳感器探測燃氣中一氧化碳成分，確定一氧化碳體積分數％?。
[0028]第三步:得到燃氣中實時的甲烷體積分數識u/,、一氧化碳體積分數W〃和氫氣體積分數，對比EEPROM中的三種成分的初值，進而得到誤差值、Afai4和Afro 5
[0029]第四步:將、AiPtn,和λ科y,分別作為增量式PID控制器的輸入參數，計算點
火提前角修正值&%:
【權利要求】
1.一種由成分檢測來調整焦爐氣發動機點火提前角的方法，其特徵在於包括以下步驟: 第一步:甲烷傳感器探測燃氣中甲烷成分，確定燃氣中甲烷體積分數巧I第二步:一氧化碳傳感器探測燃氣中一氧化碳成分，確定一氧化碳體積分數終》;第三步:得到燃氣中實時的甲烷體積分數-O4、一氧化碳體積分數和氫氣體積分數Vtt1，對比EEPROM中的三種成分的初值，進而得到誤差值&^2、^Vait 和 ; 第四步:將和Afe0分別作為增量式PID控制器的輸入參數，計算點火提前角修正值
【文檔編號】F02P5/15GK104033310SQ201410261606
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月12日 優先權日:2014年6月12日
【發明者】陳科平, 吳鋒, 姚棟偉, 何海斌, 劉曉晨 申請人:浙江大學