专利名称：一种用均方差及其一阶和二阶导数控制柴油-替代燃料发动机极限替代率的方法
技术领域：
本发明属于工程控制领域，尤其适用于柴油-替代燃料(包括气体燃料和醇类燃料)混合燃烧发动机获得极限替代率的电子控制系统。
背景技术：
柴油燃料价格日益增高，可用石油资源日益减小，人们不断寻求在现有的发动机上，不改变发动机基本结构的前提下，加装替代燃料的控制模块，采用柴油和替代燃料掺 烧，在满足动力性、可靠性、经济性、环保性的要求的前提下，最大限度的提高替代柴油的比例，即所谓的“替代率”，以减小发动机对柴油的需求量。所述的替代燃料可以是天然气、醇类及其它适用于与柴油掺烧的燃料。在柴油与替代燃料掺烧时，由于替代燃料的热值及化学特性和柴油不尽相同，通过试验验证，当掺烧替代率增加到使燃烧过程恶化时，会造成发动机的转速波动幅度增大，排气温度开始突变，此时的替代率即为该发动机工况下的极限替代率。迄今的柴油-替代燃料掺烧发动机均采用通过试验的方法在发动机试验台架上将发动机不同工况的极限替代率标定出来，制成脉谱(MAP)图，供控制替代燃料喷射量之用。这样的方法存在两种弊端，一是每种机型必须通过大量的台架试验获取脉谱图，成本高且费时；二是当柴油机燃油喷射系统劣化时，同样的油泵齿条位置，其喷油量会减小和雾化质量会下降，原来新发动机所标定的齿条位置所对应的柴油燃烧热量不足以使同样比例替代燃料充分燃烧，进而发动机稳定性变差，甚至导致熄火或爆震。因此，需要找到一种动态判断极限替代率的实时控制方法。
发明内容
本发明根据技术背景的需求，如图I所示，在具有电控单元的柴油-替代燃料双燃料发动机上加装排气温度传感器。在台架试验过程中，试验人员是通过听发动机声音、观察发动机转速波动及排温变化情况，来确定各工况的极限替代率。如图2所示，当替代燃料掺烧比例小时，发动机转速波动处于平稳状态；当替代燃料掺烧到达极限替代率点“A”时，发动机的转速波动率开始在点“A”后突变。通常将点“A”处的替代燃料比例缩小一个百分t匕，则定为该工况点的极限替代率。由此，通过试验台架的标定试验制成极限替代率脉谱，供ECU控制之用。本发明以转速波动率和排气温度为极限替代率所依据的监测参数，根据对图2及脉谱标定试验过程的研究，实现无需事先试验标定脉谱图的动态控制极限替代率的关键，是要为ECU设计一种方法，像在试验台架上人工判断图2中突变点“A” 一样，自动判断转速波动率和排气温度突变点，最终自适应的控制极限替代率。本发明提出的技术方案是，根据发动机转速波动率和排温变化的均方差及其一阶、二阶导数，实时判定各种工况下的极限替代率。具体采用以下4个数学方程
I.平均值，采用先进先出的方法，对于n+1个数据进行数理统计，每次计算均值时，取
进最近的数据取出最早的数据后，求和并求均值。公式
权利要求
1.一种用均方差及其一阶和二阶导数控制柴油-替代燃料发动机极限替代率的方法，其特征在于在原柴油-替代燃料发动机电控系统中加装排气温度传感器，以转速波动率和排气温度为监测参数，通过电控单元ECU对监测参数的监测及对替代燃料喷射器的控制，实现实时动态的寻找并控制极限替代率点，其中，替代燃料指气体燃料或醇类燃料，极限替代率点的判断方法为 如果任一监测参数的均方差的一阶导数大于O，且其均方差的二阶导数大于O，且随后周期的均方差一阶导数大于O，电控单元由此判断此时替代率已达到极限； 当处于极限替代率时，电控单元控制替代燃料喷射器减小替代燃料的比例，使转速波动率或排温重新趋于平稳； 当转速波动率或排温平稳时，电控单元控制替代燃料喷射器尝试增加替代燃料，继续判断发动机转速波动率或排气温度的变化，如此往复，实时地控制替代燃料达到最佳替代率点的动态平衡。
2.如权利要求I所述的用均方差及其一阶和二阶导数控制柴油-替代燃料发动机极限替代率的方法，其特征在于计算转速波动率和排温的均方差、均方差一阶导数、均方差二阶导数的定义如下 (1)平均值，采用先进先出的方法，对于n+1个监测参数进行数理统计，每次计算均值时，取进最近的数据，取出最早的数据七_ 后，求和并求均值； 公式
全文摘要
本发明提供一种柴油-替代燃料发动机极限替代率的判断方法，属于工程技术领域，通过在柴油-替代燃料双燃料(气体燃料和醇类燃料)发动机上加装排气温度传感器，利用转速波动率或排气温度为电控单元监测参数，通过监测参数的均方差及其一阶和二阶导数判断检测参数是否发生突变，达突变点时，电控单元控制替代燃料喷射器减少替代燃料喷射量，继续下一循环的参数监测判断；当监测参数平稳时，电控单元控制替代燃料喷射器尝试增加替代燃料，继续判断监测参数的变化，如此往复实现实时控制替代燃料达到最佳替代率的动态平衡，既减少试验工作量，也不受发动机燃油喷射系统的影响，适用于任何可与柴油掺烧的柴油-替代燃料混合燃烧发动机获得最佳替代率的控制。
文档编号F02D41/08GK102691586SQ20121020538
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月21日 优先权日2012年6月21日
发明者张育华, 张金华, 沈剑, 王洪, 陈美镇 申请人:镇江恒驰科技有限公司