一种柴油掺烧天然气的控制方法_3

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,n的单位为r/min。
[0120]发动机的有效扭矩Te的最大值称为最大扭矩Tem。,。而最大扭矩Temgx为发动机本 征的属性。
[0121] 一般地,在汽车工程领域上,当发动机的有效扭矩Te小于50%Temgx时,将此时发 动机的工况称为小负荷工况;当发动机的有效扭矩Te大于或等于50 %Tem。,,小于80 %Temgx 时,将此时发动机的工况成为中负荷工况;当发动机的有效扭矩Te大于或等于80%Temgx 时,将此时发动机的工况成为大负荷工况。
[0122] 因此,本实施例中,将有效功率阔值确定为
。可W理解,有效功率 阔值并不限于
,而可根据发动机的机械结构和性能,进行其他设定。
[0123] 本步骤中,NG渗烧比的定义为:
[0125] 其中,n为NG渗烧比;
[0126] Mw。为天然气的质量;
[0127] MdwwI为柴油的质量。
[0128] 本实施例中,第一实际NG渗烧比111是根据天然气流量阀测量的天然气供应量和 柴油流量阀测量的柴油供应量计算得到的NG渗烧比。
[0129] 在气缸中的氧化气体为空气的基础上,在不同工况下,发动机具有不同的最佳NG 渗烧比,本发明将送种最佳NG渗烧比称为第一理想NG渗烧比Ha。本发明将该第一理想NG 渗烧比设定为发动机工况的函数,也即是发动机的有效扭矩和曲轴的转速的二元函数;而 发动机的有效扭矩与发动机油口踏板开度互相对应;则有:
[0130] IIa二f狂,n)
[0131] 其中,X为发动机的油口踏板开度;
[0132] n为曲轴的转速;
[0133] f为第一理想NG渗烧比与发动机的油口踏板开度和曲轴的转速的对应关系。该对 应关系根据大量试验而确定。送种对应关系f可定义为;在发动机的油口踏板开度和曲轴 的转速下,在保证发动机的有效扭矩和曲轴转速的稳定性,发动机排气温度和冷却液温度 不超标,发动机气缸内部压力不超标的基础上,尽可能地增大NG渗烧比,从而取得最大NG 渗烧比,而送里的最大NG渗烧比即为第一理想NG渗烧比。
[0134] 进一步地,本发明中,预先设定与发动机的油口踏板开度和曲轴的转速对应的柴 油目标供应量和天然气目标供应量;送样,当发动机的油口踏板开度和曲轴的转速均确定 的情况下,就可W确定柴油目标供应量和天然气目标供应量;
[0135] 而第一理想NG渗烧比就被柴油目标供应量和天然气目标供应量确定。
[0136] 一般情况下,发动机内部的气缸实际空燃比是恒定的;为了保证在一工况下的柴 油目标供应量的柴油和天然气目标供应量的天然气能够尽可能得到有效利用。本发明中, 设定了与发动机的油口踏板开度和曲轴的转速对应的发动机内部的气缸目标空燃比,即:
[0137] Qa = M狂,n)
[013引其中,X为发动机的油口踏板开度;
[0139] n为曲轴的转速;
[0140] M为发动机的油口踏板开度和曲轴的转速与气缸目标空燃比的对应关系;该气缸 目标空燃比可定义为;在发动机的油口踏板开度和曲轴的转速下,同时保证发动机的有效 扭矩和曲轴转速的稳定性,保证发动机排气温度和冷却液温度不超标,保证发动机气缸内 部压力不超标,并使与该油口踏板开度和曲轴的转速对应的柴油目标供应量的柴油和天然 气目标供应量的天然气得到最大利用的气缸空燃比。当发动机的气缸实际空燃比减小时, 天然气更容易被引燃,发动机的有效扭矩和曲轴转速的稳定性更好;因此,在本实施例中, 气缸目标空燃比要小于气缸实际空燃比。可W理解,该气缸目标空燃比和发动机的油口踏 板开度和曲轴的转速的对应关系也和发动机的具体结构有关,也是需要通过大量试验而确 定的。
[0141] 送里,当前第一理想NG渗烧比定义为发动机在当前工况下的第一理想NG渗烧比; 而发动机的当前气缸目标空燃比定义为发动机内部在当前工况下的气缸目标空燃比。
[0142]步骤200;测量发动机的当前油口踏板开度和曲轴的当前转速,从而计算得到发 动机的当前有效功率;根据测量得到的发动机的当前油口踏板开度和曲轴的当前转速,W 及第一理想NG渗烧比与发动机的油口踏板开度和曲轴的转速的对应关系,得到发动机的 当前第一理想NG渗烧比;并根据测量得到的发动机的当前油口踏板开度和曲轴的当前转 速,W及气缸目标空燃比与发动机的油口踏板开度和曲轴的转速的对应关系,得到发动机 的当前气缸目标空燃比;
[0143] 本步骤还包括W下步骤:
[0144] 设置发动机的油口踏板开度与发动机的有效扭矩的对应关系;
[0145] 根据发动机的当前油口踏板开度,W及发动机的油口踏板开度与发动机的有效扭 矩的对应关系,得到发动机的当前有效扭矩;
[0146] 根据发动机的当前有效扭矩和曲轴的当前转速,计算得到发动机的当前有效功 率。
[0147] 进一步地,曲轴的当前转速定义为发动机的曲轴在当前工况下的转速,可通过转 速计测得。
[0148] 步骤300;比较发动机的当前有效功率和有效功率阔值的大小,当发动机的当前 有效功率小于有效功率阔值时,则通过控制柴油和/或天然气的供应量将第一实际NG渗烧 比调整为当前第一理想NG渗烧比,通过节气口调节进气压力,来控制空气的供应量,則尋 发动机内部的气缸实际空燃比调整为发动机的当前气缸目标空燃比;当发动机当前有效功 率大于或等于有效功率阔值时,获取第二实际NG渗烧比,然后通过调整柴油和/或天然气 的供应量将第二实际NG渗烧比调整为当前第一理想NG渗烧比,通过调整空气的供应量将 发动机内部的气缸实际空燃比调整为发动机当前气缸目标空燃比。
[0149] 第二实际NG渗烧比是通过发动机气缸所排放的废气中的氧气含量计算得到的NG 渗烧比,获取该第二实际NG渗烧比包括W下步骤:
[0150] 步骤301;测量发动机气缸排放的废气中的氧气含量,并根据该发动机气缸排放 的废气中的氧气含量计算得到发动机气缸内部的过量空气系数;测定气缸的当前进气歧管 压力、W及发动机的当前气缸进气温度;获取发动机单缸排量;并根据气缸的当前进气歧 管压力和发动机单缸排量、发动机的当前气缸进气温度W及曲轴的当前转速,计算得到发 动机气缸的空气实际总消耗量;根据柴油的喷射时间,计算得到向发动机气缸中喷射的柴 油喷射量;
[0151] 具体地,本步骤中,可在该发动机气缸的排气口处设置线性氧传感器,并通过该 线性氧传感器测量该发动机气缸排放的废气中的氧气含量。
[0152] 而过量空气空气系数A为:
[0154] 其中,A为过量空气系数;
[0155] Qair为标准状态的空气中的氧气含量,一般为23%;
[0156] 为发动机气缸排放的废气中的氧气含量。
[0157] 进一步地,本步骤中,空气实际总消耗量为:
[0159] 其中,Mgu为发动机气缸的空气实际总消耗量;
[0160] K为空气的平均摩尔质量与理想气体常数之商;
[0161] V为发动机单缸排量,为发动机的本征属性参数;
[0162] P为进气歧管压力;
[0163] n为发动机的曲轴转速;
[0164] T为气缸进气温度((开氏温度));
[0165] fl(n)为实际空气质量计算的转速修正,用于修正进气歧管压力与气缸在活塞运 动到下死点时的内压力之差,该fl(n)与转速n之间的对应关系n是发动机的本征属性, 是通过大量试验测量得到的。
[0166] 上述式子中,理想气体常数约为8. 314J/(mol?K),空气的平均摩尔质量通过实际 测量得到。一般来说,空气的平均摩尔质量约为29g/mol;
[0167] 进一步地,本实施例中,柴油喷射量MdwwI为:
[01 6引 Moiesel=f2CToiesei)
[0169] 其中,Mniesel为柴油喷射量;
[0170] Tniesel为柴油喷射时间;
[017。f2为是TdwwI和MdwwI的对应关系,是一个线性差值函数关系;该对应关系f2与 柴油喷嘴W及喷射速度有关。
[0172] 步骤302 ;根据过量空气系数和柴油喷射量计算得到柴油消耗的空气量;然后计 算空气实际总消耗量与柴油消耗的空气量之差,得到天然气消耗的空气量;
[017引本步骤中,柴油消耗的空气量M。。Dwwi为:
[0174] Mair-Diesel= 14. 3 ?A?Moiesel
[0175] 其中,MaiLDiesel为柴油消耗的空气量;
[0176] 14. 3为柴油的当量空燃比;
[0177] A为过量空气系数;
[017引 Mwewi为柴油喷射量。
[01 79] 天然气消耗的空气量MairW为:
[0180] Mair-NG=Mair-Mair-Diesel
[0181] 其中,M。。W为天然气消耗的空气量;
[0182] Muf为发动机气缸的空气实际总消耗量;
[0183] MurDiesel为柴油消耗的空气量。
[0184] 步骤303 ;根据天然气消耗的空气量和过量空气系数计算得到天然气消耗量;
[0185] 本步骤中,天然气消耗量Mw为:
[018引 Mng=Ma"_NG/(16. 7 ?入)
[0187] 其中,Mwe为
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