专利名称：基于uego的焦炉气发动机自适应空燃比控制方法
技术领域：
本发明属于发动机工程技术领域，涉及一种基于UEGO的焦炉气发动机自适应空燃比控制方法。适用于目前由汽油机改装的焦炉气发动机，可以实现当焦炉气成分变化时，发动机空燃比快速而准确的自适应控制。
背景技术：
随着汽车工业的快速发展，其巨大的能源消耗已威胁到国家的能源供应安全，同时，排放的大量尾气也直接威胁到了生态环境和人类健康。清洁车用代用燃料已成为各国研究的重要课题，其中醇类燃料和气体燃料是应用最广的代用燃料，但相比于醇类燃料，气体燃料在资源、经济、排放、安全等诸多方面占有巨大优势，是目前汽车的首选代用燃料。结合我国国情，焦炉气是一种理想的清洁代用燃料。目前，焦炉气发动机是在汽油机的基础上直接改进的，保留了汽油机的控制策略，即在稳态工况下，通过HEGO进行PID闭环反馈控制，PID控制参数根据当前工况查优化参数MAP图获取；瞬态工况下，根据节气门开度、进气压力及发动机转速查稳态工况MAP图，并经瞬态工况补偿后进行开环控制。在该控制策略中，前馈控制中的空燃比数值是确定不变的，当燃气组分改变导致空燃比变化时，系统只能通过HEGO进行PID闭环反馈控制调整空燃比。该反馈控制方法精度较高，但速度有限，每个稳态工况下，发动机调整到最佳工作状态将花费较长时间，严重影响了发动机的动力性、经济性、运行性等各项性能。此外，在瞬态工况下，系统没有反馈控制，当空燃比变化较大时，必然导致发动机性能的下降。
发明内容
本发明的目的是提出基于UEGO的焦炉气发动机燃气成分自适应空燃比控制方法，当焦炉气组分改变时，根据发动机进气量、燃料供气量和UEGO测得的过量空气系数计算燃料理论化学计量空燃比，当理论化学计量空燃比与作用于前馈控制的化学计量空燃比差值满足一定条件时，通过增量式PID控制器对前馈控制中的空燃比输入进行修正，并通过自学习模块，当发动机停止工作时将修正后的化学计量空燃比写入EEPROM存储器，在发动机重新起动时可快速读取并写入RAM，作用于空燃比前馈控制，极大地缩短自适应控制时间。本发明的技术方案本发明是基于UEGO的焦炉气发动机燃气成分自适应空燃比控制方法，其步骤是
第一步读取当前作用于空燃比前馈控制的燃料化学计量空燃比。第二步根据发动机进气量、燃料供气量和由UEGO测得的过量空气系数，计算燃料理论化学计量空燃比。第三步计算燃料理论化学计量空燃比与作用于前馈控制的化学计量空燃比的差值，在满足一定的条件下，通过增量式PID控制器对作用于前馈控制的化学计量空燃比进行修正。
第四步发动机关闭时，通过自学习模块，将修正后的化学计量空燃比写入EEPR0M，在下一次重新起动发动机时可快速读取并写入RAM，作用于空燃比前馈控制。本发明的有益效果在于
(I)本发明根据发动机进气量、燃料供气量和UEGO测得的过量空气系数计算燃料的理论空燃比，当理论化学计量空燃比与作用于前馈控制的化学计量空燃比差值满足一定条件时，通过增量式PID控制器对作用于前馈控制的化学计量空燃比进行修正，提高了燃气成分改变时发动机自适应控制的速度。(2)本发明提出的控制方法在所有工况下都将执行，时刻保证作用于前馈控制的化学计量空燃比的准确性，进而保证发动机运行的各项性能。(3)本发明是以计算得到的燃料理论化学计量空燃比与当前作用于前馈控制的化学计量空燃比的差值为输入，通过增量式PID控制器计算得到的空燃比的修正量对作用于前馈控制的空燃比进行修正。增量式PID控制具有较高的控制精度，且不会给空燃比造成较大的波动，保证了发动机工作的平顺性。同时，增量式PID控制具有较高的鲁棒性，采用增量式PID控制作为修正方法可以提高发动机系统的鲁棒性。(4)本发明提出了空燃比自学习模块。当发动机停止工作时，将存储于RAM中的修正后的化学计量空燃比数值写入EEPROM存储器，在发动机重新起动时可快读读取，写入RAM，作用于空燃比前馈控制，大大提高了空燃比自适应控制速度，保证了发动机运行的各项性能。
图1是采用本发明的焦炉气发动机控制框图。图2是基于UEGO的焦炉气发动机燃气成分自适应空燃比控制算法模块结构原理图。图3是基于UEGO的焦炉气发动机燃气成分自适应空燃比控制算法的主流程图。
具体实施例方式下面结合附图进一步说明本发明。图1是采用本发明的焦炉气发动机控制框图。焦炉气发动机是在汽油机的基础上改进而来的，其采用了汽油机原有的控制策略，即通过信号采集单元采集发动机工况数据，并传输给ECU控制单元，通过查找MAP图得到发动机进气量、前馈修正参数、PID控制参数等参数。UEGO实时监测过量空气系数,并通过PID控制器适当调节空燃比，形成闭环控制。本控制框图即在原控制策略的基础上增加了基于UEGO的焦炉气发动机燃气成分自适应空燃比控制算法模块，提高了燃气成分改变时，空燃比自适应控制速度，并保证了发动机运行的各项性能。图2是基于UEGO的焦炉气发动机燃气成分自适应空燃比控制算法模块的结构原理图。图3是基于UEGO的焦炉气发动机燃气成分自适应空燃比控制算法的主流程图。鉴于EEPROM存储器与RAM存储器的特点，将EEPROM作为断电后存储化学计量空燃比的存储器，RAM作为运算过程中存储作用于前馈控制的化学计量空燃比的存储器。本方法的具体步骤是
第一步从EEPROM中读取化学计量空燃比《，写入RAM，作为作用于空燃比前馈控制的化学计量空燃比。第二步读取RAM中存储的作用于前馈控制的化学计量空燃比￡%( )。第三步根据发动机进气量,燃料供气量，以及由UEGO实时检测到的过量空气系数念，计算燃料的理论化学计量空燃比，其公式如下所示。
权利要求
1.基于UEGO的焦炉气发动机自适应空燃比控制方法，其特征在于该方法的具体步骤是第一步从EEPROM中读取化学计量空燃比a，写入RAM，作为作用于空燃比前馈控制的化学计量空燃比^%( )；第二步读取RAM中存储的作用于前馈控制的化学计量空燃比￡%( )；第三步根据发动机进气量，燃料供气量以及由UEGO实时检测到的过量空气系数兔，计算燃料的理论化学计量空燃比，其公式如下所示
全文摘要
本发明公开了一种基于UEGO的焦炉气发动机自适应空燃比控制方法。现阶段由汽油机改装的焦炉气发动机无法根据焦炉气组分变化而进行自适应控制。本发明在UEGO的基础上，根据发动机进气量、燃料供气量与测得的过量空气系数计算燃料理论化学计量空燃比，当理论化学计量空燃比与作用于前馈控制的化学计量空燃比差值满足一定条件时，通过增量式PID控制器对作用于前馈控制的化学计量空燃比进行修正，并通过自学习模块，当发动机停止工作时将修正后的化学计量空燃比写入EEPROM存储器，在发动机重新起动时可快速读取并写入RAM，作用于空燃比前馈控制。本发明可实现焦炉气发动机空燃比快速而准确的自适应控制。
文档编号F02D41/14GK103047035SQ20121054111
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者何海斌, 姚栋伟, 吴锋, 陈科平, 刘晓晨 申请人:浙江大学