一种提高柴油机恒转速闭环能力的控制方法及装置与流程

本发明涉及柴油机恒转速控制，更具体地说，它涉及一种提高柴油机恒转速闭环能力的控制方法及装置。

背景技术：

如图1、2所示，目前柴油机怠速闭环通用的方法如下：

怠速目标设定值为a，柴油机获取实际转速为b，实际转速为b通过传感器3感应曲轴的齿轮1上的感应柱2得到，齿轮1上的感应柱2每旋转一圈传感器3输出一个信号，计算单位时间内的信号总数即可得到实际转速为b。根据a-b的差值进行pi闭环控制，输出怠速闭环扭矩e来控制柴油机运行，pi参数通常以标定量形式给出。实际上根据上述pi闭环，标定人员实现柴油机恒转速控制对瞬态响应时间及转速超调率要求，难度较大，需要较高的综合能力。在部分情况下，甚至会出现标定无法满足实现柴油机恒转速控制对瞬态响应时间及转速超调率要求，让发动机丧失竞争力。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的一是提供一种可以有效满足实现柴油机恒转速控制对瞬态响应时间及转速超调率要求的提高柴油机恒转速闭环能力的控制方法。

本发明的目的二是提供一种可以有效满足实现柴油机恒转速控制对瞬态响应时间及转速超调率要求的提高柴油机恒转速闭环能力的控制装置。

为了实现上述目的一，本发明提供一种提高柴油机恒转速闭环能力的控制方法，获取柴油机的实际转速b；根据怠速目标设定值为a-实际转速为b的差值进行pi闭环控制得到怠速闭环扭矩e，

根据所述实际转速b计算得到转速变化加速度c，根据所述转速变化加速度c查询预控制扭矩曲线得到预控制扭矩d；

将所述预控制扭矩d补偿到所述怠速闭环扭矩e，并根据所述怠速闭环扭矩e控制柴油机运行。

作为进一步地改进，所述获取柴油机的实际转速b具体为获取柴油机曲轴的齿轮的齿转速并作为所述实际转速b。

进一步地，通过齿转速传感器感应所述齿轮的每一个齿得到齿信号，对所述齿信号进行滤波输出并计算得到所述齿转速。

进一步地，对所述实际转速b进行二阶求导计算得到所述转速变化加速度c。

进一步地，当所述转速变化加速度c超过限值时，对所述柴油机进行瞬态进气补偿。

进一步地，所述瞬态进气补偿具体为激活储气罐的开关阀并向所述柴油机的进气道补充新鲜空气。

为了实现上述目的二，本发明提供一种提高柴油机恒转速闭环能力的控制装置，包括ecu、安装在柴油机曲轴的齿轮，还包括齿转速传感器、储气罐、进气补偿管、开关阀，所述储气罐通过进气补偿管连接柴油机的进气道，所述开关阀设在所述进气补偿管上，所述ecu电性连接所述齿转速传感器、开关阀；所述ecu通过所述齿转速传感器感应所述齿轮的每一个齿并计算得到柴油机的实际转速为b，根据怠速目标设定值为a-实际转速为b的差值进行pi闭环控制得到怠速闭环扭矩e，根据所述实际转速b计算得到转速变化加速度c，根据所述转速变化加速度c查询预控制扭矩曲线得到预控制扭矩d；将所述预控制扭矩d补偿到所述怠速闭环扭矩e，并根据所述怠速闭环扭矩e控制柴油机运行。

有益效果

本发明与现有技术相比，具有的优点为：

1.本发明通过实际转速b计算转速变化加速度c，根据转速变化加速度c查询预控制扭矩曲线得到预控制扭矩d；将预控制扭矩d补偿到传统pi闭环控制得到的怠速闭环扭矩e后，并根据怠速闭环扭矩e控制柴油机运行，可以有效降低实现柴油机恒转速控制对瞬态响应时间及转速超调率要求的难度、降低对标定人员的综合能力，增强了适用性，可以解决柴油发电机并网中对调速率高要求难题，同时解决部分柴油机机型无法满足对瞬态响应时间及转速超调率要求。

2.本发明通过获取柴油机曲轴的齿轮的齿转速并作为实际转速b，实际转速b更加深入细化，可以更加准确识别转速变化率情况，提高瞬态响应时间，满足开发需求。

3.本发明通过在转速变化加速度c超过限值时，对柴油机进行瞬态进气补偿，向柴油机的进气道补充新鲜空气，保证柴油机进气量充足，可以避免由于柴油机进气量不足而导致控制瞬态响应时间无法满足开发要求。

附图说明

图1为传统技术获取实际转速的结构示意图；

图2为传统技术的pi闭环控制方框图；

图3为本发明获取实际转速的结构示意图；

图4为本发明的控制方框图；

图5为本发明中瞬态进气补偿的结构示意图。

其中：1-齿轮、2-感应柱、3-传感器、4-齿转速传感器、5-储气罐、6-开关阀、7-进气道、8-ecu、9-进气补偿管。

具体实施方式

下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。

参阅图3-5，一种提高柴油机恒转速闭环能力的控制方法，获取柴油机的实际转速b；根据怠速目标设定值为a-实际转速为b的差值进行pi闭环控制得到怠速闭环扭矩e；

根据实际转速b计算得到转速变化加速度c，根据转速变化加速度c查询预控制扭矩曲线得到预控制扭矩d；其中，预控制扭矩曲线可以预先通过试验台架进行标定得到；

将预控制扭矩d补偿到怠速闭环扭矩e，并根据怠速闭环扭矩e控制柴油机运行。可以有效降低实现柴油机恒转速控制对瞬态响应时间及转速超调率要求的难度、降低对标定人员的综合能力，增强了适用性，可以解决柴油发电机并网中对调速率高要求难题，同时解决部分柴油机机型无法满足对瞬态响应时间及转速超调率要求。

在本实施例中，获取柴油机的实际转速b具体为获取柴油机曲轴的齿轮1的齿转速并作为实际转速b，具体地，通过齿转速传感器4感应齿轮1的每一个齿得到齿信号，对齿信号进行滤波输出并计算得到齿转速，使得实际转速b更加深入细化，可以更加准确识别转速变化率情况，提高瞬态响应时间，满足开发需求。对实际转速b进行二阶求导计算得到转速变化加速度c。

在本实施例中，当转速变化加速度c超过限值时，对柴油机进行瞬态进气补偿，瞬态进气补偿具体为激活储气罐5的开关阀6并向柴油机的进气道7补充新鲜空气，保证柴油机进气量充足，可以避免由于柴油机进气量不足而导致控制瞬态响应时间无法满足开发要求。

一种提高柴油机恒转速闭环能力的控制装置，包括ecu8、安装在柴油机曲轴的齿轮1，还包括齿转速传感器4、储气罐5、进气补偿管9、开关阀6，储气罐5通过进气补偿管9连接柴油机的进气道7，开关阀6设在进气补偿管9上，ecu8电性连接齿转速传感器4、开关阀6；ecu8通过齿转速传感器4感应齿轮1的每一个齿并计算得到柴油机的实际转速为b，根据怠速目标设定值为a-实际转速为b的差值进行pi闭环控制得到怠速闭环扭矩e，根据实际转速b计算得到转速变化加速度c，根据转速变化加速度c查询预控制扭矩曲线得到预控制扭矩d；将预控制扭矩d补偿到怠速闭环扭矩e，并根据怠速闭环扭矩e控制柴油机运行。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

技术特征：

1.一种提高柴油机恒转速闭环能力的控制方法，获取柴油机的实际转速b；根据怠速目标设定值为a-实际转速为b的差值进行pi闭环控制得到怠速闭环扭矩e，其特征在于，

根据所述实际转速b计算得到转速变化加速度c，根据所述转速变化加速度c查询预控制扭矩曲线得到预控制扭矩d；

将所述预控制扭矩d补偿到所述怠速闭环扭矩e，并根据所述怠速闭环扭矩e控制柴油机运行。

2.根据权利要求1所述的一种提高柴油机恒转速闭环能力的控制方法，其特征在于，所述获取柴油机的实际转速b具体为获取柴油机曲轴的齿轮(1)的齿转速并作为所述实际转速b。

3.根据权利要求2所述的一种提高柴油机恒转速闭环能力的控制方法，其特征在于，通过齿转速传感器(4)感应所述齿轮(1)的每一个齿得到齿信号，对所述齿信号进行滤波输出并计算得到所述齿转速。

4.根据权利要求1所述的一种提高柴油机恒转速闭环能力的控制方法，其特征在于，对所述实际转速b进行二阶求导计算得到所述转速变化加速度c。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种提高柴油机恒转速闭环能力的控制方法，其特征在于，当所述转速变化加速度c超过限值时，对所述柴油机进行瞬态进气补偿。

6.根据权利要求5所述的一种提高柴油机恒转速闭环能力的控制方法，其特征在于，所述瞬态进气补偿具体为激活储气罐(5)的开关阀(6)并向所述柴油机的进气道(7)补充新鲜空气。

7.一种提高柴油机恒转速闭环能力的控制装置，包括ecu(8)、安装在柴油机曲轴的齿轮(1)，其特征在于，还包括齿转速传感器(4)、储气罐(5)、进气补偿管(9)、开关阀(6)，所述储气罐(5)通过进气补偿管(9)连接柴油机的进气道(7)，所述开关阀(6)设在所述进气补偿管(9)上，所述ecu(8)电性连接所述齿转速传感器(4)、开关阀(6)；所述ecu(8)通过所述齿转速传感器(4)感应所述齿轮(1)的每一个齿并计算得到柴油机的实际转速为b，根据怠速目标设定值为a-实际转速为b的差值进行pi闭环控制得到怠速闭环扭矩e，根据所述实际转速b计算得到转速变化加速度c，根据所述转速变化加速度c查询预控制扭矩曲线得到预控制扭矩d；将所述预控制扭矩d补偿到所述怠速闭环扭矩e，并根据所述怠速闭环扭矩e控制柴油机运行。

技术总结
本发明公开了一种提高柴油机恒转速闭环能力的控制方法，涉及柴油机恒转速，主要解决现有PI闭环方法实现柴油机恒转速控制对瞬态响应时间及转速超调率要求存在难度大的技术问题，所述控制方法为：获取柴油机的实际转速B；根据怠速目标设定值为A‑实际转速为B的差值进行PI闭环控制得到怠速闭环扭矩E，根据所述实际转速B计算得到转速变化加速度C，根据所述转速变化加速度C查询预控制扭矩曲线得到预控制扭矩D；将所述预控制扭矩D补偿到所述怠速闭环扭矩E，并根据所述怠速闭环扭矩E控制柴油机运行。本发明还公开了一种提高柴油机恒转速闭环能力的控制装置。本发明可以有效满足实现柴油机恒转速控制对瞬态响应时间及转速超调率要求。

技术研发人员：刘星;桑海浪
受保护的技术使用者：广西玉柴机器股份有限公司
技术研发日：2020.02.28
技术公布日：2020.06.02