一种氨—柴油双燃料发动机快速原型燃料喷射控制系统

本发明涉及快速原型，特别是涉及一种氨—柴油双燃料发动机快速原型燃料喷射控制系统。

背景技术：

1、控制和减少全球人为活动的温室气体排放量，已成为国际共识。氨不含碳，且可以由绿氢和空气中的氮气合成，所以氨是一种非常有前景的零碳燃料，发动机燃用氨，可以有效降低二氧化碳的排放。

2、随着国际社会对船舶动力性能要求的不断提高，以及排放法规的不断严格，发动机面临着越来越严峻的形势挑战。无论是柴油机的性能提高还是柴油机排放水平的降低，究其根本源头都是对缸内燃烧过程的改善，通过改善氨﹣柴油双燃料发动机燃料喷射控制，是改善柴油机缸内燃烧状态十分有效的手段，通过精确控制喷油器的喷射正时与喷油持续期，可以灵活的改变柴油机内的燃烧状态。在实验过程中，在不同的条件下往往需要改变不同的喷射方式来取得动力性与经济性之间的平衡，喷射策略的灵活可调节无论是对柴油机性能的标定，还是满足不同条件下排放法规的要求都有着重要意义。对此，本发明提出一种氨—柴油双燃料发动机快速原型燃料喷射控制系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种氨—柴油双燃料发动机快速原型燃料喷射控制系统，可以做到调节简单，控制系统运行稳定提高发动机的燃烧效率。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种氨—柴油双燃料发动机快速原型燃料喷射控制系统，所述系统包括：上位机模块、计算模块、外围驱动模块和被控对象；

4、所述上位机模块，与所述计算模块通信连接，用于配置喷射器控制参数以柴油喷射和氨气喷射单独控制及喷射脉宽和喷射正时的灵活修改；

5、所述计算模块，与所述外围驱动模块通信连接，用于基于所述上位机模块的配置参数以及所述被控对象的传感器信号生成喷射脉冲信号；

6、所述外围驱动模块，用于基于所述喷射脉冲信号产生驱动信号以对所述被控对象进行控制；所述被控对象为喷油器；

7、所述计算模块包括正时同步程序单元、控制策略单元、喷射程序单元和i/o接口；

8、所述正时同步程序单元，用于根据曲轴信号和凸轮轴信号中的两个齿之间的间隔判断当前曲轴的位置，根据每个气缸的相对位置关系得到每个气缸中活塞的位置，该位置通过当前转速以及板载时钟频率进行更新；

9、所述控制策略单元，用于通过其他软件生成的c代码通过导入到硬件平台中，与计算模块产生的正时同步程序单元相连接，通过软件编译时预留的接口进行数据传输，将喷射信号脉冲控制序列配置的相关信息从控制策略单元中传给正时同步程序单元；

10、所述喷射程序单元，用于控制柴油喷射和氨气喷射的喷射正时与喷射脉宽；

11、所述喷射程序单元包括ni高速信号采集卡和喷射序列产生子单元；

12、所述ni高速信号采集卡，用于基于开关信号、喷射配置信息和通信触发信号输出喷射脉宽；

13、所述喷射序列产生子单元，用于根据所述喷射配置信息和所述通信触发信号输出所述喷射正时信号。

14、可选的，柴油喷射和氨气喷射的喷射正时与喷射脉宽均留有单独的接口。

15、可选的，当计算模块接收所述被控对象的传感器信号生成喷射脉冲信号的控制逻辑为：

16、传感器系统压力燃油喷射量和氨气喷射量通过i/o接口传输给所述计算模块，利用所述计算模块中的整形滤波单元对传感器输入信号进行整形滤波并将整形后的信号依次传输给所述正时同步程序单元和所述喷射程序单元后经过i/o接口输出所述喷射脉冲信号。

17、可选的，所述外围驱动模块包括ecu单元、驱动电路和i/o接口；

18、所述ecu单元，用于通过所述i/o接口接收所述喷射脉冲信号，并基于所述喷射脉冲信号输出喷油器驱动信号；

19、所述驱动电路，用于基于所述喷射器驱动信号和外部电源提供的电源信号输出所述喷油器的驱动信号。

20、可选的，所述ecu单元包括中断子单元、喷射函数、喷射阶段判断子单元和电压信号给定子单元；

21、所述喷射函数，用于基于所述喷射脉冲信号进行函数计算得到函数结果；

22、所述中断子单元，用于根据can信号和所述函数结果得出中断控制信号；

23、所述喷射阶段判断子单元，用于根据所述中断控制信号输出判断结果；

24、所述电压信号给定子单元，用于依据所述判断结果设定驱动电压信号进而输出喷油器驱动信号。

25、可选的，所述驱动电路采用升压驱动电路。

26、可选的，所述外围驱动模块根据喷射脉冲信号的上升沿确定每次喷射的喷油正时，根据喷油脉冲信号模块配置的喷油脉宽数据，经过ecu中程序的处理产生直接输入到喷油器中的信号。

27、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

28、本发明提供一种氨—柴油双燃料发动机快速原型燃料喷射控制系统，以ni高速采集卡为通信模块，实现双燃料喷射系统与控制软件的交互，实时跟踪燃料喷射系统压力及喷射器的燃油喷射量和氨气喷射量等参数，并通过上位机界面配置喷射器控制参数实现柴油喷射和氨气喷射单独控制及喷射脉宽和喷射正时的灵活修改。

技术特征：

1.一种氨—柴油双燃料发动机快速原型燃料喷射控制系统，其特征在于，所述系统包括：上位机模块、计算模块、外围驱动模块和被控对象；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，柴油喷射和氨气喷射的喷射正时与喷射脉宽均留有单独的接口。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，当计算模块接收所述被控对象的传感器信号生成喷射脉冲信号的控制逻辑为：

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述外围驱动模块包括ecu单元、驱动电路和i/o接口；

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述ecu单元包括中断子单元、喷射函数、喷射阶段判断子单元和电压信号给定子单元；

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述驱动电路采用升压驱动电路。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述外围驱动模块根据喷射脉冲信号的上升沿确定每次喷射的喷油正时，根据喷油脉冲信号模块配置的喷油脉宽数据，经过ecu中程序的处理产生直接输入到喷油器中的信号。

技术总结
本发明公开一种氨—柴油双燃料发动机快速原型燃料喷射控制系统，系统包括：上位机模块、计算模块、外围驱动模块和被控对象；计算模块包括正时同步程序单元、控制策略单元、喷射程序单元和I/O接口；喷射程序单元包括NI高速信号采集卡和喷射序列产生子单元。以NI高速采集卡为通信模块，实现双燃料喷射系统与控制软件的交互，实时跟踪燃料喷射系统压力及喷射器的燃油喷射量和氨气喷射量等参数，并通过上位机界面配置喷射器控制参数实现柴油喷射和氨气喷射单独控制及喷射脉宽和喷射正时的灵活修改。

技术研发人员：王保旭,董全,王迪,魏代君
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16