一种基于放热率分析的双燃料发动机燃烧闭环控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于放热率分析的双燃料发动机燃烧闭环控制方法。
【背景技术】
[0002] 随着能源短缺和环境污染问题的日益突出，实施能源多元化战略和发展新能源技 术成为未来发展的必然趋势，在所有替代能源中天然气是最为丰富的一次能源，并且燃烧 非常清洁，是替代石油的最理想方案。
[0003] 但是单纯的燃料替代并不能使得能源的利用率有所提高，因此需要对于发动机的 燃烧过程进行分析并进行优化控制。放热率是描述发动机气缸内单位曲轴转角燃料燃烧所 释放热量多少的物理量。通过对内燃机的燃烧放热率的分析，不仅能够改善发动机的动力 性、经济性和排放特性，还能够对发动机燃烧室、进排气系统的改进设计和控制测略的优化 提供理论依据。因此，内燃机放热率计算的准确性对于内燃机整体的性能提高和设计优化 具有重要意义。
[0004] 传统形式的双燃料发动机控制系统主要是在传统柴油机的基础上进行控制的。其 控制方式为，通过PID或MP图等控制手段对于两种燃料中的一种进行控制调速，另一种燃 料则设为定值或随前一种燃料进行定比例喷射。这种控制方式虽然简单易行，同时根据控 制算法能够具有较高的调速控制精度，但是对于缸内燃烧特性和不同气缸间的工作特性无 法考虑和控制。使得各个气缸的均匀性、动力性和排放等有所下降。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种通过对放热率和发动机测试参数的分析，对发动机进 行优化控制的基于放热率分析的双燃料发动机燃烧闭环控制方法。
[0006] 本发明的目的是这样实现的：
[0007] (1)通过传感器测量双燃料发动机参数；
[0008] (2)通过针对双燃料发动机的放热率计算方法，将缸压作为输入求解各个气缸的 放热率；
[0009] (3)结合发动机的转速、爆震和进排气温度的测试信号分析放热率特性；
[0010] (4)根据分析结果对各个气缸进行优化控制。
[0011] 所述的双燃料发动机参数包括，各个气缸的缸压、转速、爆震和排气温度；
[0012] 所述的放热率特性包括各个气缸着火点位置、最高放热率峰值、累积放热量和燃 烧持续期；
[0013] 所述的优化控制的方法包括：转速闭环控制、气缸间不均匀性的闭环控制、发动机 工作状况及排放特性极限的控制和爆震控制方法。
[0014] 放热率的方程组为：
[0015] pV = mRT ；
【主权项】
1. 一种基于放热率分析的双燃料发动机燃烧闭环控制方法，其特征在于，包括如下步 骤： (1) 通过传感器测量双燃料发动机参数； (2) 通过针对双燃料发动机的放热率计算方法，将缸压作为输入求解各个气缸的放热 率； (3) 结合发动机的转速、爆震和进排气温度的测试信号分析放热率特性； (4) 根据分析结果对各个气缸进行优化控制。 所述的双燃料发动机参数包括，各个气缸的缸压、转速、爆震和排气温度； 所述的放热率特性包括各个气缸着火点位置、最高放热率峰值、累积放热量和燃烧持 续期； 所述的优化控制的方法包括：转速闭环控制、气缸间不均匀性的闭环控制、发动机工作 状况及排放特性极限的控制和爆震控制方法。
2. 根据权利要求1所述的一种基于放热率分析的双燃料发动机燃烧闭环控制方法，其 特征在于，所述的放热率的方程组为：
其中P为缸内任意时刻压力，V为缸内任意时刻容积，T为缸内任意时刻温度，R为混合 气体常数，m为任意时刻缸内工质总质量，其中dm为系统内工质总质量的变化，cK为缸内 不同组分的质量变化，其中n表示组分数量，i表示缸内第i种组分；其中QB为两种燃料燃 料在气缸内燃烧放出的总热量，U为缸内各组分总内能，W为系统对外输出功，〇"为通过气 缸边界向外传入或传出的热量，Qe为气体燃料燃烧放出的热量，QD为柴油等液体燃烧放出 的热量。
【专利摘要】本发明涉及一种基于放热率分析的双燃料发动机燃烧闭环控制方法。本发明包括；通过传感器测量双燃料发动机参数；通过针对双燃料发动机的放热率计算方法，将缸压作为输入求解各个气缸的放热率；结合发动机的转速、爆震和进排气温度的测试信号分析放热率特性；根据分析结果对各个气缸进行优化控制。该方法通过对双燃料发动机的检测和放热率的计算对发动机燃烧过程进行优化控制，该方法不仅能够优化双燃料发动机的动力性、经济性、排放特性和提高燃料的利用率，同时能够降低各个气缸间的做功不均匀性，使发动机运行更加平稳，延长使用寿命。
【IPC分类】F02D19-06
【公开号】CN104612841
【申请号】CN201510028502
【发明人】宋恩哲, 石兴超, 杨立平, 李越, 陈慧
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月21日