进气预混型燃气发动机的自适应启动方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及燃气发动机技术领域，尤其涉及一种进气预混型燃气发动机的自适应启动方法及实施该方法的系统，该方法包括如下步骤：步骤S1、开启燃气发动机的启动开关，在燃气发动机的启动过程中，由转速检测器对燃气发动机的转速进行测量；步骤S2、由控制单元根据转速检测器测量到的燃气发动机的转速判断燃气发动机的转速在标定时间T内是否升高，当燃气发动机的转速在标定时间T内升高时，继续启动燃气发动机；当燃气发动机的转速在标定时间T内未升高时，由开度修正机构对燃气控制阀的开度R进行修正。能控制进入燃气发动机气缸的混合气空燃比自适应变化，得到使得燃气发动机气缸内混合气能够正常点火的燃气控制阀的最佳开度。
【专利说明】
进气预混型燃气发动机的自适应启动方法及系统
技术领域
[0001]本发明涉及燃气发动机技术领域，尤其涉及一种进气预混型燃气发动机的自适应启动方法及系统。【背景技术】
[0002]作为一种清洁能源，天然气被越来越多的用于非道路发电用发动机。一般的，燃气发动机用于发电时，天然气的供给是通过用零压阀将燃气管道内的燃气压力减压到一个大气压左右，再通过燃气控制阀开度大小来控制进入发动机的燃气量。最后，燃气和空气通过一个混合器预混后进气发动机气缸燃烧。这种配置的特点是，进入发动机的燃气量受混合器前空气压力、燃气控制阀前燃气压力、燃气控制阀开度三者的影响，仅燃气控制阀开度无法精确控制进入的燃气量。
[0003]现有技术中，燃气发动机的启动数据通过发动机台架标定试验固化。当燃气控制阀的启动开度数据固化后，如果更换发动机、零压阀调整不准或者环境条件(温度等)改变后，仍采用原有的燃气控制阀启动开度数据，会造成实际燃气进气量不能满足点火燃烧需求，无法启动发动机。不同客户使用的天然气气质不同，也会导致发动机启动困难甚至无法起车。若发动机无法启动，则需要手动调节零压阀或者使用诊断仪对启动数据进行人为修正。但是，通过手动调节零压阀启动，不仅麻烦，而且还会影响发动机正常运行工况的经济性和排放;而通过诊断仪调整燃气控制阀的启动数据，不仅需要专业设备，而且需要专业人员操作，耗费人力物力资源较大。并且，不同环境下的修正数据不同，导致每次发动机无法启动时都要进行启动的优化工作。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明提供一种进气预混型燃气发动机的自适应启动方法及系统，以解决现有进气预混型燃气发动机启动困难的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种进气预混型燃气发动机的自适应启动方法，包括如下步骤:步骤S1、开启燃气发动机的启动开关，在燃气发动机的启动过程中，由转速检测器对燃气发动机的转速进行测量;步骤S2、由控制单元根据转速检测器测量到的燃气发动机的转速判断燃气发动机的转速在标定时间T内是否升高，当燃气发动机的转速在标定时间T内升高时，继续启动燃气发动机；当燃气发动机的转速在标定时间T内未升高时，由开度修正机构对燃气控制阀的开度R进行修正。
[0008]根据本发明，在步骤S2中，由开度修正机构对燃气控制阀的开度R进行修正的过程为周期性修正过程，使得修正后的燃气控制阀的最大限定开度Rmax和最小限定开度Rmin均不超过预设值。
[0009]根据本发明，在步骤S2中，由开度修正机构对燃气控制阀的开度R进行修正的过程包括:步骤S21、使燃气控制阀的开度增加一个修正值A R;步骤S22、由控制单元根据转速检测器测量到的燃气发动机的转速判断燃气发动机的转速在单位时间At内是否升高，当燃气发动机的转速在单位时间A t内升高时，保持修正后的燃气控制阀的开度R’不变，继续启动燃气发动机;当燃气发动机的转速在单位时间△ t内未升高时，返回至步骤S21。
[0010]根据本发明，在步骤S22中，当燃气发动机的转速在单位时间A t内未升高时，在返回至步骤S21之前，先执行以下步骤:步骤S23、由控制单元判断修正后的燃气控制阀的开度 R’是否达到最大限定开度Rmax，当R’，返回至步骤S21 ;当R’ =RmaJt，执行以下步骤:步骤S24、使燃气控制阀的开度减小一个修正值A R;步骤S25、由控制单元根据转速检测器测量到的燃气发动机的转速判断燃气发动机的转速在单位时间A t内是否升高，当燃气发动机的转速在单位时间At内升高时，保持修正后的燃气控制阀的开度R’不变，继续启动燃气发动机;当燃气发动机的转速在单位时间At内未升高时，返回至步骤S24。
[0011]根据本发明，在步骤S25中，当燃气发动机的转速在单位时间At内未升高时，在返回至步骤S24之前，先执行以下步骤:步骤S26、由控制单元判断修正后的燃气控制阀的开度 R’是否达到最小限定开度Rmin，当R’ >Rmin时，返回至步骤S24;当R’ = Rmin时，返回至步骤 S21〇
[0012]根据本发明，在步骤S2中，当燃气发动机的启动过程持续时间超过预设时间后，停止启动燃气发动机。
[0013]本发明还提供了一种进气预混型燃气发动机的自适应启动系统，包括:燃气发动机、用于测量燃气发动机转速的转速检测器、用于向燃气发动机输送燃气的燃气管道、设于燃气管道上且开度可调节的燃气控制阀以及用于控制燃气控制阀的开度的控制单元，控制单元具有开度修正机构，在燃气发动机的启动过程中，控制单元根据转速检测器测量到的燃气发动机的转速判断燃气发动机的转速在标定时间T内是否升高，并根据判断结果控制开度修正机构修正燃气控制阀的开度。
[0014]根据本发明，开度修正机构对燃气控制阀的开度进行修正的过程为周期性修正过程。
[0015]根据本发明，周期性修正过程使得修正后的燃气控制阀的最大限定开度和最小限定开度均不超过预设值。
[0016](三)有益效果
[0017]本发明的上述技术方案提供的进气预混型燃气发动机的自适应启动方法及系统具有如下优点:
[0018]由控制单元根据转速检测器测量到的燃气发动机的转速的变化情况，控制开度修正机构对燃气控制阀的开度进行自适应修正，以控制进入燃气发动机气缸的混合气空燃比自适应变化，从而得到使得燃气发动机气缸内混合气能够正常点火的燃气控制阀的最佳开度，以使燃气发动机能够顺利启动，解决了燃气成分变化后启动困难、反复标定、反复启动的问题，对不同环境下启动燃气发动机有很好的适应性和通用性，能有效节省人力成本，提高产品适用性，产生经济效益。【附图说明】
[0019]图1是本发明实施例的进气预混型燃气发动机的自适应启动方法的流程示意图。【具体实施方式】
[0020]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0021]如图1所示，本发明实施例提供的一种进气预混型燃气发动机的自适应启动方法。 具体地，本实施例的进气预混型燃气发动机的自适应启动方法包括如下步骤:
[0022]步骤S1、开启燃气发动机的启动开关，本文中燃气发动机的启动开关用T50表示， 用T50置位表示有启动请求，并以T50置位为时间起点。在燃气发动机的启动过程中，由转速检测器对燃气发动机的转速进行实时测量。
[0023]步骤S2、由控制单元根据转速检测器测量到的燃气发动机的转速判断燃气发动机的转速在标定时间T内是否升高，标定时间T可以根据实际情况进行标定，并不局限，例如可以标定为2s。当燃气发动机的转速在标定时间T内升高时，表明燃气发动机气缸内的混合气可以正常点火，因此可继续启动燃气发动机，直至燃气发动机启动成功。当燃气发动机的转速在标定时间T内未升高时，表明燃气发动机缸内的混合气无点火迹象，此时需由开度修正机构对燃气控制阀的开度R进行修正，以促使燃气发动机能够成功启动。[〇〇24]在本实施例中，由开度修正机构对燃气控制阀的开度R进行修正的过程为周期性修正过程，使得修正后的燃气控制阀的最大限定开度Rmax和最小限定开度Rmin均不超过预设值，该预设值为使得燃气控制阀的开度能够保证正常燃气发动机成功启动的最大开度值和最小开度值。[〇〇25]具体地，在本实施例中，由开度修正机构对燃气控制阀的开度R进行修正的过程包括:[〇〇26]步骤S21、使燃气控制阀的开度增加一个修正值A R。
[0027]步骤S22、由控制单元根据转速检测器测量到的燃气发动机的转速判断燃气发动机的转速在单位时间A t内是否升高，单位时间A t为根据进气系统布置标定的延时步长， 并不局限，例如可以标定为50ms。当燃气发动机的转速在单位时间At内升高时，保持修正后的燃气控制阀的开度R’不变，继续启动燃气发动机。当燃气发动机的转速在单位时间A t 内未升尚时，执彳丁以下步骤:
[0028]步骤S23、由控制单元判断修正后的燃气控制阀的开度R’是否达到最大限定开度 Rmax，当R ’ <Rmax时，返回至步骤S2 1，继续增加燃气控制阀的开度。当R ’ = Rmax时，执行以下步骤:[〇〇29]步骤S24、使燃气控制阀的开度减小一个修正值A R。
[0030]步骤S25、由控制单元根据转速检测器测量到的燃气发动机的转速判断燃气发动机的转速在单位时间A t内是否升高。当燃气发动机的转速在单位时间A t内升高时，保持修正后的燃气控制阀的开度R’不变，继续启动燃气发动机。当燃气发动机的转速在单位时间△ t内未升高时，执行以下步骤:
[0031]步骤S26、由控制单元判断修正后的燃气控制阀的开度R’是否达到最小限定开度 Rmin，当R ’ >Rmin时，返回至步骤S24，继续减小燃气控制阀的开度。当R ’ = Rmin时，返回至步骤S21，重新增加燃气控制阀的开度。
[0032]由此，对燃气控制阀的开度R进行循环反复的周期性修正，直至燃气发动机启动成功。但是，为了保护燃气发动机，当燃气发动机的启动过程持续时间超过预设时间后，无论是否启动成功，都要停止启动燃气发动机。
[0033]本实施例还提供了一种进气预混型燃气发动机的自适应启动系统，该系统用于实施上述进气预混型燃气发动机的自适应启动方法。本实施例的进气预混型燃气发动机的自适应启动系统包括:燃气发动机、用于测量燃气发动机转速的转速检测器、用于向燃气发动机输送燃气的燃气管道、设于燃气管道上且开度可调节的燃气控制阀以及用于控制燃气控制阀的开度的控制单元，控制单元具有开度修正机构，在燃气发动机的启动过程中，控制单元根据转速检测器测量到的燃气发动机的转速判断燃气发动机的转速在标定时间T内是否升高，并根据判断结果控制开度修正机构修正燃气控制阀的开度。本实施例的开度修正机构对燃气控制阀的开度进行修正的过程为周期性修正过程，使得修正后的燃气控制阀的最大限定开度和最小限定开度均不超过预设值。
[0034]本实施例的进气预混型燃气发动机的自适应启动方法及用于实施该方法的进气预混型燃气发动机的自适应启动系统，由控制单元根据转速检测器测量到的燃气发动机的转速的变化情况，控制开度修正机构对燃气控制阀的开度进行自适应修正，以控制进入燃气发动机气缸的混合气空燃比自适应变化，从而得到使得燃气发动机气缸内混合气能够正常点火的燃气控制阀的最佳开度，以使燃气发动机能够顺利启动，解决了燃气成分变化后启动困难、反复标定、反复启动的问题，对不同环境下启动燃气发动机有很好的适应性和通用性，能有效节省人力成本，提高产品适用性，产生经济效益。
[0035]最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种进气预混型燃气发动机的自适应启动方法，其特征在于，包括如下步骤:步骤S1、开启燃气发动机的启动开关，在燃气发动机的启动过程中，由转速检测器对燃 气发动机的转速进行测量；步骤S2、由控制单元根据转速检测器测量到的燃气发动机的转速判断燃气发动机的转 速在标定时间T内是否升高，当燃气发动机的转速在标定时间T内升高时，继续启动燃气发 动机;当燃气发动机的转速在标定时间T内未升高时，由开度修正机构对燃气控制阀的开度 R进行修正。2.根据权利要求1所述的进气预混型燃气发动机的自适应启动方法，其特征在于，在所 述步骤S2中，由开度修正机构对燃气控制阀的开度R进行修正的过程为周期性修正过程，使 得修正后的燃气控制阀的最大限定开度Rmax和最小限定开度Rmin均不超过预设值。3.根据权利要求2所述的进气预混型燃气发动机的自适应启动方法，其特征在于，在所 述步骤S2中，由开度修正机构对燃气控制阀的开度R进行修正的过程包括:步骤S21、使燃气控制阀的开度增加一个修正值A R;步骤S22、由控制单元根据转速检测器测量到的燃气发动机的转速判断燃气发动机的 转速在单位时间A t内是否升高，当燃气发动机的转速在单位时间A t内升高时，保持修正 后的燃气控制阀的开度R’不变，继续启动燃气发动机;当燃气发动机的转速在单位时间At 内未升高时，返回至所述步骤S21。4.根据权利要求3所述的进气预混型燃气发动机的自适应启动方法，其特征在于，在所 述步骤S22中，当燃气发动机的转速在单位时间A t内未升高时，在返回至所述步骤S21之 前，先执行以下步骤:步骤S23、由控制单元判断修正后的燃气控制阀的开度R’是否达到最大限定开度Rmax， 当R’ <Rmax时，返回至所述步骤S21 ;当R’ =Rmax时，执行以下步骤:步骤S24、使燃气控制阀的开度减小一个修正值A R;步骤S25、由控制单元根据转速检测器测量到的燃气发动机的转速判断燃气发动机的 转速在单位时间A t内是否升高，当燃气发动机的转速在单位时间A t内升高时，保持修正 后的燃气控制阀的开度R’不变，继续启动燃气发动机;当燃气发动机的转速在单位时间At 内未升高时，返回至所述步骤S24。5.根据权利要求4所述的进气预混型燃气发动机的自适应启动方法，其特征在于，在所 述步骤S25中，当燃气发动机的转速在单位时间A t内未升高时，在返回至所述步骤S24之 前，先执行以下步骤:步骤S26、由控制单元判断修正后的燃气控制阀的开度R’是否达到最小限定开度心^ 当R’ >Rmin时，返回至所述步骤S24;当R’ =Rmin时，返回至所述步骤S21。6.根据权利要求2所述的进气预混型燃气发动机的自适应启动方法，其特征在于，在所 述步骤S2中，当燃气发动机的启动过程持续时间超过预设时间后，停止启动燃气发动机。7.—种进气预混型燃气发动机的自适应启动系统，其特征在于，包括:燃气发动机、用 于测量所述燃气发动机转速的转速检测器、用于向所述燃气发动机输送燃气的燃气管道、 设于所述燃气管道上且开度可调节的燃气控制阀以及用于控制所述燃气控制阀的开度的 控制单元，所述控制单元具有开度修正机构，在所述燃气发动机的启动过程中，所述控制单 元根据所述转速检测器测量到的所述燃气发动机的转速判断所述燃气发动机的转速在标定时间T内是否升高，并根据判断结果控制所述开度修正机构修正所述燃气控制阀的开度。8.根据权利要求7所述的进气预混型燃气发动机的自适应启动系统，其特征在于，所述 开度修正机构对所述燃气控制阀的开度进行修正的过程为周期性修正过程。9.根据权利要求8所述的进气预混型燃气发动机的自适应启动系统，其特征在于，所述 周期性修正过程使得修正后的燃气控制阀的最大限定开度和最小限定开度均不超过预设 值。
【文档编号】F02D41/14GK106050450SQ201610496606
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】徐帅卿, 王文霞, 周飞章, 李少佳, 曹石
【申请人】潍柴动力股份有限公司