一种天然气发动机环境补偿闭环控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种天然气发动机环境补偿闭环控制系统，是通过发动机进气口的环境参数与预设定的标定环境参数进行比较，得出发动机处于非标定的环境下时，电控单元根据缸内温度获取增压进气量和空燃比的前馈修正系数，同时混合进气量也通过缸内温度获取反馈修正系数，最终得到相当功率输出，使发动机在任何环境下均正常工作。其中大气环境传感器设在进气口处，缸内温度传感器设在气缸内设内置，最终使本实用新型专利技术的发动机在任何环境下，均可快速的、精确的控制并修正进入气缸的混合进气量，达到相当功率输出的目的。

Closed loop control system for environment compensation of natural gas engine

The utility model discloses a natural gas engine environment compensation closed-loop control system is calibrated through environmental parameters and environmental parameters of pre setting engine inlet are compared, the engine is in a non calibration environment, the electronic control unit according to the temperature of the cylinder to obtain pressurized air intake and air-fuel ratio feedforward correction coefficient, and mixed the intake amount through the cylinder temperature feedback correction coefficient, finally obtained the equivalent power output of the engine will work in any environment. The atmospheric sensor is arranged at the air inlet of the cylinder temperature sensor is arranged inside the cylinder with built-in, finally make the utility model engine in any environment, can quickly and accurately control and modified mixed intake air into the cylinder, reached a power output of.

【技术实现步骤摘要】
一种天然气发动机环境补偿闭环控制系统
本技术涉及天然气发动机
，尤其涉及一种天然气发动机环境补偿闭环控制系统。
技术介绍
由于世界石油资源逐年短缺、城市汽车排放污染日益严重，天然气发动机作为燃用新型燃料及清洁能源的绿色动力，得到了前所未有的迅速发展。现阶段，天然气发动机均采用电控技术，分别调控新鲜空气量、天燃气喷射量，通过混合装置形成混合气，经进气歧管分配到气缸内燃烧做功。其中，新鲜空气通过增压器增压，经进气歧管温度与大气湿度修正后，得到增压进气量；天然气通过燃料喷射阀按照预标定理论空燃比进行喷射，经废气中氧浓度修正后，得到实际喷气量。但是，目前的控制系统仅能在实验室环境或者标定的可控环境下控制并修正混合进气量以达到发动机标定性能，随着发动机工作环境逐渐恶劣(相对于可控的标定环境)，即环境温度较高或较低、海拔较高或较低、环境湿度较高或较低等，现有控制系统的调节及修正已不能满足发动机正常工作的要求，例如在环境温度较高的情况下，进入气缸的混合进气量会因空气密度的降低而减少，最终导致发动机输出功率降低。更进一步的问题及不足还包括：在一般情况下，不同工况下的发动机排气管中废气传输的时间长短不一，会使氧传感器反馈信号发生变化，当节气门开度变化较大时，空燃比会因前馈值与实际进气量偏差较大而出现瞬间波动，从而使控制系统很难对混合进气量进行精确调节，严重时会导致发动机转速或功率输出不稳，甚至熄火。
技术实现思路
针对上述不足，本技术所要解决问题的是：提供一种天然气发动机环境补偿闭环控制系统，该系统根据发动机运行的实际环境参数，对混合进气量进行了实时的修正，始终输出相当功率，从而保证了发动机在各种环境下均能够正常工作。为解决上述技术问题，本技术的技术方案是：一种天然气发动机环境补偿闭环控制系统包括电控单元，以及分别与所述电控单元电连接的：用于调节节气门开度的节气门模块；用于调节增压进气量的增压进气量模块；用于调节空燃比的空燃比模块；用于调节混合进气量的混合进气量模块；用于采集进气口处环境参数的大气环境传感器；用于采集气缸燃烧室内温度的缸内温度传感器；用于采集氧气浓度的氧传感器；还包括增压进气量前馈调节模块、增压进气量反馈调节模块、空燃比前馈调节模块、空燃比反馈调节模块、混合进气量反馈调节模块，所述增压进气量前馈调节模块同时与所述电控单元和所述增压进气量模块电连接，所述增压进气量反馈调节模块同时与所述电控单元和所述增压进气量模块电连接，所述空燃比前馈调节模块同时与所述电控单元和所述空燃比模块电连接，所述空燃比反馈调节模块同时与所述电控单元和所述空燃比模块电连接，所述混合进气量反馈调节模块同时与所述电控单元和所述混合进气量模块电连接。优选方式为，还包括与所述电控单元电连接的用于调节点火提前角的点火提前角模块。优选方式为，还包括用于采集进气岐管温度的进气岐管温度传感器，所述进气岐管温度传感器与所述电控单元电连接。优选方式为，所述大气环境传感器包括环境温度传感器、环境湿度传感器和/或大气压力传感器。采用上述技术方案后，本技术的有益效果是：由于本技术的天然气发动机环境补偿闭环控制系统，具有以下优点：1、在进气口布置用以监测大气压力信号、环境温度信号、环境湿度信号的大气环境传感器，在预设的大气压力、环境温度、环境湿度范围内，分别列表标定对增压进气量及空燃比的修正系数，在必要时，亦可列表标定对点火提前角的修正系数，由电控单元选择设置并输出综合修正后的混合进气量。2、增加空燃比前馈控制，通过合理标定，可以有效防止当节气门变化较大时，引起的空燃比剧烈波动。3、在气缸内布置用以监测燃烧室内温度信号的缸内温度传感器，标定缸内的正常温度范围与允许差值，并列表标定对空燃比及增压进气量的前馈修正，最终实现对混合进气量的闭环精确控制。由于还包括与电控单元电连接的用于调节点火提前角的点火提前角模块；该点火提前角模块使电控单元在进行了各种调节后，输出功率仍旧不相当时采取的措施，进一步保证发动机正常工作。由于还包括用于采集进气岐管温度的进气岐管温度传感器，进气岐管温度传感器与电控单元电连接；该进气岐管温度传感器将采集到的进气岐管的温度传输给电控单元，使电控单元根据该信号获取增压进气量的反馈修正系数，使实际进气量满足需求。综上所述，本技术的天然气发动机环境补偿闭环控制系统，与现有技术相比，解决了天然发动机在恶劣的环境下，不能依靠自身的控制方法和系统输出相当的功率的技术问题，而本技术的天然气发动机环境补偿闭环控制方法及控制系统，在预设的大气环境下，本技术能够对混合进气量进行综合调节并修正后，使发动机始终保持相当的功率输出，也就是本技术能够使发动机在正常工作的同时，将其动力性及经济性最优化。附图说明图1是本技术天然气发动机环境补偿闭环控制方法的示意图；图2是实施例中关于温度的流程图；图3是实施例中关于湿度的流程图；图4是实施例中关于大气压力的流程图；图5是本技术的天然气发动机环境补偿闭环控制系统的示意图；图6是本技术的天然气发动机环境补偿闭环控制系统的原理框图；图中：1—电控单元、2—增压进气量、3—进气歧管温度信号、4—实际进气量、5—混合进气量、6—功率输出、7—实际喷气量、8—氧浓度、9—空燃比、10—环境参数、11—缸内温度。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图1所示，一种天然气发动机环境补偿闭环控制方法包括以下步骤：步骤S100：电控单元在发电机运行正常时，负荷变化，调整节气门的开度。步骤S101:电控单元获取进气口的环境参数、增压进气量、空燃比、缸内温度和氧浓度，此处通过各处设置的传感器获取。步骤S102：电控单元判断环境参数与预设定的标定环境参数是否符合；若环境参数与标定环境参数相符，增压进气量和空燃比按预设定的修正系数进行修正，输出修正后的混合进气量，功率输出；否则判断所述增压进气量是否充足。此步骤中的标定环境参数是指发动机在实验室工作时的环境，或者在标准大气压下的环境。步骤S103：若增压进气量充足时，电控单元根据缸内温度信号获取空燃比的前馈修正系数，同时电控单元根据氧浓度获取空燃比的反馈修正系数，使空燃比同时进行前馈和反馈修正；同时电控单元根据所述缸内温度信号获取混合进气量的反馈修正系数，输出修正后的所述混合进气量，功率输出。步骤S104：若增压进气量不充足时，电控单元调节所述空燃比加浓燃料，功率输出。本实施例在步骤S104中，电控单元在调节空燃比加浓燃料后，还要判断混合进气量，若混合进气量不足，则增大点火提前角，再功率输出。在步骤S102中，若环境参数与标定环境参数相符时，电控单元根据预设定的修正参数修正点火提前角。本实施例还包括步骤：电控单元获取进气歧管温度，并根据进气岐管温度获取反馈修正系数去修正增压进气量。如图2、图3和图4所示，上述的环境参数包括进气口的环境温度、环境湿度和/或大气压力，步骤S102中，判断环境参数与标定环境参数是否相符时，不符的情况包括：环境温度大于预设定的标定温度，环境湿度大于预设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气发动机环境补偿闭环控制系统，其特征在于，包括电控单元，以及分别与所述电控单元电连接的：用于调节节气门开度的节气门模块；用于调节增压进气量的增压进气量模块；用于调节空燃比的空燃比模块；用于调节混合进气量的混合进气量模块；用于采集进气口处环境参数的大气环境传感器；用于采集气缸燃烧室内温度的缸内温度传感器；用于采集氧气浓度的氧传感器；还包括增压进气量前馈调节模块、增压进气量反馈调节模块、空燃比前馈调节模块、空燃比反馈调节模块、混合进气量反馈调节模块，所述增压进气量前馈调节模块同时与所述电控单元和所述增压进气量模块电连接，所述增压进气量反馈调节模块同时与所述电控单元和所述增压进气量模块电连接，所述空燃比前馈调节模块同时与所述电控单元和所述空燃比模块电连接，所述空燃比反馈调节模块同时与所述电控单元和所述空燃比模块电连接，所述混合进气量反馈调节模块同时与所述电控单元和所述混合进气量模块电连接。

【技术特征摘要】
1.一种天然气发动机环境补偿闭环控制系统，其特征在于，包括电控单元，以及分别与所述电控单元电连接的：用于调节节气门开度的节气门模块；用于调节增压进气量的增压进气量模块；用于调节空燃比的空燃比模块；用于调节混合进气量的混合进气量模块；用于采集进气口处环境参数的大气环境传感器；用于采集气缸燃烧室内温度的缸内温度传感器；用于采集氧气浓度的氧传感器；还包括增压进气量前馈调节模块、增压进气量反馈调节模块、空燃比前馈调节模块、空燃比反馈调节模块、混合进气量反馈调节模块，所述增压进气量前馈调节模块同时与所述电控单元和所述增压进气量模块电连接，所述增压进气量反馈调节模块同时与所述电控单元和所述增压进气量模块电连接，所述空燃比前馈调...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兆山，赵宏恩，
申请(专利权)人：潍柴西港新能源动力有限公司，
类型：新型
国别省市：山东,37