[發(fā)明專利]一種用于汽柴油摻混靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料在線檢測方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510072655.4
• 申請(qǐng)日: 2015-02-11
• 公開（公告）號(hào): CN104775923B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王金力;楊福源;歐陽明高
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): F02D41/02
• 分類號(hào): F02D41/02;F02D41/30
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 徐寧,孫楠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)電控領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種用于汽柴油摻混靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料在線檢測方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)柴油機(jī)通常采用高壓縮比壓燃的方式，熱效率較高，但是其氮氧化物和顆粒物的排放存在此消彼長的矛盾關(guān)系，且氮氧化物的排放和熱效率正相關(guān)，后處理設(shè)備昂貴。均質(zhì)壓燃燃燒不但具有同時(shí)降低氮氧化物和顆粒物排放的潛力，而且不影響熱效率，因此成為柴油機(jī)改善的重要方向。但是，無論是汽油還是柴油，在實(shí)現(xiàn)均質(zhì)壓燃燃燒的過程中都遇到了很多問題。這些問題中，很多都是由于燃料的性能限制所造成的。例如，汽油由于具有良好的揮發(fā)性，容易形成均質(zhì)混合氣，因而被認(rèn)為是均質(zhì)壓燃燃燒模式的理想燃料。然而，大量的研究表明，汽油燃料雖然容易形成均質(zhì)混合氣，但是其燃燒過程控制面臨著巨大的問題，無論是燃燒始點(diǎn)的控制，還是燃燒放熱率的控制都沒有簡單易行的可控手段或方案。而柴油與汽油不同，其揮發(fā)性較差，自燃性好，很難形成均質(zhì)混合氣。此外，無論是汽油還是柴油，其煉制設(shè)備都是規(guī)模非常龐大的投資，期望煉油廠短時(shí)間內(nèi)改變煉制工藝，制造某種符合需求的燃料是不切實(shí)際的。

因此，在原有汽油、柴油燃燒的基礎(chǔ)上進(jìn)行摻混，通過將兩種燃料混合形成新的燃料并用于均質(zhì)壓燃燃燒成為一種可行的方法。研究表明，各種比例的汽柴油摻混燃料都可以用于傳統(tǒng)柴油機(jī)中進(jìn)行壓燃燃燒。然而，汽柴油摻混燃料進(jìn)行壓燃燃燒所面臨的問題是不同摻混比例燃料性質(zhì)不同，最優(yōu)的油氣控制參數(shù)也不同。因此，需要在線檢測燃料的摻混比例,從而根據(jù)摻混比例來調(diào)整油氣控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。然而，目前的發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)并不具備燃料檢測和自適應(yīng)控制能力。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠快速、準(zhǔn)確檢測摻混比例的用于汽柴油摻混靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料在線檢測方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種用于汽柴油摻混靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料在線檢測方法，其包括以下步驟：1)設(shè)置一汽柴油摻混靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)在線檢測系統(tǒng)，其包括發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元、靈活燃料壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)、壓阻式缸壓傳感器和燃料識(shí)別電控單元；所述燃料識(shí)別電控單元包括滯燃期計(jì)算模塊和燃料識(shí)別模塊，所述發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元通過CAN總線分別與所述靈活燃料壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料識(shí)別電控單元連接，所述靈活燃料壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的每一氣缸內(nèi)均設(shè)置一所述壓阻式缸壓傳感器，各所述壓阻式缸壓傳感器均通過線纜與所述燃料識(shí)別電控單元連接；2)發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元將實(shí)時(shí)采集到的靈活燃料壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油時(shí)刻信號(hào)MainInjection通過CAN總線發(fā)送到滯燃期計(jì)算模塊，壓阻式缸壓傳感器實(shí)時(shí)采集靈活燃料壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的缸壓信號(hào)并發(fā)送到滯燃期計(jì)算模塊；滯燃期計(jì)算模塊根據(jù)接收到的缸壓信號(hào)和噴油時(shí)刻信號(hào)MainInjection計(jì)算得到滯燃期IgnitionDelay；3)發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元將實(shí)時(shí)采集到的靈活燃料壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)和油門踏板位置信號(hào)通過CAN總線發(fā)送到燃料識(shí)別模塊，燃料識(shí)別模塊根據(jù)接收到的轉(zhuǎn)速信號(hào)和油門踏板位置信號(hào)建立燃料摻混比與滯燃期的對(duì)應(yīng)關(guān)系表；滯燃期計(jì)算模塊將計(jì)算得到的滯燃期IgnitionDelay發(fā)送到燃料識(shí)別模塊；燃料識(shí)別模塊根據(jù)接收到的滯燃期IgnitionDelay查詢?nèi)剂蠐交毂扰c滯燃期的對(duì)應(yīng)關(guān)系表并利用線性插值方法，得到燃料摻混比例BR；4)燃料識(shí)別模塊將摻混燃料的摻混比BR通過CAN總線反饋到發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元，發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)單元根據(jù)摻混比例BR對(duì)噴油時(shí)刻和噴油量進(jìn)行閉環(huán)控制。

所述步驟2)中，滯燃期計(jì)算模塊根據(jù)接收到的缸壓信號(hào)和噴油時(shí)刻信號(hào)MainInjection計(jì)算得到滯燃期IgnitionDelay，其具體過程為：①根據(jù)靈活燃料壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)的幾何參數(shù)和所處的曲軸轉(zhuǎn)角位置，計(jì)算當(dāng)前的氣缸容積V：

式中，V_c為氣缸剩余容積，D為氣缸直徑，r為曲軸半徑，為當(dāng)前曲軸轉(zhuǎn)角，l為連桿長度；②基于熱力學(xué)第一定律，計(jì)算當(dāng)前氣缸容積V內(nèi)汽柴油摻混燃燒放熱的瞬時(shí)放熱率ROHR：

式中，γ為氣缸內(nèi)汽柴油混合氣的絕熱指數(shù)，p為缸壓，Q_W為缸壁傳熱造成的熱損失；

③對(duì)計(jì)算得到的瞬時(shí)放熱率ROHR進(jìn)行積分，將處于不同曲軸轉(zhuǎn)角位置的放熱量進(jìn)行累加，得到循環(huán)累計(jì)放熱量Q_AHR：

④將循環(huán)累計(jì)放熱量Q_AHR達(dá)到循環(huán)累計(jì)放熱量最大值10％的位置作為燃燒始點(diǎn)SOC；