專利名稱：內(nèi)燃機(jī)車電噴柴油機(jī)載荷控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)車控制技術(shù)，尤其涉及一種內(nèi)燃機(jī)車電噴柴油機(jī)載荷控制方法。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)車已經(jīng)能夠通過電噴控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)調(diào)速，通過微機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)車的加載控制。對(duì)于在固定地域使用的內(nèi)燃機(jī)車，大氣壓力、溫度相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)于柴油機(jī)輸出功率能力的影響較小；然而，當(dāng)機(jī)車從低海拔地區(qū)開赴高海拔地區(qū)，寒冷地區(qū)開赴炎熱地區(qū)等外界環(huán)境變化過程中，必須對(duì)機(jī)車控制系統(tǒng)的加載控制功能進(jìn)行重新設(shè)定，以配合當(dāng)前柴油機(jī)的功率輸出能力。其主要原因是，大氣壓力隨著高度的增加而降低，空氣密度、含氧量降低，導(dǎo)致柴油機(jī)進(jìn)氣量降低，功率輸出能力降低；進(jìn)氣溫度降低，會(huì)導(dǎo)致燃燒速度降低，增加積碳。例如，如果高原地區(qū)仍延用平原地區(qū)的加載控制參數(shù)，柴油機(jī)循環(huán)供油量相對(duì)過剩， 必然導(dǎo)致柴油機(jī)燃燒不充分、熱負(fù)荷增加、功率輸出能力降低，有可能導(dǎo)致柴油機(jī)熄火。同時(shí)柴油機(jī)的潤(rùn)滑油溫度、壓力，燃油壓力，冷卻水溫度，都會(huì)對(duì)柴油機(jī)的功率輸出能力產(chǎn)生影響。(汽)車用柴油機(jī)是柴油機(jī)電噴控制器應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。通常車用電噴柴油機(jī)噴油量通過油門踏板人為控制，即柴油機(jī)的負(fù)荷由駕駛員控制；而內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)通常工作在恒轉(zhuǎn)速、恒功率模式下，即對(duì)應(yīng)的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速下輸出功率恒定，具體負(fù)荷由機(jī)車控制系統(tǒng)控制。柴油機(jī)、機(jī)車的相對(duì)獨(dú)立控制必然導(dǎo)致運(yùn)行環(huán)境變化時(shí)，柴油機(jī)與機(jī)車的匹配困難。一般的解決方法是，盡量固定機(jī)車的運(yùn)行地域，通過修正機(jī)車控制系統(tǒng)的加載控制參數(shù)進(jìn)行二者匹配。隨著我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)需求的變化，機(jī)車的運(yùn)行地域正逐漸擴(kuò)大，必須采用實(shí)時(shí)控制的方式才能保證柴油機(jī)的可靠、高效運(yùn)轉(zhuǎn)。目前有兩種實(shí)時(shí)控制方式。一種是手動(dòng)調(diào)節(jié)方式，通過司乘人員觀察柴油機(jī)、機(jī)車狀態(tài)，并據(jù)此手動(dòng)、有級(jí)調(diào)節(jié)負(fù)荷調(diào)節(jié)裝置， 人為控制機(jī)車控制系統(tǒng)的加載控制模塊調(diào)整負(fù)荷。完全依靠司乘人員的經(jīng)驗(yàn)和判斷，實(shí)時(shí)性差，效能較低。另一種方式是通過電噴控制器采集的一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)，開環(huán)計(jì)算當(dāng)前的柴油機(jī)輸出功率上限，并以模擬信號(hào)的方式傳遞給機(jī)車控制系統(tǒng)。這種方式只能預(yù)測(cè)柴油機(jī)輸出功率上限，由于參與預(yù)測(cè)的參數(shù)有限，完全依賴前期經(jīng)驗(yàn)、試驗(yàn)結(jié)果所確定的經(jīng)驗(yàn)公式，同時(shí)屬于開環(huán)控制，預(yù)測(cè)精度難以保證，不利于柴油機(jī)的安全運(yùn)行和功率能力的充分應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種簡(jiǎn)便、可靠、高效，在不同環(huán)境、不同狀態(tài)下能夠使柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)與其功率輸出能力匹配良好的內(nèi)燃機(jī)車電噴柴油機(jī)載荷控制方法。
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本發(fā)明的目的是這樣現(xiàn)的一種內(nèi)燃機(jī)車電噴柴油機(jī)載荷控制方法，其特征在于采取下列步驟A.設(shè)定柴油機(jī)理想工況下的排氣溫度上、下限閾值和高溫水溫度上、下限閾值；B.采集狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)信號(hào)，據(jù)此計(jì)算出當(dāng)前柴油機(jī)輸出功率能力參考值；C.采集各缸排氣溫度實(shí)時(shí)信號(hào)和高溫水溫度實(shí)時(shí)信號(hào)，將排氣溫度實(shí)時(shí)信號(hào)和高溫水溫度實(shí)時(shí)信號(hào)與排氣溫度閾值和高溫水溫度閾值比較，如果實(shí)時(shí)信號(hào)大于上限閾值， 則向下修正柴油機(jī)輸出功率能力參考值；如果實(shí)時(shí)信號(hào)小于下限閾值，則向上修正柴油機(jī)輸出功率能力參考值；D.依據(jù)修正后的柴油機(jī)輸出功率能力參考值設(shè)定噴油持續(xù)期上限；E.將修正后的柴油機(jī)輸出功率能力參考值傳遞給機(jī)車控制系統(tǒng)，機(jī)車控制系統(tǒng)根據(jù)修正后的柴油機(jī)輸出功率能力參考值調(diào)整柴油機(jī)的載荷，使柴油機(jī)的實(shí)際載荷與修正后的柴油機(jī)輸出功率能力參考值匹配。F.返回步驟B。采用本發(fā)明的方案，可以在外界環(huán)境變化時(shí)，實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)機(jī)車柴油機(jī)與機(jī)車控制系統(tǒng)的工作，保證在柴油機(jī)不超負(fù)荷的前提下，提高柴油機(jī)的使用效率。尤其是當(dāng)機(jī)車從平原開赴高原，寒冷地區(qū)開赴炎熱地區(qū)等外界環(huán)境變化過程中，能動(dòng)態(tài)、閉環(huán)計(jì)算柴油機(jī)的輸出功率上限，并傳遞給機(jī)車控制系統(tǒng)，控制柴油機(jī)的負(fù)荷。確保柴油機(jī)穩(wěn)定、安全、高效運(yùn)轉(zhuǎn)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例硬件原理示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的電噴控制微處理器初始化流程示意框圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的電噴控制微處理器定時(shí)中斷流程示意框圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)車控制系統(tǒng)加載控制軟件CAN總線接收中斷流程示意框圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)車控制系統(tǒng)加載控制軟件定時(shí)中斷流程示意框圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。參看圖1。電噴控制微處理器輸入信號(hào)接口 5 14，用于采集柴油機(jī)狀態(tài)參數(shù)(增壓器滑油壓力、增壓器轉(zhuǎn)速、滑油進(jìn)口壓力、滑油溫度、曲軸箱壓力、中冷后空氣壓力、中冷后空氣溫度、進(jìn)氣溫度、燃油壓力、中冷水進(jìn)、出口壓力)；輸入信號(hào)接口 1、2，用于采集各氣缸排氣溫度、高溫水溫度。輸出接口 4，用于控制各缸燃油噴射；輸出接口 3通過CAN總線將柴油機(jī)輸出功率能力數(shù)據(jù)傳遞給機(jī)車控制系統(tǒng)，由機(jī)車控制系統(tǒng)依據(jù)該數(shù)據(jù)實(shí)施對(duì)柴油機(jī)的加減載控制。參看圖2。電噴控制微處理器上電后，進(jìn)入框1. 1，初始化。進(jìn)入框1.2，設(shè)定柴油機(jī)各工況下的排氣溫度上、下限閾值和高溫水溫度上、下限閾值。進(jìn)入框1.3，使能定時(shí)中斷服務(wù)程序。參看圖3。電噴控制微處理器從框2. 1進(jìn)入定時(shí)中斷流程，在框2. 2，依次采集增壓器滑油壓力、增壓器轉(zhuǎn)速、滑油進(jìn)口壓力、滑油溫度、曲軸箱壓力、中冷后空氣壓力、中冷后空氣溫度、進(jìn)氣溫度、燃油壓力、中冷水進(jìn)、出口壓力，即系統(tǒng)硬件框圖中5-14信號(hào)。進(jìn)入框2. 3，判斷檢測(cè)是否超時(shí)/錯(cuò)誤是，進(jìn)入框2. 5，報(bào)警，以上次作為當(dāng)前參考值；否，計(jì)算出當(dāng)前柴油機(jī)輸出功率能力參考值。進(jìn)入框2. 7，依次采集各缸排溫信號(hào)。進(jìn)入框2. 8，判斷檢測(cè)是否超時(shí)/錯(cuò)誤是，進(jìn)入框2. 10，報(bào)警，采用上次排溫信號(hào)，進(jìn)入框2. 9，采集高溫水溫度信號(hào)；否，進(jìn)入框2. 9，采集高溫水溫度信號(hào)。進(jìn)入框2. 12，判斷檢測(cè)是否超時(shí)/錯(cuò)誤 是，進(jìn)入框2. 14，報(bào)警，采用上次高溫水溫度信號(hào)，進(jìn)入框2. 13 ；否，直接進(jìn)入框2. 13。進(jìn)入框2. 13，判斷排溫、高溫水溫是否高于當(dāng)前工況上限閾值是，進(jìn)入框2. 16，修正(斜坡減小)柴油機(jī)輸出功率能力參考值，進(jìn)入框2. 20;否，進(jìn)入框2. 17。進(jìn)入框2. 17，判斷排溫、 高溫水溫是否低于當(dāng)前工況下限閾值是，進(jìn)入框2. 18，修正(斜坡提高)柴油機(jī)輸出功率能力參考值，進(jìn)入框2. 20 ；否，進(jìn)入框2. 19，保持柴油機(jī)輸出功率能力參考值不變。進(jìn)入框 2. 20，依據(jù)修正參考值設(shè)定噴油持續(xù)期上限。進(jìn)入框2. 21，通過CAN將修正參考值傳遞給機(jī)車控制系統(tǒng)。進(jìn)入框2. 22，完成本次控制流程。參看圖4。機(jī)車控制系統(tǒng)加載控制軟件CAN總線接收中斷流程從框3. 1進(jìn)入。在框3. 2，進(jìn)行CAN報(bào)文標(biāo)識(shí)符過濾。進(jìn)入框3. 3，通過報(bào)文標(biāo)識(shí)符判斷本報(bào)文是否為電噴控制器傳送的參考值報(bào)文否(其他報(bào)文)，進(jìn)入框3. 4，執(zhí)行相應(yīng)處理；是，進(jìn)入框3. 5，讀取參考值。進(jìn)入框3. 6，判斷參考值是否大于、等于當(dāng)前加載上限大于，進(jìn)入框3. 7，加載上限斜坡增加；小于，進(jìn)入框3. 8，加載上限斜坡降低。進(jìn)入框3. 9，判斷當(dāng)前加載上限是否小于預(yù)設(shè)加載極限是，進(jìn)入框3. 10，確認(rèn)使用當(dāng)前加載上限；否，進(jìn)入框3. 11，使用預(yù)設(shè)加載極限。進(jìn)入框3. 12，清除CAN總線接收計(jì)時(shí)。進(jìn)入框3. 13，完成本次CAN接收中斷流程。參看圖5。從框4. 1進(jìn)入機(jī)車控制系統(tǒng)加載控制軟件定時(shí)中斷流程。進(jìn)入框4. 2， CAN總線接收計(jì)時(shí)+1。進(jìn)入框4. 3，判斷CAN總線接收計(jì)時(shí)是否大于預(yù)設(shè)的超時(shí)上限否， 進(jìn)入框4. 8，完成本次定時(shí)中斷服務(wù)；是，進(jìn)入框4. 4，CAN總線接收計(jì)時(shí)等于預(yù)設(shè)的超時(shí)上限。進(jìn)入框4. 5，報(bào)警。進(jìn)入框4. 6，進(jìn)入保護(hù)模式。進(jìn)入框4. 7，使用默認(rèn)加載上限。進(jìn)入框4. 8，完成本次定時(shí)中斷服務(wù)。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1. 一種內(nèi)燃機(jī)車電噴柴油機(jī)載荷控制方法，其特征在于采取下列步驟A.設(shè)定柴油機(jī)理想工況下的排氣溫度上、下限閾值和高溫水溫度上、下限閾值；B.采集狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)信號(hào)，據(jù)此計(jì)算出當(dāng)前柴油機(jī)輸出功率能力參考值；C.采集各缸排氣溫度實(shí)時(shí)信號(hào)和高溫水溫度實(shí)時(shí)信號(hào)，將排氣溫度實(shí)時(shí)信號(hào)和高溫水溫度實(shí)時(shí)信號(hào)與排氣溫度閾值和高溫水溫度閾值比較，如果實(shí)時(shí)信號(hào)大于上限閾值，則向下修正柴油機(jī)輸出功率能力參考值；如果實(shí)時(shí)信號(hào)小于下限閾值，則向上修正柴油機(jī)輸出功率能力參考值；D.依據(jù)修正后的柴油機(jī)輸出功率能力參考值設(shè)定噴油持續(xù)期上限；E.將修正后的柴油機(jī)輸出功率能力參考值傳遞給機(jī)車控制系統(tǒng)，機(jī)車控制系統(tǒng)根據(jù)修正后的柴油機(jī)輸出功率能力參考值調(diào)整柴油機(jī)的載荷，使柴油機(jī)的實(shí)際載荷與修正后的柴油機(jī)輸出功率能力參考值匹配。F.返回步驟B。
全文摘要
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)車電噴柴油機(jī)載荷控制方法，采集狀態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)信號(hào)，據(jù)此計(jì)算出當(dāng)前柴油機(jī)輸出功率能力參考值；采集各缸排氣溫度實(shí)時(shí)信號(hào)和高溫水溫度實(shí)時(shí)信號(hào)；將排氣溫度實(shí)時(shí)信號(hào)和高溫水溫度實(shí)時(shí)信號(hào)與排氣溫度閾值和高溫水溫度閾值比較，如果實(shí)時(shí)信號(hào)超出閾值，則修正柴油機(jī)輸出功率能力參考值；然后依據(jù)修正后的柴油機(jī)輸出功率能力參考值，調(diào)整柴油機(jī)的載荷，使柴油機(jī)的實(shí)際載荷與修正后的柴油機(jī)輸出功率能力參考值匹配。簡(jiǎn)便、可靠、高效，在不同環(huán)境、不同狀態(tài)下能夠使柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)與其功率輸出能力匹配良好。
文檔編號(hào)F02D41/26GK102182573SQ201110067818
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者安軍, 張思慶, 管明華, 蔡志偉, 邢瑜, 韓樹明, 魏春光 申請(qǐng)人:中國(guó)北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司