專利名稱：內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)恒定功率輸出計(jì)算機(jī)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵路機(jī)車技術(shù)，尤其涉及一種內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)恒定功率輸出計(jì)算機(jī)控制方法。
背景技術(shù)：
目前內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)輸出功率(即裝車功率)分為兩個(gè)部分主發(fā)電機(jī)輸出功率和輔助功率。主發(fā)電機(jī)的輸出功率(即主傳動(dòng)功率)經(jīng)整流柜分配給各個(gè)牽引電機(jī)。輔助功率包括輔助發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電功率和柴油機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)輸出的機(jī)械功率(柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)的風(fēng)扇功率和各種通風(fēng)機(jī)輸出功率等)。在實(shí)際運(yùn)用中柴油機(jī)輸出功率設(shè)定值和輔助功率設(shè)定值都是恒定值，因此主發(fā)電機(jī)的輸出功率就是柴油機(jī)輸出功率設(shè)定值減去輔助功率設(shè)定值，所以在常規(guī)情況下對(duì)機(jī)車電功率的控制實(shí)際上就是控制主發(fā)電機(jī)的輸出功率。由于傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械功率隨柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的上升而逐步提高，機(jī)車只有在滿功率、 柴油機(jī)在大負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的情況下，輔助功率輸出才能接近其設(shè)定值。而柴油機(jī)在低轉(zhuǎn)速工況下的輔助功率會(huì)很小，柴油機(jī)的輸出功率并沒有得到充分利用。以前在裝有電噴柴油機(jī)的內(nèi)燃機(jī)車上，是從柴油機(jī)控制盒中采集噴油量這個(gè)參數(shù)來(lái)確定柴油機(jī)是否過(guò)載。在每一個(gè)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的工況下都需要確定一個(gè)噴油量的基準(zhǔn)值， 如果在該轉(zhuǎn)速下噴油量反饋(來(lái)自柴油機(jī)的控制盒)超過(guò)所對(duì)的基準(zhǔn)值，就要相應(yīng)減小該柴油機(jī)轉(zhuǎn)速下的主發(fā)電機(jī)電功率；反之，如果噴油量反饋低于所對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)值就要相應(yīng)增加該柴油機(jī)轉(zhuǎn)速下的主發(fā)電機(jī)電功率。這種控制方式在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)不穩(wěn)定， 具體表現(xiàn)在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速上升或下降過(guò)快時(shí)主發(fā)電機(jī)的電壓、電流波動(dòng)很大，柴油機(jī)出現(xiàn)游車、冒黑煙現(xiàn)象。因?yàn)殡S著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化過(guò)快，其對(duì)應(yīng)噴油量的基準(zhǔn)值也變化過(guò)大，中間沒有一個(gè)平穩(wěn)過(guò)渡環(huán)節(jié)。另外微機(jī)控制系統(tǒng)針對(duì)噴油量反饋和基準(zhǔn)值之間的誤差調(diào)整過(guò)程也出現(xiàn)問題響應(yīng)過(guò)快就會(huì)出現(xiàn)功率超調(diào)波動(dòng)現(xiàn)象，響應(yīng)過(guò)慢就會(huì)出現(xiàn)功率跟蹤轉(zhuǎn)速不及時(shí)現(xiàn)象。

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，提供一種使柴油機(jī)的負(fù)載與轉(zhuǎn)速能更合理地匹配、保證柴油機(jī)在功率充分運(yùn)用情況下能始終運(yùn)行在最佳狀態(tài)的內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)恒定功率輸出控制方法。本發(fā)明的目的是這樣現(xiàn)的一種內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)恒定功率輸出計(jì)算機(jī)控制方法， 其特征在于采取下列控制步驟(1)設(shè)定柴油機(jī)每一轉(zhuǎn)速下噴油量基準(zhǔn)值系列；(2)將檢測(cè)到的即時(shí)轉(zhuǎn)速下柴油機(jī)噴油量按相應(yīng)的基準(zhǔn)值換算成噴油量反饋信號(hào)；(3)將噴油量反饋信號(hào)與軟件設(shè)定的單一的控制基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)處理；(4)當(dāng)柴油機(jī)噴油量反饋信號(hào)大于控制基準(zhǔn)值時(shí)，減小主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁；當(dāng)柴油噴油量反饋信號(hào)小于控制基準(zhǔn)值時(shí)，則增加主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，在上述步驟中根據(jù)噴油量反饋信號(hào)和單一控制基準(zhǔn)值之間的誤差大小確定相應(yīng)的加減載率。本發(fā)明的技術(shù)方案，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不管是快速上升還是快速下降，其所對(duì)應(yīng)的柴油機(jī)功率(通過(guò)控制主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁來(lái)完成)都能快速平穩(wěn)地跟蹤上轉(zhuǎn)速，使柴油機(jī)的負(fù)載與轉(zhuǎn)速能更合理地匹配，保證柴油機(jī)在功率充分運(yùn)用情況下能始終運(yùn)行在最佳狀態(tài)。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的主程序流程圖。。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的PI調(diào)節(jié)子程序流程圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的PI調(diào)節(jié)器的動(dòng)態(tài)示意圖。
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。參看附圖1。CPU上電初始化進(jìn)入框3. 1進(jìn)入主程序，進(jìn)入框3. 2通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬量A/D輸入通道檢測(cè)的外圍柴油機(jī)噴油量反饋電壓值送至CPU。進(jìn)入框3. 3調(diào)用PI調(diào)節(jié)子程序，將CPU換算出來(lái)的噴油量反饋信號(hào)與軟件設(shè)定的單一基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，同時(shí)確定PI 參數(shù)。進(jìn)入框3. 4判斷柴油機(jī)的實(shí)際功率是超載、欠載。如果判斷為超載，則進(jìn)入框3. 5進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，CPU控制HSO輸出的PWM占空比變小，減小勵(lì)磁電流的輸出。進(jìn)入框3. 6返回主程序。否則如果柴油機(jī)欠載，進(jìn)入框3. 7功率調(diào)節(jié)，CPU控制HSO輸出的PWM占空比變大， 增大勵(lì)磁電流的輸出。進(jìn)入框3. 8返回主程序。參看附圖2。首先進(jìn)入框2. IPI調(diào)節(jié)器的初始化，確定PI調(diào)節(jié)器的初始值。然后進(jìn)入框2. 2設(shè)定柴油機(jī)每一轉(zhuǎn)速下噴油量基準(zhǔn)值系列，用查值法換算出噴油量反饋信號(hào)值，將檢測(cè)到的即時(shí)轉(zhuǎn)速下柴油機(jī)噴油量按相應(yīng)的基準(zhǔn)值通過(guò)查值法換算成噴油量反饋信號(hào)值；軟件同時(shí)確定控制基準(zhǔn)值。進(jìn)入框2. 3確定功率加減載率比較噴油量反饋信號(hào)值與單一的控制基準(zhǔn)值之間差值，確定功率的加減載率。然后進(jìn)入框2. 4根據(jù)加減載率來(lái)確定 PI調(diào)節(jié)器的相應(yīng)參數(shù)。進(jìn)入框2.5計(jì)算出PWM輸出的占空比，送至HSO控制輸出。最后進(jìn)入框2. 6返回主程序。參看附圖3。當(dāng)柴油機(jī)的噴油量反饋信號(hào)值和軟件設(shè)定單一的基準(zhǔn)值之間相差越大，調(diào)節(jié)器更多采用比例“P”來(lái)調(diào)整；當(dāng)柴油機(jī)的噴油量反饋信號(hào)值和軟件設(shè)定單一的基準(zhǔn)值之間接近時(shí)，調(diào)節(jié)器更多地采用積分“I”來(lái)調(diào)整，使得噴油量反饋信號(hào)平穩(wěn)地接近控制基準(zhǔn)值。因此當(dāng)柴油機(jī)從無(wú)載到有載、快速升降柴油機(jī)轉(zhuǎn)速(負(fù)載變化比較大)，微機(jī)控制系統(tǒng)都會(huì)實(shí)時(shí)響應(yīng)該狀況下的柴油機(jī)功率變化，保證當(dāng)前的柴油機(jī)負(fù)荷快速平穩(wěn)地接近基準(zhǔn)值，進(jìn)而圍繞基準(zhǔn)值來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整。
最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)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(shuō)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)車柴油機(jī)恒定功率輸出計(jì)算機(jī)控制方法，其特征在于采取下列控制步驟(1)設(shè)定柴油機(jī)每一轉(zhuǎn)速下噴油量基準(zhǔn)值系列；(2)將檢測(cè)到的即時(shí)轉(zhuǎn)速下柴油機(jī)噴油量按相應(yīng)的基準(zhǔn)值換算成噴油量反饋信號(hào)；(3)將噴油量反饋信號(hào)與軟件設(shè)定的單一的控制基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)處理；(4)當(dāng)柴油機(jī)噴油量反饋信號(hào)大于控制基準(zhǔn)值時(shí)，減小主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁；當(dāng)柴油噴油量反饋信號(hào)小于控制基準(zhǔn)值時(shí)，則增加主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)恒定功率輸出計(jì)算機(jī)控制方法，在上述步驟 (4)中根據(jù)噴油量反饋信號(hào)和單一控制基準(zhǔn)值之間的誤差大小確定相應(yīng)的加減載率。
全文摘要
本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)恒定功率輸出計(jì)算機(jī)控制方法，其控制步驟為(1)設(shè)定柴油機(jī)每一轉(zhuǎn)速下噴油量基準(zhǔn)值系列；(2)將檢測(cè)到的即時(shí)轉(zhuǎn)速下柴油機(jī)噴油量按相應(yīng)的基準(zhǔn)值換算成噴油量反饋信號(hào)；(3)將噴油量反饋信號(hào)與軟件設(shè)定的單一的控制基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行比例積分調(diào)節(jié)處理；(4)當(dāng)柴油機(jī)噴油量反饋信號(hào)大于控制基準(zhǔn)值時(shí)，減小主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁；反之，則增加主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不管是快速上升還是快速下降，其所對(duì)應(yīng)的柴油機(jī)功率都能快速平穩(wěn)地跟蹤上轉(zhuǎn)速，使柴油機(jī)的負(fù)載與轉(zhuǎn)速能更合理地匹配，保證柴油機(jī)在功率充分運(yùn)用情況下能始終運(yùn)行在最佳狀態(tài)。
文檔編號(hào)F02D41/30GK102493883SQ20111037309
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者接亞明, 程顯偉, 蔡志偉, 邢瑜, 韓樹明, 高磊 申請(qǐng)人:中國(guó)北車集團(tuán)大連機(jī)車車輛有限公司