本發(fā)明屬于汽車發(fā)動機性能控制領(lǐng)域，具體涉及一種天然氣發(fā)動機氣質(zhì)自學習裝置及其使用方法，適用于校正燃氣閉環(huán)系統(tǒng)的目標過量空氣系數(shù)。

背景技術(shù)：

天然氣作為汽車代用燃料具有眾所周知的諸多優(yōu)點，它是一種蘊藏在地下的碳氫化合物可燃氣體，其來源主要有四種：從氣井開采出來的氣田氣；伴隨石油一起開采出來的油田伴生氣；含石油輕質(zhì)餾分的凝析氣田氣；從礦井下煤層中抽出的煤礦礦井氣。天然氣的成分相當復雜，組分差別很大，不同地區(qū)、不同礦井開采出來的天然氣，成分及其熱值均不相同。經(jīng)過多年的研究發(fā)現(xiàn)，其成分的差別對一般工業(yè)行業(yè)影響不大，但對于車用天然氣發(fā)動機的性能還是有相當大的影響，特別是當車輛進行長途運輸時，可能會更換好幾種氣源，會導致發(fā)動機性能不佳。

目前的電控天然氣發(fā)動機大多通過閉環(huán)控制系統(tǒng)來修正燃氣噴射脈寬，以期達到理想的發(fā)動機性能狀態(tài)。通過把寬域氧傳感器安裝在發(fā)動機排氣管上測量氧濃度來反饋實測的過量空氣系數(shù)，由ecu接收后對比實測值和目標值差距來對噴氣量進行補償(增加或減少)，這就是目前普遍使用的燃氣閉環(huán)控制方法。該方法的前提是以標定的不變目標過量空氣系數(shù)作為閉環(huán)反饋的指導方向，而氣質(zhì)的變化會導致目標過量空氣系數(shù)發(fā)生變化，當氣質(zhì)成分變化較大時，發(fā)動機性能會嚴重下降，進而影響用戶使用。因此這種燃氣閉環(huán)控制方法無法解決由于氣質(zhì)的變化導致發(fā)動機性能不佳的問題。

中國專利申請公布號為cn103047035a，申請公布日為2013年4月17日的發(fā)明專利公開了一種基于uego的焦爐氣發(fā)動機自適應空燃比控制方法，該方法在uego的基礎(chǔ)上，根據(jù)發(fā)動機進氣量、燃料供氣量與測得的過量空氣系數(shù)計算燃料理論化學計量空燃比，當理論化學計量空燃比與作用于前饋控制的化學計量空燃比差值滿足一定條件時，通過增量式pid控制器對作用于前饋控制的化學計量空燃比進行修正，并通過自學習模塊，當發(fā)動機停止工作時將修正后的化學計量空燃比寫入eeprom存儲器，在發(fā)動機重新起動時可快速讀取并寫入ram，作用于空燃比前饋控制。雖然其可實現(xiàn)焦爐氣發(fā)動機空燃比快速而準確的自適應控制，但并未實現(xiàn)燃氣閉環(huán)系統(tǒng)目標過量空氣系數(shù)的校正。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的無法校正燃氣閉環(huán)系統(tǒng)的目標過量空氣系數(shù)的問題，提供一種用于校正燃氣閉環(huán)系統(tǒng)目標過量空氣系數(shù)的天然氣發(fā)動機氣質(zhì)自學習裝置及其使用方法。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種天然氣發(fā)動機氣質(zhì)自學習裝置，包括自學習啟動條件判斷模塊、自學習模塊，所述自學習模塊用于校正目標過量空氣系數(shù)，其輸入端與自學習啟動條件判斷模塊、發(fā)動機閉環(huán)系統(tǒng)的修正值和偏移系數(shù)計算模塊、氧傳感器的輸出端電連。

所述裝置還包括氣瓶壓力值和液位值檢測模塊、發(fā)動機低速小負荷工況判斷模塊，所述氣瓶壓力值和液位值檢測模塊、發(fā)動機低速小負荷工況判斷模塊的輸出端均與自學習啟動條件判斷模塊的輸入端電連。

一種天然氣發(fā)動機氣質(zhì)自學習裝置的使用方法，依次包括以下步驟：

s1、所述自學習啟動條件判斷模塊實時判斷是否滿足自學習啟動條件，若是，執(zhí)行s2；

s2、所述自學習模塊先接收來自發(fā)動機閉環(huán)系統(tǒng)的修正值和偏移系數(shù)計算模塊的信號以及氧傳感器實測的當前目標過量空氣系數(shù)，然后根據(jù)以下公式計算出校正后的目標過量空氣系數(shù)：

其中，fac_1為修正值，fac_2為偏移系數(shù)，lamda_desire為當前目標過量空氣系數(shù)，lamada_desire_new為校正后的目標過量空氣系數(shù)。

所述裝置還包括氣瓶壓力值和液位值檢測模塊、發(fā)動機低速小負荷工況判斷模塊，所述氣瓶壓力值和液位值檢測模塊、發(fā)動機低速小負荷工況判斷模塊的輸出端均與自學習啟動條件判斷模塊的輸入端電連；

步驟s2中，所述自學習啟動條件為：氣瓶壓力值或液位值上升且發(fā)動機在連續(xù)的設定時間t內(nèi)處于低速小負荷工況。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明一種天然氣發(fā)動機氣質(zhì)自學習裝置包括自學習啟動條件判斷模塊、自學習模塊，自學習模塊用于校正目標過量空氣系數(shù)，其輸入端與自學習啟動條件判斷模塊、發(fā)動機閉環(huán)系統(tǒng)的修正值和偏移系數(shù)計算模塊、氧傳感器的輸出端電連，使用時，自學習啟動條件判斷模塊控制激活自學習模塊，自學習模塊則根據(jù)接收到的來自發(fā)動機閉環(huán)系統(tǒng)的修正值和偏移系數(shù)計算模塊的信號以及氧傳感器實測的當前目標過量空氣系數(shù)計算出校正后的過量空氣系數(shù)，閉環(huán)系統(tǒng)就會以校正后的過量空氣系數(shù)作為目標值來進行閉環(huán)反饋控制，該設計實現(xiàn)了氣質(zhì)變化后對目標過量空氣系數(shù)及時、有效的校正，使得發(fā)動機能夠有效發(fā)揮其性能特性。因此，本發(fā)明實現(xiàn)了氣質(zhì)變化后對目標過量空氣系數(shù)及時、有效的校正。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。

圖中：自學習啟動條件判斷模塊1、自學習模塊2、發(fā)動機閉環(huán)系統(tǒng)的修正值和偏移系數(shù)計算模塊3、氧傳感器4、氣瓶壓力值和液位值檢測模塊5、發(fā)動機低速小負荷工況判斷模塊6。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖說明和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

參見圖1，一種天然氣發(fā)動機氣質(zhì)自學習裝置，包括自學習啟動條件判斷模塊1、自學習模塊2，所述自學習模塊2用于校正目標過量空氣系數(shù)，其輸入端與自學習啟動條件判斷模塊1、發(fā)動機閉環(huán)系統(tǒng)的修正值和偏移系數(shù)計算模塊3、氧傳感器4的輸出端電連。

所述裝置還包括氣瓶壓力值和液位值檢測模塊5、發(fā)動機低速小負荷工況判斷模塊6，所述氣瓶壓力值和液位值檢測模塊5、發(fā)動機低速小負荷工況判斷模塊6的輸出端均與自學習啟動條件判斷模塊1的輸入端電連。

一種天然氣發(fā)動機氣質(zhì)自學習裝置的使用方法，依次包括以下步驟：

s1、所述自學習啟動條件判斷模塊1實時判斷是否滿足自學習啟動條件，若是，執(zhí)行s2；

s2、所述自學習模塊2先接收來自發(fā)動機閉環(huán)系統(tǒng)的修正值和偏移系數(shù)計算模塊3的信號以及氧傳感器4實測的當前目標過量空氣系數(shù)，然后根據(jù)以下公式計算出校正后的目標過量空氣系數(shù)：

其中，fac_1為修正值，fac_2為偏移系數(shù)，lamda_desire為當前目標過量空氣系數(shù)，lamada_desire_new為校正后的目標過量空氣系數(shù)。

所述裝置還包括氣瓶壓力值和液位值檢測模塊5、發(fā)動機低速小負荷工況判斷模塊6，所述氣瓶壓力值和液位值檢測模塊5、發(fā)動機低速小負荷工況判斷模塊6的輸出端均與自學習啟動條件判斷模塊1的輸入端電連；

步驟s2中，所述自學習啟動條件為：氣瓶壓力值或液位值上升且發(fā)動機在連續(xù)的設定時間t內(nèi)處于低速小負荷工況。

本發(fā)明的原理說明如下：

自學習啟動條件：當車輛在加氣站進行燃氣加注后，若使用的燃氣為cng，則氣瓶的壓力表會升高；若使用的是lng，則氣瓶的液位表會升高。當ecu再次上電后，對氣瓶壓力值和氣瓶液位值進行檢測，若氣瓶壓力值或氣瓶液位值高于上次下電時的值一定范圍，則認為當前車輛已進行了燃氣的加注，即滿足激活氣質(zhì)自學習的條件一；當車輛運行后，如果發(fā)動機在連續(xù)的設定時間t內(nèi)處于低速小負荷工況(可使用相對進氣充量和空氣流量兩個參數(shù)來作為閾值)，則認為滿足激活氣質(zhì)自學習的條件二。當條件一、二都滿足就會激活自學習模塊2。

本發(fā)明所述修正值fac_1是指閉環(huán)控制中通過氧傳感器反饋實測過量空氣系數(shù)和目標過量空氣系數(shù)的差別去修正燃料噴射量的一個系數(shù)，所述fac_2是fac_1經(jīng)過一定條件的學習后的學習值。

實施例1：

參見圖1，一種天然氣發(fā)動機氣質(zhì)自學習裝置，包括自學習啟動條件判斷模塊1、自學習模塊2、氣瓶壓力值和液位值檢測模塊5、發(fā)動機低速小負荷工況判斷模塊6，所述自學習啟動條件判斷模塊1的輸入端與氣瓶壓力值和液位值檢測模塊5、發(fā)動機低速小負荷工況判斷模塊6的輸出端電連，所述自學習模塊2用于校正目標過量空氣系數(shù)，其輸入端與自學習啟動條件判斷模塊1、發(fā)動機閉環(huán)系統(tǒng)的修正值和偏移系數(shù)計算模塊3、氧傳感器4的輸出端電連。

一種天然氣發(fā)動機氣質(zhì)自學習裝置的使用方法，依次包括以下步驟：

s1、所述自學習啟動條件判斷模塊1實時判斷是否滿足自學習啟動條件，若是，執(zhí)行s2，其中，所述自學習啟動條件為：氣瓶壓力值或液位值上升且發(fā)動機在連續(xù)的設定時間t內(nèi)處于低速小負荷工況；

s2、所述自學習模塊2先接收來自發(fā)動機閉環(huán)系統(tǒng)的修正值和偏移系數(shù)計算模塊3的信號以及氧傳感器4實測的當前目標過量空氣系數(shù)，然后根據(jù)以下公式計算出校正后的目標過量空氣系數(shù)：

其中，fac_1為修正值，fac_2為偏移系數(shù)，lamda_desire為當前目標過量空氣系數(shù)，lamada_desire_new為校正后的目標過量空氣系數(shù)。

為考察本發(fā)明方法的有效性，進行了以下試驗：更換熱值較低的氣質(zhì)后，若不采用本發(fā)明所述自學習方法，發(fā)動機的動力下降了15％；若使用本發(fā)明自學習方法校正目標過量空氣系數(shù)，發(fā)動機的動力馬上恢復。因此，本發(fā)明方法能夠?qū)崿F(xiàn)對目標過量空氣系數(shù)及時、有效的校正。