[发明专利]一种由成分检测来调整焦炉气发动机点火提前角的方法

说明书

技术领域

本发明属于发动机工程技术领域，涉及一种由成分检测来调整焦炉气发动机点火提前角的方法。适用于目前由汽油机改装的焦炉气发动机，可以实现当焦炉气成分变化时，焦炉气发动机点火提前角快速而准确的自适应控制。

背景技术

随着汽车工业的快速发展，其巨大的能源消耗已威胁到国家的能源供应安全，同时，排放的大量尾气也直接威胁到了生态环境和人类健康。清洁车用代用燃料已成为各国研究的重要课题，其中醇类燃料和气体燃料是应用最广的代用燃料，但相比于醇类燃料，气体燃料在资源、经济、排放、安全等诸多方面占有巨大优势，是目前汽车的首选代用燃料。结合我国国情，焦炉气是一种理想的清洁代用燃料。

目前，焦炉气发动机是在汽油机的基础上直接改造的，保留了汽油机的控制策略。然而，炼焦气通过净化装置后的焦炉气成分是复杂多变的(汽油成分认为是固定的)，55-60％氢气、23-28％甲烷和5-8％一氧化碳的可燃成分，3-5％氮气、1-3％二氧化碳和3-4％其他气体的不可燃成分，一般认为焦炉气的可燃成分的体积分数为90％，焦炉气的这种特性决定了焦炉气发动机在有些控制方面进行调整，尤其是对于点火提前角的控制，点火提前角直接影响发动机输出功率，燃料消耗量、汽车驱动性能和燃烧生成的有害排放物。对于汽油机，其点火提前角由基本点火提前角和修正点火提前角组成：其中修正点火提前角包括暖机修正、怠速稳定性修正、空燃比反馈修正、过热修正、爆燃修正等；而对于焦炉气发动机，在汽油机点火控制策略的基础上，势必需要增加由焦炉气气体成分变化产生的点火提前角修正。

发明内容

本发明的目的是提出一种通过焦炉气成分检测来调整焦炉气发动机点火提前角的方法。当焦炉气组分改变时，基于甲烷传感器和一氧化碳传感器确定燃气中氢气、甲烷、一氧化碳的体积分数，当氢气、甲烷和一氧化碳的体积分数满足一定条件时，通过增量式PID控制器调整点火提前角，并通过自学习模块更新EEPROM中氢气、甲烷和一氧化碳的体积分数。

本发明的技术方案：本发明是通过焦炉气成分检测来调整焦炉气发动机点火提前角的方法，其步骤是：

第一步：甲烷传感器探测燃气中甲烷成分，确定燃气中甲烷体积分数

第二步：一氧化碳传感器探测燃气中一氧化碳成分，确定一氧化碳体积分数

第三步：得到燃气中实时的甲烷体积分数一氧化碳体积分数和氢气体积分数对比EEPROM中的三种成分的初值，进而得到误差值和

第四步：将和分别作为增量式PID控制器的输入参数，计算点火提前角修正值

第五步：更新和写入EEPROM。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明的优点在于根据甲烷传感器和一氧化碳传感器测出燃气中甲烷体积分数、一氧化碳体积分数和氢气体积分数，当三种可燃成分与存储于控制单元初值的插值满足一定条件时，通过增量式PID控制器对焦炉气发动机的点火提前角进行修正，提高燃气成分改变时发动机自适应控制的速度。

(2)本发明是以传感器测量得到的燃料成分与存储于控制单元初值的差值为输入，通过三个增量式PID控制器的共同作用，以修正焦炉气发动机的点火提前角。增量式PID控制具有较高的控制精度，且不会给点火提前角造成较大的波动，保证了发动机工作的平顺性。同时，增量式PID控制具有较高的鲁棒性，采用增量式PID控制作为修正方法可以提高发动机系统的鲁棒性。

(3)本发明还具自学习模块。当燃气成分与存储于控制单元的初值持续存在一定误差时，可自动更新EEPROM中燃气成分的初值，以提高控制速度，并保证焦炉气发动机运行的各项性能。

附图说明

图1是采用本发明的焦炉气发动机控制框图。

图2是基于甲烷传感器和一氧化碳传感器的焦炉气发动机燃气成分点火提前角修正算法模块结构原理图。

图3是基于甲烷传感器和一氧化碳传感器的焦炉气发动机燃气成分点火提前角修正算法的主流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

图1是采用本发明的焦炉气发动机控制框图。

焦炉气发动机是在汽油机的基础上改进而来的，增加供气轨道，主要部件包括气瓶、加压阀和传感器等。焦炉气发动机在点火提前角的控制方面，在保持汽油机原有控制策略的基础上，即通过采集各类信号确定发动机工况以确定的基本点火提前角和暖机修正、怠速稳定性修正、空燃比反馈修正、过热修正、爆燃修正等各项点火提前角修正值，再附加由受燃气成分影响的的点火提前角修正值。