[发明专利]一种用于大功率燃气发动机瞬态空燃比控制的方法

说明书

本发明涉及一种用于大功率燃气发动机瞬态空燃比控制的方法，包括以下步骤：1)构建大功率燃气发动机瞬态空燃比控制系统；2)前馈补偿控制器输出燃气补偿量；3)基本燃气量获取模块以目标空燃比和每缸每循环空气量为输入，输出基本燃气量；4)基于宽域氧传感器的自适应PID反馈控制器通过设置比例增益、积分增益和微分增益，以实际空燃比和目标空燃比为输入，计算并输出PID控制器修正燃气量；5)所述的前馈补偿控制器、基本燃气量获取模块和基于宽域氧传感器的自适应PID反馈控制器的输出累加后经过限幅器输出到实际燃气量输出模块，最终输出实际燃气量。与现有技术相比，本发明具有快速响应、实用性好、效率高等优点。

技术领域

本发明涉及发动机闭环空燃比控制领域，尤其是涉及一种用于大功率燃气发动机瞬态空燃比控制的方法。

背景技术

近年来，环境污染加剧，汽车尾气的排放也成为环境污染的罪魁祸首之一，天然气作为一种清洁的能源随之也被人们所认可和使用，燃气发动机也得到了广泛的普及和发展。随着发动机效率和排放控制法规日趋严格，在保证天然气发动机动力性和经济性的前提下，降低有害气体排放是天然气发动机开发的主要研究方向之一。鉴于发动机的排放性能是通过发动机实时空燃比反应的；因此，对空燃比的实时精确控制显得尤为重要。

在发动机运行过程中，由于天然气与空气混合，废气排放和传感器信号反馈等过程，需要花费一定的时间。因此发动机空燃比控制系统是一个具有时间延迟的过程。发动机在瞬态工况时，如果控制器不能尽快地获得当前的混合气的浓稀状态，发动机就不能进行正常的运行。目前的燃气发动机主要是用于一些小功率的采用单点喷射的汽车或者大功率的发电机，其主要原因即燃气发动机在瞬态工况下，空燃比闭环控制策略不完善，使得混合气浓稀状况不稳定，导致发动机不能稳定工作。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种快速响应、实用性好、效率高的用于大功率燃气发动机瞬态空燃比控制的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于大功率燃气发动机瞬态空燃比控制的方法，包括以下步骤：

1)构建大功率燃气发动机瞬态空燃比控制系统，该系统包括前馈补偿控制器、基本燃气量获取模块、基于宽域氧传感器的自适应PID反馈控制器以及实际燃气量输出模块；

2)前馈补偿控制器以节气门开度变化量ΔTPS和转速的变化量Δrpm作为输入进行去模糊化加权平均，输出燃气补偿量；

3)基本燃气量获取模块以目标空燃比和每缸每循环空气量为输入，输出基本燃气量；

4)基于宽域氧传感器的自适应PID反馈控制器通过设置比例增益、积分增益和微分增益，以实际空燃比和目标空燃比为输入，计算并输出PID控制器修正燃气量；

5)所述的前馈补偿控制器、基本燃气量获取模块和基于宽域氧传感器的自适应PID反馈控制器的输出累加后经过限幅器输出到实际燃气量输出模块，最终输出实际燃气量。

所述的前馈补偿控制器中，去模糊化加权平均的计算式为：

其中，u(Z_k)是以输入量ΔTPS和Δrpm为条件得到的瞬态燃气补偿量，Z_k是获得的第k个燃气补偿量Fuel_Compensation域内的中值。

所述的基于宽域氧传感器的自适应PID反馈控制器的燃气量增益算法的计算式为：