一種沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，由供電電源、氣門位置傳感器、進(jìn)氣壓力/溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、爆震傳感器、曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、氧傳感器、模擬信號(hào)處理電路、數(shù)字信號(hào)處理電路、電子控制單元模塊、燃?xì)鈬姎忾y驅(qū)動(dòng)電路、燃?xì)鈬姎忾y、火花塞點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路、火花塞和診斷監(jiān)控總線組成，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用了先進(jìn)的數(shù)字控制制造技術(shù)，集成的控制保護(hù)技術(shù)、同步并網(wǎng)控制技術(shù)、有功和無(wú)功負(fù)載控制技術(shù)等，其操作方便、編程簡(jiǎn)易，應(yīng)用安全可靠，具有推廣使用的價(jià)值。
【專利說(shuō)明】
-種沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其設(shè)及一種沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在當(dāng)前全球能源和環(huán)境嚴(yán)峻情況下，W高新技術(shù)將可再生的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為潔凈 的高品質(zhì)氣體和液體燃料作為化石燃料的替代能源，并應(yīng)用于電力、交通運(yùn)輸?shù)确矫妫呀?jīng) 受世界各國(guó)的重視。沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)在沼氣發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域中作為沼氣能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵設(shè)備，其 在國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)瓶頸主要體現(xiàn)在沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)存在的動(dòng)力不足、燃?xì)庀母摺⑴?放性差和起動(dòng)困難等運(yùn)行可靠性問(wèn)題，給用戶帶來(lái)不便，是制約和影響沼氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展 進(jìn)程的技術(shù)瓶頸。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。
[0004] 本實(shí)用新型通過(guò)W下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：
[0005] 本實(shí)用新型由供電電源、氣口位置傳感器、進(jìn)氣壓力/溫度傳感器、冷卻液溫度傳 感器、爆震傳感器、曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、氧傳感器、模擬信號(hào)處理電路、數(shù)字信號(hào)處理電路、電 子控制單元模塊、燃?xì)鈬姎忾y驅(qū)動(dòng)電路、燃?xì)鈬姎忾y、火花塞點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路、火花塞和診斷 監(jiān)控總線組成，所述氣口位置傳感器、所述進(jìn)氣壓力/溫度傳感器、所述冷卻液溫度傳感器 和所述爆震傳感器均與所述模擬信號(hào)處理電路的信號(hào)輸入端連接，所述曲軸轉(zhuǎn)速傳感器和 所述氧傳感器均與所述數(shù)字信號(hào)處理電路的信號(hào)輸入端連接，所述模擬信號(hào)處理電路和所 述數(shù)字信號(hào)處理電路的信號(hào)輸出端均與所述電子控制單元模塊的信號(hào)輸入端連接，所述供 電電源與所述電子控制單元模塊連接，所述電子控制單元模塊的輸出端分別與所述燃?xì)?噴氣閥驅(qū)動(dòng)電路、火花塞點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路和所述診斷監(jiān)控總線連接，所述燃?xì)鈬姎忾y驅(qū)動(dòng)電 路的驅(qū)動(dòng)控制輸出端與所述燃?xì)鈬姎忾y連接，所述火花塞點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路與所述火花塞連 接。
[0006] 進(jìn)一步，所述電子控制單元模塊由主控忍片、復(fù)位電路和嵌入式操作系統(tǒng)組成。
[0007] 本實(shí)用新型的有益效果在于：
[000引本實(shí)用新型是一種沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用了先 進(jìn)的數(shù)字控制制造技術(shù)，集成的控制保護(hù)技術(shù)、同步并網(wǎng)控制技術(shù)、有功和無(wú)功負(fù)載控制技 術(shù)等，其操作方便、編程簡(jiǎn)易，應(yīng)用安全可靠，具有推廣使用的價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0010] 圖2是本實(shí)用新型的曲軸轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)處理電路；
[0011] 圖3是本實(shí)用新型的節(jié)氣口位置傳感器的電路結(jié)構(gòu)原理圖；
[0012] 圖4是本實(shí)用新型的氧傳感器信號(hào)處理電路；
[0013] 圖5是本實(shí)用新型的燃?xì)鈬姎忾y驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)原理圖；
[0014] 圖6是本實(shí)用新型的火花塞點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)原理圖；
[0015] 圖7是本實(shí)用新型的燃?xì)鈬娚淠：答伩刂葡到y(tǒng)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明：
[0017] 如圖1所示:本實(shí)用新型由供電電源、氣口位置傳感器、進(jìn)氣壓力/溫度傳感器、冷 卻液溫度傳感器、爆震傳感器、曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、氧傳感器、模擬信號(hào)處理電路、數(shù)字信號(hào)處 理電路、電子控制單元模塊、燃?xì)鈬姎忾y驅(qū)動(dòng)電路、燃?xì)鈬姎忾y、火花塞點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路、火 花塞和診斷監(jiān)控總線組成，所述氣口位置傳感器、所述進(jìn)氣壓力/溫度傳感器、所述冷卻液 溫度傳感器和所述爆震傳感器均與所述模擬信號(hào)處理電路的信號(hào)輸入端連接，所述曲軸轉(zhuǎn) 速傳感器和所述氧傳感器均與所述數(shù)字信號(hào)處理電路的信號(hào)輸入端連接，所述模擬信號(hào)處 理電路和所述數(shù)字信號(hào)處理電路的信號(hào)輸出端均與所述電子控制單元模塊的信號(hào)輸入端 連接，所述供電電源與所述電子控制單元模塊連接，所述電子控制單元模塊的輸出端分別 與所述燃?xì)鈬姎忾y驅(qū)動(dòng)電路、火花塞點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路和所述診斷監(jiān)控總線連接，所述燃?xì)鈬?氣閥驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)控制輸出端與所述燃?xì)鈬姎忾y連接，所述火花塞點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路與所述 火花塞連接。
[0018] 進(jìn)一步，所述電子控制單元模塊由主控忍片、復(fù)位電路和嵌入式操作系統(tǒng)組成。
[0019] 轉(zhuǎn)速傳感器用來(lái)測(cè)量曲軸轉(zhuǎn)速信號(hào)，ECU通過(guò)采集缺齒信號(hào)確定曲軸正時(shí)位置和 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，確定燃?xì)鈬娚鋾r(shí)刻、噴射脈寬及點(diǎn)火正時(shí)時(shí)刻控制信號(hào)。沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)58齒 信號(hào)齒輪盤，此信號(hào)盤的結(jié)構(gòu)是一周均勻分布60個(gè)齒，每個(gè)齒的角度為60,去除其中兩個(gè) 齒，此缺齒作為發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)標(biāo)記齒，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)所處位置，同時(shí)為發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣閥噴氣正時(shí)和 火花塞點(diǎn)火正時(shí)的角度提供參考基準(zhǔn)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)使58齒信號(hào)齒輪運(yùn)動(dòng)時(shí)，電磁式 轉(zhuǎn)速傳感器前端與信號(hào)盤齒間間隙發(fā)生周期性變化，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，轉(zhuǎn)速傳感器將產(chǎn) 生周期交流電壓，其信號(hào)如下圖所示，ECU可根據(jù)此信號(hào)計(jì)算出齒輪轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)及、缸齒的 位置，然后根據(jù)缺齒時(shí)間的長(zhǎng)短確定曲軸位置及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，其幅值和頻率隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速的大小改變而變化。如圖2所示:二極管Dl和D2是用于限定輸入信號(hào)幅值，比較器Ul和反 相器U2把輸入類正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波脈沖信號(hào)并將其幅值限定在SVW內(nèi)，此信號(hào)可W被 ECU準(zhǔn)確識(shí)別，輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)如下所示。CPU用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器對(duì)傳感器信號(hào)的上 升沿進(jìn)行監(jiān)測(cè)，來(lái)判斷曲軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度并根據(jù)缺齒的位置決定噴氣正時(shí)和點(diǎn)火正時(shí)時(shí)刻。
[0020] 如圖3所示:沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)各傳感信號(hào)中除了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感信號(hào)之外，電子節(jié)氣口 開(kāi)度傳感器信號(hào)也是體現(xiàn)工況變化的重要參數(shù)，節(jié)氣口開(kāi)度傳感器輸出電壓與節(jié)氣口開(kāi)度 的線性關(guān)系，節(jié)氣口開(kāi)度范圍是0-900,節(jié)氣口開(kāi)度信號(hào)電壓范圍是0.4-3V，隨著節(jié)氣口 開(kāi)度的增加，輸出電壓線性增加。而設(shè)計(jì)節(jié)氣口開(kāi)度傳感器信號(hào)處理電路主要考慮它的濾 波，在電路設(shè)計(jì)中使用一個(gè)RC濾波器。
[0021] 此外，冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器等所輸出的信號(hào)也類似于節(jié)氣口開(kāi)度 傳感器，模擬信號(hào)電壓范圍為0~5V。度傳感器一般采用負(fù)溫度系數(shù)電阻作為傳感元件，即 隨著溫度的升高，傳感元件的電阻反而減小，因此運(yùn)類傳感器信號(hào)處理電路也可設(shè)計(jì)為下 圖所示電路圖。通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路將上述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再傳輸給ECU。沼氣發(fā)動(dòng) 機(jī)控制系統(tǒng)屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)，氧傳感器是發(fā)動(dòng)機(jī)反饋控制的重要傳感部件，它對(duì)噴氣閥 噴氣量的控制具有很大影響，因此氧傳感器的信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)應(yīng)該受到足夠的重視，本 文采用目前運(yùn)用比較成熟的開(kāi)關(guān)型氧傳感器。根據(jù)氧傳感器的輸出特性，當(dāng)其輸出電壓高 于0.5V時(shí)，ECU判定為濃混合氣，反而則判定為稀混合氣。
[0022] 如圖4所示：電阻R6和R7組成分壓電路，其輸出的毛壓作為比較器U3的基準(zhǔn)比較電 壓，由于氧傳感器的工作環(huán)境比較惡劣，由于對(duì)此處哩電路抗干擾要求比較高，在設(shè)計(jì)電路 時(shí)添加光電禍合器U4和RC濾波器（由R8和C3組成），最后從光電禍合器針腳6輸出處理后的 信號(hào)。高電平為濃混合氣，低電平為稀混合氣，此信號(hào)與ECU的I/O接口連接。
[0023] 如圖5所示:對(duì)于燃?xì)鈬姎忾y精確控制是通過(guò)ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況發(fā)出的燃?xì)鈬?射信號(hào)，此信號(hào)是低電平有效，燃?xì)鈬娚潋?qū)動(dòng)電路遇到低電平就驅(qū)動(dòng)噴氣閥打開(kāi)，遇到高電 平噴氣閥關(guān)閉，采用兩路供電電路，在提供"peak"模式電流時(shí)，兩條供電電路同時(shí)工作，當(dāng) 需要"hold"模式電流時(shí)，一條供電電路工作，另一條停止工作，W保持較低電流并穩(wěn)定。圖 中IN為ECU輸出燃?xì)鈬娚湫盘?hào)輸出端，電磁閥處于閉合狀態(tài)時(shí)，IN輸出為低電平，Q2在IN為 低電平時(shí)不會(huì)打開(kāi)，此時(shí)Ul第2腳輸出一個(gè)低電平，Q3及Ql也不會(huì)打開(kāi)，此時(shí)燃?xì)鈬姎忾y中 無(wú)電流，不會(huì)打開(kāi)。當(dāng)燃?xì)鈬姎忾y打開(kāi)時(shí)，IN會(huì)輸出一個(gè)高電平，Q2在IN為高電平時(shí)會(huì)打開(kāi)， 運(yùn)時(shí)Ul第2腳會(huì)輸出高電平，同時(shí)打開(kāi)Q3及Ql，在Ql打開(kāi)后，燃?xì)鈬姎忾y控制端便會(huì)產(chǎn)生一 個(gè)電壓差（12H3V左右），燃?xì)鈬姎忾y電流會(huì)開(kāi)始增加，當(dāng)Q2的源極電壓達(dá)到0.4V后通過(guò)電 阻R8傳到Ul的第4腳，運(yùn)時(shí)Ul第2腳就會(huì)輸出低電平導(dǎo)致Ql關(guān)閉，燃?xì)鈬姎忾y電流依靠 Dl反 向續(xù)留，燃?xì)鈬姎忾y中電流會(huì)慢慢減小，導(dǎo)致Q2的源極電壓降低，當(dāng)Ul第4腳電壓降到0.1 V (此時(shí)由于Q3沒(méi)有打開(kāi)，R4接Q3的運(yùn)一端還是高電平，所WQ2源極電壓還要低于0.1 V，運(yùn)時(shí) Ul第2腳會(huì)輸出一個(gè)高電平打開(kāi)Ql和Q3,打開(kāi)Q3后R4與Q3連接端電壓為低電平，運(yùn)時(shí)Ul第四 腳電壓會(huì)低于0.1 V，打開(kāi)Ql后，燃?xì)鈬姎忾y電流會(huì)慢慢增加，電流的增加使得Q2源極電壓增 大，當(dāng)電壓的增大使得Ul第4腳電壓大于0.1 V時(shí)，Ul第2腳便會(huì)在輸出一個(gè)低電平，電流的閉 環(huán)控制使燃?xì)鈬姎忾y的電流在合適的范圍內(nèi)變化，從而實(shí)現(xiàn)"peak an化old"驅(qū)動(dòng)電流模 式，驅(qū)動(dòng)燃?xì)鈬姎忾y進(jìn)行有效噴氣，OUT 1與0UT2分別連接噴氣閥的兩個(gè)控制端。
[0024] 如圖6所示:對(duì)于火花塞的精確控制是通過(guò)ECU輸出控制信號(hào)給點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路，從 而控制點(diǎn)火線圈初級(jí)繞組的通斷，使點(diǎn)火線圈的次級(jí)繞組產(chǎn)生高電壓，使火花塞產(chǎn)生高能 火花擊穿火花塞前端間隙，點(diǎn)燃?xì)飧變?nèi)的混合氣。ECU發(fā)出的點(diǎn)火信號(hào)的電壓比較低，無(wú)法 直接擊穿火花塞。
[0025] 當(dāng)ECU發(fā)出高電平點(diǎn)火信號(hào)時(shí)，經(jīng)反相器后變成低電平進(jìn)入光電禍合器，光電禍合 器過(guò)濾干擾信號(hào)，從4端口輸出高電平控制信號(hào)，當(dāng)=極管Ql導(dǎo)通時(shí)，使初級(jí)線圈進(jìn)入充電 狀態(tài)；當(dāng)ECU發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)變成低電平，即充電狀態(tài)停止，此時(shí)Ql截止，點(diǎn)火線圈初級(jí)線圈斷 電，在斷電的瞬間次級(jí)線圈的電壓迅速升高，使火花塞擊穿間隙，實(shí)現(xiàn)燃?xì)饣旌蠚恻c(diǎn)火。
[0026] 控制方法的介紹
[0027] 在發(fā)動(dòng)機(jī)控制根據(jù)有無(wú)反饋可分為開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制兩種方式。開(kāi)環(huán)控制事先將發(fā) 動(dòng)機(jī)各工況下的控制參數(shù)存入計(jì)算機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，計(jì)算機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器、進(jìn)氣管壓力 傳感器等輸入信號(hào)，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況，計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)所需的控制量，因此，開(kāi)環(huán)控制 的優(yōu)點(diǎn)是只受發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況參數(shù)變化的影響，并按事先設(shè)定在計(jì)算機(jī)中的控制規(guī)律工 作，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)快，但開(kāi)環(huán)控制不存在被控量的反饋，不能很好的補(bǔ)償干擾，存在一定 的局限性；相對(duì)于開(kāi)環(huán)控制，閉環(huán)控制多一個(gè)反饋環(huán)節(jié)，反饋傳感器的信號(hào)輸送給控制單 元，作為修正控制量的參考，對(duì)系統(tǒng)有一定的校正作用。但若要采用閉環(huán)控制，需要解決兩 個(gè)重要的問(wèn)題:一是系統(tǒng)的穩(wěn)定性，二是反饋傳感器時(shí)間響應(yīng)性問(wèn)題。在優(yōu)化參數(shù)的捜索逼 近過(guò)程中，很容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的震蕩現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)不了優(yōu)化控制的目的。而且由于反饋傳感器 的時(shí)間響應(yīng)太長(zhǎng)，控制系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)跟蹤發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況的變化而做出正確的反應(yīng)。
[0028] 發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)典型的非線性系統(tǒng)，其各參數(shù)隨系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)具有時(shí)變性、動(dòng)態(tài)性的特 點(diǎn)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況隨時(shí)間發(fā)生變化時(shí)，中間變量(燃?xì)夤┙o量與點(diǎn)火提前角)及輸出 量(發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，尾氣排放CO,HC及NOx,燃油消耗率)也發(fā)生變化;另一方面，考慮到發(fā)動(dòng)機(jī) 控制既要滿足控制穩(wěn)定性要求，又要兼顧控制的實(shí)效性，并結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特點(diǎn)和工況 特性，通過(guò)GT-power與Simulink禪合建立沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)控制模型，W發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為 140化/min的運(yùn)行工況下，運(yùn)用（1)基于MAP的點(diǎn)火和燃?xì)鈬娚淝梆伩刂品椒?；?)基于MP的 點(diǎn)火和燃?xì)鈬娚淝梆伵c空燃比的PID反饋控制方法；（3)基于MAP的點(diǎn)火與燃?xì)鈬娚淝梆伜?fuzzy的空燃比反饋控制方法，=種控制方法對(duì)比分析從而選出較好的控制方法：
[0029] 通過(guò)對(duì)比分析S種控制方法，從而選出較好的控制方法----基于MAP的點(diǎn)火與燃 氣噴射前饋和化zzy的空燃比反饋控制方法。
[0030] ①燃?xì)鈬娚淠：答伩刂平Y(jié)構(gòu)
[0031] 沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在多變工況下，在MAP前饋基礎(chǔ)上增加空燃比化zzy反饋控制器， 可W實(shí)現(xiàn)對(duì)外界干擾的矯正和補(bǔ)償能力，提高空燃比控制精度。MAP的點(diǎn)火與燃?xì)鈬娚淝梆?和化zzy的空燃比反饋控制方法是W過(guò)量空氣系數(shù)的偏差及偏差變化率作為模糊反饋控制 器的輸入，W燃?xì)鈬娚湫拚}寬作為輸出，構(gòu)成二維模糊控制結(jié)構(gòu)。
[0032] ②精確量的模糊化與語(yǔ)言變量的建立
[0033] 模糊化是根據(jù)人們對(duì)事物的判斷往往沿用正態(tài)分布的思維特點(diǎn)，模糊子集的隸屬 函數(shù)采用滿足正態(tài)分布的高斯函數(shù)。根據(jù)沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理，定義過(guò)量空氣系數(shù)的偏差 e、偏差變化率ec和燃?xì)鈬娚涿}寬U的基本論域?yàn)閇-1，1 ]，[-20，20]和[-700，700]。
[0034] 模糊控制器的輸入、輸出的語(yǔ)言變量設(shè)計(jì)一般用"正大"、"正小""零"、"負(fù)小"、"負(fù) 大"來(lái)描述，語(yǔ)言變量只是描述論域，并不能代表真實(shí)值。為了使控制規(guī)則的靈活細(xì)致性，又 兼顧簡(jiǎn)單易行的要求，選用"正大"CPB)、"正中"CPM)、"正小"CPS)、"零"C2)、"負(fù)小"CNS)、 "負(fù)中"C醒)和"負(fù)大'CNB) 7個(gè)語(yǔ)言變量描述控制器的輸入與輸出。因此，用語(yǔ)言變量表示 的過(guò)量空氣系數(shù)偏差e，過(guò)量空氣系數(shù)偏差變化率ec和燃?xì)鈬娚湫拚}寬U的模糊子集分別 如下：
[0035] N的模糊子集：[NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB]
[0036] M的模糊子集：[NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB]
[0037] U的模糊子集：[NB，NM，NS，Z，PS，PM，PB]
[0038] E，EC和U的論域定義如下：
[0039] E 的論域：{-6，-5，-4，-3，-2，一1，0}+1，+2，+3}+4，巧}+6}
[0040] EC 的論域：{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0}+1，+2，+3}+4，巧}+6}
[0041 ] U 的論域：{-7，-6，-5，-4，-3，-2，一1，0}+1，+2，+3}+4，巧}+6}巧}
[0042]根據(jù)量化公式，通過(guò)上述輸入輸出變量的基本論域與語(yǔ)言變量的論域可W得到過(guò) 量空氣系數(shù)的偏差、偏差變化率和燃?xì)鈬娚涿}寬的量化因子分別為ke = 6、kec = 0.3和ku = 100。
[0043] 作為隸屬函數(shù)的高斯函數(shù)可表示為：
[0044]
[0045] 其中，a值等于模糊論域中的各個(gè)元素，因此，只要確定b值就能確定論域中各元素 的隸屬度，b值是隸屬函數(shù)N(X)的形狀影響因子，對(duì)控制效果的影響較大。如圖7所示為燃?xì)?噴射模糊反饋控制系統(tǒng)圖
[0046] ③燃?xì)鈬娚淠：答伩刂埔?guī)則的建立
[0047] 根據(jù)沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)得到發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鈬娚淠：刂埔?guī)則，詳細(xì) 的模糊控制規(guī)制如下表所示。
[004引模糊控制規(guī)則表中每一條模糊條件語(yǔ)句都是一個(gè)模糊控制規(guī)則，滿足"A且B則C" (即If A and B then C)的形式，從而對(duì)應(yīng)的模糊關(guān)系R=(AXC) ? (B XC)。例如:模糊控 制規(guī)則表中第1條語(yǔ)句所確定的模糊關(guān)系如下：
[0049] 化=(NBnXNBu)*(NBmXNBu)
[0050] 同理，可得i = 1，2..n時(shí)模糊關(guān)系Ri，n為對(duì)應(yīng)的模糊條件語(yǔ)句的語(yǔ)句數(shù)。
[0051 ]考慮到此等模糊條件語(yǔ)句間的"或"關(guān)系，則燃?xì)鈬娚淠：答伩刂埔?guī)制表所對(duì)應(yīng) 的整個(gè)系統(tǒng)的控制規(guī)則的總模糊關(guān)系為：
[0化2]
[0053] 于是，模糊巧制算法的巧計(jì)就是通過(guò)總模糊關(guān)系R的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0054] 燃?xì)鈬娚淠：答伩刂埔?guī)制表
[0化5]
[0化6] 娃)候糊巧埋
[0057]得出反應(yīng)控制規(guī)則的模糊關(guān)系R后，就可W根據(jù)合成規(guī)則推出輸出語(yǔ)言變量論域 上的模糊集合化：
[0化引 Ui=(EiXECi)*R
[0059] Q = I，2,3…，n)，化反映控制量變化的模糊子集。上述模糊推理，還可W通過(guò)另外 一種方法完成:給定輸入模糊子集E，EC和控制規(guī)則中每條模糊語(yǔ)句決定的模糊關(guān)系Ri = 1， 2,3…，n)，則輸出模糊子集可用下表示：
[0060]
[0061 ]⑤解模糊
[0062] 采用重屯、法進(jìn)行模糊判決，將控制量由模糊量變?yōu)榫_量，并從模糊集論域變換 到基本論域，再乘Wk。就得到需要給予的燃?xì)鈬娚涿}寬修正量。
[0063] 3、燃?xì)恻c(diǎn)火控制方法
[0064] 對(duì)于點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，點(diǎn)火提前角是影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能非常重要的因素，通常所要求 的最佳點(diǎn)火提前角是為了獲得最大的有效功率，為了實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)，一般采用爆震傳感器檢 測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的壓力對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行閉環(huán)控制調(diào)節(jié)。然而，對(duì)于復(fù)雜、非線性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng) 而言，準(zhǔn)確測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓力難度很大，對(duì)壓力傳感器的性能要求很高，研究表明[[62]: 傳感器的耐久性差和成本高在一定程度上制約了它的發(fā)展與應(yīng)用。
[0065] 考慮到閉環(huán)控制在反饋參數(shù)采集上存在困難及傳感器耐久性差、成本高等問(wèn)題， 本課題用點(diǎn)火提前角開(kāi)環(huán)控制的方式，并綜合考慮了點(diǎn)火提前角對(duì)沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)=大性能的 影響。對(duì)于使用爆震傳感器主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能的提高，并沒(méi)有將燃?xì)饨?jīng)濟(jì) 性和排放性能考慮在內(nèi)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)取得最大力矩時(shí)，燃?xì)饨?jīng)濟(jì)性和排放性能并不是最好，貝U 需要在=者之間取得平衡，因此獲得發(fā)動(dòng)機(jī)各運(yùn)行工況下滿足發(fā)動(dòng)機(jī)性能的最佳點(diǎn)火提前 角MP圖，需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)測(cè)試和校驗(yàn)，制取時(shí)間長(zhǎng)。
[0066] W上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征及本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述 的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還 會(huì)有各種變化和改進(jìn)，運(yùn)些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型 要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于：由供電電源、氣門位置傳感器、進(jìn)氣壓力/溫 度傳感器、冷卻液溫度傳感器、爆震傳感器、曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、氧傳感器、模擬信號(hào)處理電 路、數(shù)字信號(hào)處理電路、電子控制單元模塊、燃?xì)鈬姎忾y驅(qū)動(dòng)電路、燃?xì)鈬姎忾y、火花塞點(diǎn)火 驅(qū)動(dòng)電路、火花塞和診斷監(jiān)控總線組成，所述氣門位置傳感器、所述進(jìn)氣壓力/溫度傳感器、 所述冷卻液溫度傳感器和所述爆震傳感器均與所述模擬信號(hào)處理電路的信號(hào)輸入端連接， 所述曲軸轉(zhuǎn)速傳感器和所述氧傳感器均與所述數(shù)字信號(hào)處理電路的信號(hào)輸入端連接，所述 模擬信號(hào)處理電路和所述數(shù)字信號(hào)處理電路的信號(hào)輸出端均與所述電子控制單元模塊的 信號(hào)輸入端連接，所述供電電源與所述電子控制單元模塊連接，所述電子控制單元模塊的 輸出端分別與所述燃?xì)鈬姎忾y驅(qū)動(dòng)電路、火花塞點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)電路和所述診斷監(jiān)控總線連接， 所述燃?xì)鈬姎忾y驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)控制輸出端與所述燃?xì)鈬姎忾y連接，所述火花塞點(diǎn)火驅(qū)動(dòng) 電路與所述火花塞連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電子控制單元模塊由 主控芯片、復(fù)位電路和嵌入式操作系統(tǒng)組成。
【文檔編號(hào)】F02D19/02GK205445808SQ201620244293
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月28日
【發(fā)明人】陳慶協(xié), 吳春富, 王榮杰
【申請(qǐng)人】龍巖學(xué)院