一种基于流通面积调控的燃气喷射控制方法及系统

本发明涉及燃气喷射控制方法，具体涉及一种基于流通面积调控的燃气喷射控制方法及系统。

背景技术：

1、燃气喷射系统最初是基于时间控制模式，随后提出压力控制模式的多点喷射系统。压力控制式供气系统不同于时间控制式供气系统，对于多点喷射供气模式，时间控制式供气系统是通过调节燃气喷射阀的喷射脉宽控制发动机负荷：而压力控制式供气系统是通过调节进气共轨管内的压力来控制发动机负荷。

2、基于时间控制模式的多点燃气喷射系统通过控制喷射持续期控制燃气喷射量，其实现方法是控制高速电磁阀开启和关闭的时刻，通过电磁阀打开时间的长短来控制供油量的多少。不同负荷下，喷射压力基本不变，而喷射持续期不同。如图1所示，进气门开启过程中，除了部分时间用于扫气，在进气过程的大部分时间都可以组织燃气喷射。发动机在大负荷时，为了提供足够的喷射量，喷射持续期比较长；而在小负荷时，喷射持续期很短。在有燃气喷射时，喷出的燃气和吸入的空气一同进入气缸，没有燃气喷射时，可能只有空气进入气缸，这不利于燃气与空气混合形成均质混合气。

3、为了促进燃气与空气的混合，现有的基于压力控制模式的多点燃气喷射系统，主要通过调节燃气喷射压力来控制燃气喷射量，在基于时间控制模式的多点燃气喷射系统中，增加燃气共轨管及燃气调压阀，通过控制燃气调压阀的开度，控制进入燃气共轨管内的燃气量，从而控制燃气共轨管内燃气的压力。其结构如图2所示，在大负荷时，通过控制燃气调压阀开度使得燃气共轨管内的燃气压力升高，在中小负荷时，通过控制燃气调压阀开度使得燃气共轨管内的燃气压力降低，维持喷射持续期近似不变，以改善中小负荷燃气与空气的混合质量。但压力控制模式的多点燃气喷射系统的实现，是借助燃气调压阀对共轨内的压力进行调节，将共轨内压力稳定在目标喷射压力需要一段时间。故在高转速的工况下，其调节速度不能得到保证，共轨内气体压力稳定性不足，在工况变化频繁的情况下不利于对进气流量控制。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于流通面积调控的燃气喷射控制方法及系统，通过调节燃气喷射过程中喷射阀的流通面积，以此控制燃气喷射量，能够满足工况频繁变化情况下的调节频率和压力的稳定。

2、本发明的技术方案如下：

3、在本发明的第一方面，提供了一种基于流通面积调控的燃气喷射控制方法，包括以下步骤：

4、获取喷射阀出口处的背压和阀前共轨管内的压力，计算背压与压力的比值；

5、判断背压与压力的比值是否小于或等于临界压力比；

6、若是，则通过调节喷射阀的流通面积调节喷射阀的喷射量；

7、若否，则增大阀前共轨管内的压力，直至背压与压力的比值小于或等于临界压力比，然后再通过调节喷射阀的流通面积调节喷射阀的喷射量。

8、在本发明的一些实施方式中，所述喷射阀单位时间内的喷射量根据以下公式进行计算：

9、

10、式中，a为流通面积；κ为等熵指数；p0为滞止压力；ν0为滞止状态压力比；其中，κ、p0、ν0均为常数，喷射阀单位时间的喷射量与流通面积成正比关系，通过改变流通面积调节喷射阀的喷射量。

11、在本发明的一些实施方式中，所述临界压力比为工质流速达到当地声速时工质压力与滞止压力之比。

12、在本发明的一些实施方式中，当喷射阀出口处的背压与阀前共轨管内的压力的比值小于或等于临界压力比时，喷射阀工作在超临界的声速流区，喷射阀的喷射量不受喷射阀出口处的背压的影响。

13、在本发明的一些实施方式中，燃气的喷气量取决于发动机不同工况下的负荷，燃气喷射持续期取决于发动机的转速、气缸数；喷射持续期的开始晚于燃气可喷射时间的开始，喷射持续期的结束早于燃气可喷射时间的结束。

14、在本发明的一些实施方式中，所述喷射阀设置在燃气共轨管上，所述燃气共轨管经过燃气控制阀与储气罐相连。

15、在本发明的一些实施方式中，所述燃气共轨管上设置有温度传感器和压力传感器。

16、在本发明的第二方面，提供了一种基于流通面积调控的燃气喷射控制系统，其特征在于，包括：

17、数据获取模块，被配置为：获取喷射阀出口处的背压和阀前共轨管内的压力，计算背压与压力的比值；

18、判断模块，被配置为：判断背压与压力的比值是否小于或等于临界压力比；

19、调控模块，被配置为：若是，则通过调节喷射阀的流通面积调节喷射阀的喷射量；

20、若否，则增大阀前共轨管内的压力，直至背压与压力的比值小于或等于临界压力比，然后再通过调节喷射阀的流通面积调节喷射阀的喷射量。

21、在本发明的第三方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现所述的基于流通面积调控的燃气喷射控制方法中的步骤。

22、在本发明的第四方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现所述的基于流通面积调控的燃气喷射控制方法中的步骤。

23、本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：

24、本发明提出的一种基于流通面积调控的燃气喷射控制方法是一种基于流通面积控制模式的多点燃气喷射策略，主要通过调节燃气喷射过程中喷射阀的开启面积，改变燃气在喷射阀处的流通面积以此控制燃气喷射量。喷射阀连接燃气共轨管和进气通道，将燃气喷入进气道中，与空气进行混合，形成“量调节”。该方法兼具了压力控制式燃气喷射策略和时间控制式燃气喷射策略的优点，同时避免在调节燃气喷射量过程中混合气不均匀，且满足工况频繁变化情况下的调节频率和压力的稳定。

技术特征：

1.一种基于流通面积调控的燃气喷射控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于流通面积调控的燃气喷射控制方法，其特征在于，所述喷射阀单位时间内的喷射量根据以下公式进行计算：

3.如权利要求1所述的基于流通面积调控的燃气喷射控制方法，其特征在于，所述临界压力比为工质流速达到当地声速时工质压力与滞止压力之比。

4.如权利要求1所述的基于流通面积调控的燃气喷射控制方法，其特征在于，当喷射阀出口处的背压与阀前共轨管内的压力的比值小于或等于临界压力比时，喷射阀工作在超临界的声速流区，喷射阀的喷射量不受喷射阀出口处的背压的影响。

5.如权利要求1所述的基于流通面积调控的燃气喷射控制方法，其特征在于，燃气的喷气量取决于发动机不同工况下的负荷，燃气喷射持续期取决于发动机的转速、气缸数；喷射持续期的开始晚于燃气可喷射时间的开始，喷射持续期的结束早于燃气可喷射时间的结束。

6.如权利要求1所述的基于流通面积调控的燃气喷射控制方法，其特征在于，所述喷射阀设置在燃气共轨管上，所述燃气共轨管经过燃气控制阀与储气罐相连。

7.如权利要求1所述的基于流通面积调控的燃气喷射控制方法，其特征在于，所述燃气共轨管上设置有温度传感器和压力传感器。

8.一种基于流通面积调控的燃气喷射控制系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7任一项所述的基于流通面积调控的燃气喷射控制方法中的步骤。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述的基于流通面积调控的燃气喷射控制方法中的步骤。

技术总结
本发明公开了一种基于流通面积调控的燃气喷射控制方法及系统，所述控制方法包括：获取喷射阀出口处的背压和阀前共轨管内的压力，计算背压与压力的比值；判断背压与压力的比值是否小于或等于临界压力比；若是，则通过调节喷射阀的流通面积调节喷射阀的喷射量；若否，则增大阀前共轨管内的压力，直至背压与压力的比值小于或等于临界压力比，然后再通过调节喷射阀的流通面积调节喷射阀的喷射量；该方法兼具了压力控制式燃气喷射策略和时间控制式燃气喷射策略的优点，同时避免在调节燃气喷射量过程中混合气不均匀，且满足工况频繁变化情况下的调节频率和压力的稳定。

技术研发人员：程勇,郭彪,曹智,周建超,林明春
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/6/18