專利名稱：內(nèi)燃機車柴油機恒定功率輸出計算機控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵路機車技術(shù)，尤其涉及一種內(nèi)燃機車柴油機恒定功率輸出計算機控制方法。
背景技術(shù)：
目前內(nèi)燃機車柴油機輸出功率(即裝車功率)分為兩個部分主發(fā)電機輸出功率和輔助功率。主發(fā)電機的輸出功率(即主傳動功率)經(jīng)整流柜分配給各個牽引電機。輔助功率包括輔助發(fā)電機所產(chǎn)生的電功率和柴油機帶動傳動系統(tǒng)輸出的機械功率(柴油機冷卻系統(tǒng)的風扇功率和各種通風機輸出功率等)。在實際運用中柴油機輸出功率設(shè)定值和輔助功率設(shè)定值都是恒定值，因此主發(fā)電機的輸出功率就是柴油機輸出功率設(shè)定值減去輔助功率設(shè)定值，所以在常規(guī)情況下對機車電功率的控制實際上就是控制主發(fā)電機的輸出功率。由于傳動系統(tǒng)的機械功率隨柴油機轉(zhuǎn)速的上升而逐步提高，機車只有在滿功率、 柴油機在大負荷長時間運行的情況下，輔助功率輸出才能接近其設(shè)定值。而柴油機在低轉(zhuǎn)速工況下的輔助功率會很小，柴油機的輸出功率并沒有得到充分利用。以前在裝有電噴柴油機的內(nèi)燃機車上，是從柴油機控制盒中采集噴油量這個參數(shù)來確定柴油機是否過載。在每一個柴油機轉(zhuǎn)速的工況下都需要確定一個噴油量的基準值， 如果在該轉(zhuǎn)速下噴油量反饋(來自柴油機的控制盒)超過所對的基準值，就要相應(yīng)減小該柴油機轉(zhuǎn)速下的主發(fā)電機電功率；反之，如果噴油量反饋低于所對應(yīng)的基準值就要相應(yīng)增加該柴油機轉(zhuǎn)速下的主發(fā)電機電功率。這種控制方式在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)不穩(wěn)定， 具體表現(xiàn)在柴油機轉(zhuǎn)速上升或下降過快時主發(fā)電機的電壓、電流波動很大，柴油機出現(xiàn)游車、冒黑煙現(xiàn)象。因為隨著柴油機轉(zhuǎn)速變化過快，其對應(yīng)噴油量的基準值也變化過大，中間沒有一個平穩(wěn)過渡環(huán)節(jié)。另外微機控制系統(tǒng)針對噴油量反饋和基準值之間的誤差調(diào)整過程也出現(xiàn)問題響應(yīng)過快就會出現(xiàn)功率超調(diào)波動現(xiàn)象，響應(yīng)過慢就會出現(xiàn)功率跟蹤轉(zhuǎn)速不及時現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種使柴油機的負載與轉(zhuǎn)速能更合理地匹配、保證柴油機在功率充分運用情況下能始終運行在最佳狀態(tài)的內(nèi)燃機車柴油機恒定功率輸出控制方法。本發(fā)明的目的是這樣現(xiàn)的一種內(nèi)燃機車柴油機恒定功率輸出計算機控制方法， 其特征在于采取下列控制步驟(1)設(shè)定柴油機每一轉(zhuǎn)速下噴油量基準值系列；(2)將檢測到的即時轉(zhuǎn)速下柴油機噴油量按相應(yīng)的基準值換算成噴油量反饋信號；(3)將噴油量反饋信號與軟件設(shè)定的單一的控制基準值進行比較，對誤差信號進行比例積分調(diào)節(jié)處理；(4)當柴油機噴油量反饋信號大于控制基準值時，減小主發(fā)電機勵磁；當柴油噴油量反饋信號小于控制基準值時，則增加主發(fā)電機勵磁。為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明的目的，在上述步驟中根據(jù)噴油量反饋信號和單一控制基準值之間的誤差大小確定相應(yīng)的加減載率。本發(fā)明的技術(shù)方案，柴油機轉(zhuǎn)速不管是快速上升還是快速下降，其所對應(yīng)的柴油機功率(通過控制主發(fā)電機的勵磁來完成)都能快速平穩(wěn)地跟蹤上轉(zhuǎn)速，使柴油機的負載與轉(zhuǎn)速能更合理地匹配，保證柴油機在功率充分運用情況下能始終運行在最佳狀態(tài)。
圖1為本發(fā)明實施例的主程序流程圖。。圖2為本發(fā)明實施例的PI調(diào)節(jié)子程序流程圖。圖3為本發(fā)明實施例的PI調(diào)節(jié)器的動態(tài)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。參看附圖1。CPU上電初始化進入框3. 1進入主程序，進入框3. 2通過計算機模擬量A/D輸入通道檢測的外圍柴油機噴油量反饋電壓值送至CPU。進入框3. 3調(diào)用PI調(diào)節(jié)子程序，將CPU換算出來的噴油量反饋信號與軟件設(shè)定的單一基準值進行比較，同時確定PI 參數(shù)。進入框3. 4判斷柴油機的實際功率是超載、欠載。如果判斷為超載，則進入框3. 5進行功率調(diào)節(jié)，CPU控制HSO輸出的PWM占空比變小，減小勵磁電流的輸出。進入框3. 6返回主程序。否則如果柴油機欠載，進入框3. 7功率調(diào)節(jié)，CPU控制HSO輸出的PWM占空比變大， 增大勵磁電流的輸出。進入框3. 8返回主程序。參看附圖2。首先進入框2. IPI調(diào)節(jié)器的初始化，確定PI調(diào)節(jié)器的初始值。然后進入框2. 2設(shè)定柴油機每一轉(zhuǎn)速下噴油量基準值系列，用查值法換算出噴油量反饋信號值，將檢測到的即時轉(zhuǎn)速下柴油機噴油量按相應(yīng)的基準值通過查值法換算成噴油量反饋信號值；軟件同時確定控制基準值。進入框2. 3確定功率加減載率比較噴油量反饋信號值與單一的控制基準值之間差值，確定功率的加減載率。然后進入框2. 4根據(jù)加減載率來確定 PI調(diào)節(jié)器的相應(yīng)參數(shù)。進入框2.5計算出PWM輸出的占空比，送至HSO控制輸出。最后進入框2. 6返回主程序。參看附圖3。當柴油機的噴油量反饋信號值和軟件設(shè)定單一的基準值之間相差越大，調(diào)節(jié)器更多采用比例“P”來調(diào)整；當柴油機的噴油量反饋信號值和軟件設(shè)定單一的基準值之間接近時，調(diào)節(jié)器更多地采用積分“I”來調(diào)整，使得噴油量反饋信號平穩(wěn)地接近控制基準值。因此當柴油機從無載到有載、快速升降柴油機轉(zhuǎn)速(負載變化比較大)，微機控制系統(tǒng)都會實時響應(yīng)該狀況下的柴油機功率變化，保證當前的柴油機負荷快速平穩(wěn)地接近基準值，進而圍繞基準值來動態(tài)調(diào)整。
最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機車柴油機恒定功率輸出計算機控制方法，其特征在于采取下列控制步驟(1)設(shè)定柴油機每一轉(zhuǎn)速下噴油量基準值系列；(2)將檢測到的即時轉(zhuǎn)速下柴油機噴油量按相應(yīng)的基準值換算成噴油量反饋信號；(3)將噴油量反饋信號與軟件設(shè)定的單一的控制基準值進行比較，對誤差信號進行比例積分調(diào)節(jié)處理；(4)當柴油機噴油量反饋信號大于控制基準值時，減小主發(fā)電機勵磁；當柴油噴油量反饋信號小于控制基準值時，則增加主發(fā)電機勵磁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機車柴油機恒定功率輸出計算機控制方法，在上述步驟 (4)中根據(jù)噴油量反饋信號和單一控制基準值之間的誤差大小確定相應(yīng)的加減載率。
全文摘要
本發(fā)明的內(nèi)燃機車柴油機恒定功率輸出計算機控制方法，其控制步驟為(1)設(shè)定柴油機每一轉(zhuǎn)速下噴油量基準值系列；(2)將檢測到的即時轉(zhuǎn)速下柴油機噴油量按相應(yīng)的基準值換算成噴油量反饋信號；(3)將噴油量反饋信號與軟件設(shè)定的單一的控制基準值進行比較，對誤差信號進行比例積分調(diào)節(jié)處理；(4)當柴油機噴油量反饋信號大于控制基準值時，減小主發(fā)電機勵磁；反之，則增加主發(fā)電機勵磁。柴油機轉(zhuǎn)速不管是快速上升還是快速下降，其所對應(yīng)的柴油機功率都能快速平穩(wěn)地跟蹤上轉(zhuǎn)速，使柴油機的負載與轉(zhuǎn)速能更合理地匹配，保證柴油機在功率充分運用情況下能始終運行在最佳狀態(tài)。
文檔編號F02D41/30GK102493883SQ20111037309
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者接亞明, 程顯偉, 蔡志偉, 邢瑜, 韓樹明, 高磊 申請人:中國北車集團大連機車車輛有限公司