标定点火提前角的方法及台架试验设备和发动机控制系统与流程

1.本发明涉及发动机技术领域，尤其是涉及一种标定发动机点火提前角的方法及其台架试验设备和发动机控制系统。


背景技术：

2.发动机台架的匹配使发动机具有良好的稳态性能，可以保证发动机在无爆震、无过热的情况下，达到发动机的设计功率、扭矩以及油耗性能等。通过发动机与车辆的匹配，使发动机与车辆其他系统协调工作，保证发动机在各种环境和工作下均具有良好的起动怠速性能，以及良好的驾驶舒适性和排放性能。
3.发动机的标定技术是控制进气、喷油以及点火的配合，且发动机的标定直接关系到发动机的动力性、经济性和排放水平，发动机台架标定实验一般采用在发动机台架上进行人工手动台架实验扫点。但是，人工实验扫点受实验人员的人为因素影响较大，标定速率较慢，且标定精度较低。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种标定发动机点火提前角的方法，该方法可以实现自动标定发动机点火提前角，提高发动机点火提前角的标定速率以及标定准确性。
5.本发明的第二个目的在于提出一种发动机控制系统。
6.本发明的第三个目的在于提出一种标定发动机点火提前角的台架试验设备。
7.为了达到上述目的，本发明的第一方面实施例提出了一种标定发动机点火提前角的方法，该方法包括：发送发动机目标工况指令，以使发动机运行在目标工况状态；获取基于所述发动机运行中的燃烧压力信号得到的标定参考参数；根据所述标定参考参数确定所述发动机对应所述目标工况状态的目标点火提前角。
8.根据本发明实施例的标定发动机点火提前角的方法，根据发动机运行中的燃烧压力信号得到标定参考参数，并根据标定参考参数确定发动机对应目标工况状态的目标点火提前角，即通过标定参考参数对发动机的目标点火提前角进行确定，实现发动机点火提前角的自动标定，无需进行人工实验扫点，避免人为因素对目标点火提前角的标定的影响，提高标定的速率和标定精度。
9.在一些实施例中，所述标定参考参数包括爆震压力和燃烧50％对应的曲轴转角角度，根据所述标定参考参数确定所述发动机对应所述目标工况状态的目标点火提前角，包括：当判定所述爆震压力小于预设压力阈值且所述燃烧50％对应的曲轴转角角度落入预设角度范围时，确定所述发动机的当前点火提前角为所述目标点火提前角。通过将标定参考参数作为判断发动机当前点火提前角是否为目标点火提前角的依据，标定准确性更高。
10.在一些实施例中，根据所述标定参考参数确定所述发动机对应所述目标工况状态的目标点火提前角，还包括：判定所述爆震压力小于预设压力阈值且所述燃烧50％对应的
曲轴转角角度未落入预设角度范围的第一判定步骤；调整所述发动机的当前点火提前角的第一调整步骤；获取发动机调整点火提前角后燃烧50％对应的修订曲轴转角角度的第一获取步骤；判断所述修订曲轴转角角度是否落入预设角度范围的第一判断步骤；若所述修订曲轴转角角度未落入所述预设角度范围，则重复执行所述第一调整步骤，所述第一获取步骤和所述第一判断步骤；若所述修订曲轴转角角度落入所述预设角度范围，则确定调整后的点火提前角为所述目标点火提前角。通过标定参考参数对发动机的当前点火提前角进行调整，过程简单，标定准确性更高。
11.在一些实施例中，所述预设角度范围包括下限角度阈值，调整所述发动机的当前点火提前角的第一调整步骤，包括：当判定所述燃烧50％对应的曲轴转角角度小于所述下限角度阈值时，按照第一预设角度幅度减小所述当前点火提前角。通过减小发动机的当前点火提前角而增大燃烧50％对应的曲轴转角角度，使爆震压力以及燃烧50％对应的曲轴转角角度均满足设定条件，从而，实现对发动机的当前点火提前角的自动标定。
12.在一些实施例中，所述预设角度范围包括上限角度阈值，调整所述发动机的当前点火提前角的第一调整步骤，包括：当判定所述燃烧50％对应的曲轴转角角度大于所述上限角度阈值时，按照第二预设角度幅度增大所述当前点火提前角。通过增加发动机的当前点火提前角而减小燃烧50％对应的曲轴转角角度，使爆震压力以及燃烧50％对应的曲轴转角角度均满足设定条件，从而，实现对发动机的当前点火提前角的自动标定。
13.在一些实施例中，根据所述标定参考参数确定所述发动机对应所述目标工况状态的目标点火提前角，还包括：判定所述爆震压力大于所述预设压力阈值的第二判定步骤；按照第三预设角度幅度减小所述当前点火提前角的第二调整步骤；获取发动机调整点火提前角后的修订爆震压力的第二获取步骤；判断所述修订爆震压力是否小于预设压力阈值的第二判断步骤；若所述修订爆震压力大于预设压力阈值，重复执行所述第二调整步骤，所述第二获取步骤和所述第二判断步骤；若所述修订爆震压力小于所述预设压力阈值，则确定减小后的点火提前角为所述目标点火提前角。通过调整爆震压力，实现对发动机的当前点提前角火角的调整。
14.为了达到上述目的，本发明的第二方面实施例提出的一种发动机控制系统，包括处理器和与所述处理器连接的存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器加载所述计算机程序，以执行上面实施例所述的标定发动机点火提前角的方法。
15.为了达到上述目的，本发明的第三方面实施例提出的一种标定发动机点火提前角的台架试验设备，该设备包括：上面实施例所述的发动机控制系统，所述发动机控制系统被配置成生成发动机目标工况指令；台架控制系统，与所述发动机控制系统连接，所述台架控制系统被配置成根据发动机目标工况指令控制发动机调整至目标工况状态；燃烧分析系统，与所述发动机控制系统连接，所述燃烧分析系统被配置成获取所述发动机运行中的燃烧压力信号，并根据所述燃烧压力信号获得标定参考参数；发动机控制系统还被配置成根据所述标定参考参数确定所述发动机对应所述目标工况状态的目标点火提前角。
16.根据本发明实施例的标定发动机点火提前角的台架试验设备，发动机控制系统根据标定参考参数对发动机对应目标工况的目标点火提前角进行确定，实现发动机点火提前角的自动标定，无需人工实验扫点，避免人为因素对点火提前角的标定产生影响，提高标定的速率和标定精度。
17.在一些实施例中，标定发动机点火提前角的台架试验设备还包括：信息交换系统，所述信息交换系统分别与所述台架控制系统、所述燃烧分析系统和所述发动机控制系统连接。
18.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
19.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
20.图1是根据本发明一个实施例的标定发动机点火提前角的台架试验设备的框图；
21.图2是根据本发明一个实施例的标定发动机点火提前角的方法的流程图；
22.图3是根据本发明一个实施例的标定发动机点火提前角的方法的流程图。
具体实施方式
23.下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
24.台架试验设备1用于发动机的标定，如图1所示，为本发明一个实施例的标定发动机点火提前角的台架试验设备的框图。该台架试验设备1包括台架控制系统10、燃烧分析系统11、发动机控制系统12以及信息交换系统13。
25.其中，台架控制系统10包括测功机、油耗仪和控制系统，标定时，将待标定发动机与测功机通过联轴节连接。燃烧分析系统11包括燃烧分析仪、带有燃烧压力传感器的火花塞，燃烧分析仪与带有燃烧压力传感器的火花塞是配套使用，可以将带有燃烧压力传感器的火花塞替代待标定发动机的原有火花塞，或者，在燃烧室壁上打洞以增加带有燃烧压力传感器的火花塞。信息交换系统13分别与台架控制系统10、燃烧分析系统11和发动机控制系统12连接，用于三者之间的信息交换。
26.具体地，可以预先设定需要标定的发动机目标工况，标定时，发动机控制系统12被配置成生成发送发动机目标工况指令；台架控制系统10与发动机控制系统12连接，台架控制系统10被配置成根据发动机目标工况指令控制发动机调整至目标工况状态；燃烧分析系统11与发动机控制系统12连接，燃烧分析系统11被配置成获取发动机运行中的燃烧压力信号，并根据燃烧压力信号获得标定参考参数；发动机控制系统12还被配置成根据标定参考参数确定发动机对应目标工况状态的目标点火提前角，实现发动机点火提前角的自动标定。
27.下面参照附图描述标定发动机点火提前角的方法。
28.基于标定发动机点火提前角的台架试验设备1对标定发动机点火提前角的方法进行说明。
29.下面参考图2-图3描述根据本发明实施例的用于发动机控制系统的标定发动机点火提前角的方法。
30.如图2所示，本发明实施例的标定发动机点火提前角的方法至少包括步骤s1、步骤s2和步骤s3。
31.步骤s1，发送发动机目标工况指令，以使发动机运行在目标工况状态。
32.在实施例中，目标工况指令为发动机在特定工况下的指令，例如发动机的加速工况、怠速工况、小负荷工况以及大负荷工况等，发动机控制系统发送发动机的目标工况的指令例如加速工况指令至台架控制系统，台架控制系统根据该指令调整发动机转速或发动机负荷，使发动机运行在目标工况状态例如发动机转速2000rpm，发动机负荷30％。其中，发动机控制系统和台架控制系统的信息交互通过信息交换系统以及通信模块实现。
33.步骤s2，获取基于发动机运行中的燃烧压力信号得到的标定参考参数。
34.在实施例中，燃烧分析系统对燃烧压力信号的测量是基于火花塞式压力传感器对缸内燃烧压力信号的测量，测量完成后经过燃烧分析系统的处理，得到标定参考参数。燃烧分析系统将得到的标定参考参数通过通信模块发送至发动机控制系统，发动机控制系统获取该标定参考参数。其中，标定参考参数可以为爆震压力以及燃烧50％对应的曲轴转角角度参数等。
35.步骤s3，根据标定参考参数确定发动机对应所述目标工况状态的目标点火提前角。
36.在实施例中，通过标定参考参数判断发动机的当前点火提前角是否为目标点火提前角，即确定发动机的当前点火提前角是否在最佳的控制状态，可以理解的是，发动机的当前点火提前角处于最佳控制状态时，标定参考参数例如爆震压力和燃烧50％对应的曲轴转角均在预设范围内，此时，发动机的当前点火提前角为目标工况状态下的目标点火提前角。
37.发动机的当前点火提前角未处于最佳控制状态时，标定参考参数例如爆震压力和燃烧50％对应的曲轴转角均不在预设范围内，标定参考参数会随着发动机的当前点火提前角的变化而发生变化，通过调整发动机的当前点火提前角，直至标定参考参数即爆震压力和燃烧50％对应的曲轴转角均在预设范围内，确定发动机的当前点火提前角为目标点火提前角。
38.根据本发明实施例的标定发动机点火提前角的方法，根据发动机运行中的燃烧压力信号得到标定参考参数，并根据标定参考参数确定发动机对应目标工况状态的目标点火提前角，即通过标定参考参数对发动机的目标点火提前角进行确定，从而，实现发动机点火提前角的自动标定，无需进行人工实验扫点，避免人为因素对目标点火提前角的标定的影响，提高标定的速率和标定精度。
39.在一些实施例中，标定参考参数包括爆震压力和燃烧50％对应的曲轴转角角度，根据标定参考参数确定发动机对应目标工况状态的目标点火提前角时，对爆震压力和燃烧50％对应的曲轴转角角度进行判断，当判定爆震压力小于预设压力阈值且燃烧50％对应的曲轴转角角度落入预设角度范围时，则确定发动机的当前点火提前角为目标点火提前角；当判定爆震压力或者燃烧50％对应的曲轴转角角度中其中一个或者两个不在预设范围内，例如爆震压力大于或者等于预设压力阈值，或者，燃烧50％对应的曲轴转角角度未落入预设角度范围，再或者，爆震压力大于或等于预设压力阈值且燃烧50％对应的曲轴转角角度未落入预设角度范围，则表明发动机的当前点火提前角不是目标点火提前角。通过将标定参考参数作为判断发动机当前点火提前角是否为目标点火提前角的依据，标定准确性更高。
40.在一些实施例中，根据标定参考参数确定发动机目标点火提前角时，当判定爆震
压力小于预设压力阈值且燃烧50％对应的曲轴转角角度未落入预设角度范围的第一判定步骤，调整发动机的当前点火提前角的第一调整步骤，获取发动机调整点火提前角后燃烧50％对应的修订曲轴转角角度的第一获取步骤，判断修订曲轴转角角度是否落入预设角度范围的第一判断步骤，即对发动机的当前点火提前角进行调整，调整完成后获取调整点火提前角后燃烧50％对应的修订曲轴转角角度，对获取的修订曲轴转角角度再次进行判断，若修订曲轴转角角度未落入预设角度范围，表明经过此次调整的发动机点火提前角不是目标点火提前角，则重复执行第一调整步骤、第一获取步骤和第一判断步骤，即通过不断调整发动机点火提前角，获取调整后的修订曲轴转角角度，并判断修订后的曲轴转角角度与预设角度范围的关系，实现对发动机点火提前角的调整，直至修订曲轴转角角度落入预设角度范围时，则确定调整后的点火提前角为所述目标点火提前角。通过标定参考参数对发动机的当前点火提前角进行调整、获取和判断，过程简单，标定准确性更高。
41.在一些实施例中，预设角度范围包括下限角度阈值，调整发动机的当前点火提前角的第一调整步骤，即在爆震压力小于预设压力阈值的情况下，当判定燃烧50％对应的曲轴转角角度小于下限角度阈值时，按照第一预设角度幅度减小当前点火提前角，即按照0.5度的梯度减小当前点火提前角，直至燃烧50％对应的曲轴转角角度增大至预设角度阈值。可以理解的是，按照第一预设角度幅度例如0.5度减小当前点火提前角，可使燃烧50％对应的曲轴转角角度增加，即在爆震压力小于预设压力阈值时，减小发动机的当前点火提前角会增大燃烧50％对应的曲轴转角角度，从而，使爆震压力以及燃烧50％对应的曲轴转角角度均满足设定条件，实现发动机点火提前角的自动标定。
42.在一些实施例中，预设角度范围包括上限角度阈值，调整发动机的当前点火提前角的第一调整步骤，即在爆震压力小于预设压力阈值的情况下，当判定燃烧50％对应的曲轴转角角度大于上限角度阈值时，按照第二预设角度幅度增大当前点火提前角，即按照0.5度的梯度增加当前点火提前角，直至燃烧50％对应的曲轴转角角度减小至预设角度阈值。可以理解的是，按照第一预设角度幅度例如0.5度增大当前点火提前角，可使燃烧50％对应的曲轴转角角度减小，即在爆震压力大于预设压力阈值时，增加当前点火提前角会减小燃烧50％对应的曲轴转角角度，从而，使爆震压力以及燃烧50％对应的曲轴转角角度均满足设定条件，实现发动机点火提前角的自动标定。
43.在一些实施例中，根据标定参考参数确定发动机对应目标工况状态的目标点火提前角时，判定爆震压力大于预设压力阈值的第二判定步骤，即爆震压力大于预设压力阈值时，燃烧50％对应的曲轴转角角度应大于预设角度阈值，即燃烧50％对应的曲轴转角角度为9度或者10度，按照第三预设角度幅度减小当前点火提前角的第二调整步骤，获取发动机调整点火提前角后的修订爆震压力的第二获取步骤，判断修订爆震压力是否小于预设压力阈值的第二判断步骤，即按照0.5度的梯度减小当前点火提前角，通过减小当前点火提前角使爆震压力减小，对发动机的点火提前角进行调整后，获取调整后的发动机点火提前角对应的修订爆震压力，并判断修订爆震压力是否小于预设压力阈值，若修订爆震压力仍大于预设压力阈值，表明经过此次调整的发动机点火提前角不是目标电火提前角，需要重复执行第二调整步骤，第二获取步骤和第二判断步骤，即继续对发动机点火提前角进行调整、在调整完成后获取对应的修订爆震压力，继续判断爆震压力与预设压力阈值的关系，直至判定修订爆震压力小于预设压力阈值，则确定减小后的点火提前角为所述目标点火提前角。
通过减小当前点火提前角，调整爆震压力至预设压力阈值范围内，实现对发动机点火提前角的自动标定。
44.下面结合图3对本发明实施例的标定发动机点火提前角的方法进行说明，如图3所示，为本发明实施例的标定发动机点火提前角的方法的流程图。
45.步骤s11，开始。
46.步骤s12，发动机控制系统通过通讯模块和信息交换系统发送发动机目标工况指令至台架控制系统。
47.步骤s13，发动机控制系统控制发动机运行在目标工况状态。
48.步骤s14，发动机控制系统接收经燃烧分析系统处理得到的标定参考参数。
49.步骤s15，判断标定参考参数是否满足设定条件，若是，执行步骤s17；若否，执行步骤s16。
50.步骤s16，根据标定参考参数调整发动机的当前点火提前角。
51.步骤s17，发动机控制系统判断是否调整下一工况发动机的点前点火提前角，若是，执行步骤s12，若否，执行步骤s18。
52.步骤s18，结束。
53.总而言之，根据本发明实施例的标定发动机点火提前角的方法，根据发动机运行中的燃烧压力信号得到标定参考参数，并根据标定参考参数确定发动机对应目标工况状态的目标点火提前角，即通过标定参考参数对发动机的目标点火提前角进行确定，从而，实现发动机点火提前角的自动标定，无需进行人工实验扫点，避免人为因素对目标点火提前角的标定的影响，提高标定的速率和标定精度。
54.本发明第二方面实施例的发动机控制系统，包括处理器和与处理器连接的存储器，存储器存储有计算机程序，处理器加载计算机程序，以执行上面实施例提到的标定发动机点火提前角的方法。
55.以及，根据本发明实施例的标定发动机点火提前角的台架试验设备1，发动机控制系统12根据标定参考参数对发动机对应目标工况的目标点火提前角进行确定，实现发动机点火提前角的自动标定，无需人工实验扫点，避免人为因素对点火提前角的标定产生影响，提高标定的速率和标定精度。
56.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
57.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。