专利名称：配有NOx吸附还原催化转化器的稀燃汽油机恒扭矩控制方法
技术领域：
本发明涉及内燃机稀薄燃烧尾气控制技术，具体地涉及一种实现配有NOx吸附还原催化转化器的稀燃汽油机周期性交替运行在稀燃工作状态和浓燃工作状态时保持输出转速及扭矩恒定的控制方法。
背景技术：
汽油机稀燃技术可以有效地提高汽油机的燃油经济性，并降低HC、CO的排放，然而由于发动机排出的尾气处于氧含量过剩的氛围，使得传统的三效催化转化器TWC失效，无法在富氧环境下高效去除N0X。这就需要采用尾气后处理技术来降低稀燃条件下大量产生的NOx排放。NOx吸附还原催化转化器LNT (Lean-NOx-Trap)可以有效地降低稀燃汽油机NOx的排放。稀燃汽油机在采用NOx吸附还原催化转化后处理器LNT工作时，其必须周期性地交替工作于稀燃工作状态(NOx吸附过程)和浓燃工作状态(NOx还原过程)，以便完成LNT的在发动机稀燃状态吸附NOx和浓燃状态还原NOx排放物过程。如果单纯地保持节气门开度不变，仅通过燃油喷射量保持一定的混合器浓度，必然会使汽油机对外输出扭矩产生较大的波动，引起发动机转速的较大变化，使得车辆的驾驶性能恶化。因此需要一种可以保持稀燃汽油机在浓稀转换时基本保持对外输出转速及扭矩不变的控制方法。·
发明内容
本发明的目的在于在空燃比稀、浓燃阶跃变化过程中，保证汽油机转速及扭矩恒定输出的控制方法。其主要采用在空燃比稀、浓燃阶跃变化过程的同时调节节气门开度，并且在稀燃阶段或浓燃阶段过程中针对小范围的扭矩、转速波动相应地改变点火提前角的控制策略来实现。定义:不同空燃比A/F时转速、扭矩和节气门开度的MAP图为原机MAP图，其中原机MAP图又可分为原机浓燃MAP图和原机稀燃MAP图；不同空燃比A/F及不同点火提前角条件下以转速、扭矩和节气门开度的MAP图为辅助MAP图，其中辅助MAP图又可分为辅助浓燃MAP图和辅助稀燃MAP图。步骤一:发动机空燃比周期性的阶跃变化过程中，监测发动机转速、扭矩输出变化；步骤二:当发动机在稀、浓燃或者浓、稀燃之间切换时，首先采用原机MAP图调节节气门开度，直至转速的波动绝对值小于某个设定的特定值Q，且扭矩波动绝对值小于某个设定的特定值P时；此过程为粗调节过程；步骤三:如果步骤二的调节不能实现扭矩输出与切换之前相同，采用辅助MAP图调节点火提前角，直至稀、浓燃或者浓、稀燃之间切换之后的扭矩输出与切换之前相同；此过程为细调节过程。
若辅助MAP图在不同点火提前角及节气门开度条件下的转速及扭矩曲线交叉点存在多个与原机MAP图转速及扭矩交叉点相同的情况，则采用与交叉点相同个数最多的点火提前角的MAP图。作为优选方案:所述Q=50rpm ;所述P=5N.m。本发明相对于现有技术的优点在于:通过调节节气门开度和点火提前角，实现了浓、稀燃烧过程切换时，扭矩和转速控制在驾驶者可以接受的范围内；既保证了 LNT对NOx的处理，也保证了驾驶者或乘车者的舒适性。
图1是实施例1中改造的CA3GA2电控稀燃汽油机在空燃比A/F为12时各节气门开度下扭矩随转速的变化曲线，即:原机浓燃MAP图。图2是实施例1中改造的CA3GA2电控稀燃汽油机在空燃比A/F为20时各节气门开度下扭矩随转速的变化曲线，即:原机稀燃MAP图。
具体实施例方式实施例1:以浓燃空燃比12、稀燃空燃比20为例。必须对具体的发动机进行标定。本研究选择CA3GA2电控汽油机进行标定，进行不同空燃比A/F时的转速、扭矩和节气门开度进行对比试验，从而得到发动机浓稀转换时空燃比A/F为12和20时转速、扭矩和节气门开度的原机MAP图。在进行辅助MAP图的标定时，由于此时的节气门开度是由E⑶控制的，也是一个待标定的对象，因此不能将其作为MAP图`的变量来对待。所以此时的MAP图是以转速和油门踏板位置为变量而绘制的三维MAP图。标定实验时，采用将不同空燃比A/F及点火提前角时的转速、扭矩和节气门开度进行对比，以便得到辅助MAP图。调节系统包括:E⑶主控制器1，分别于E⑶主控制器相连的发动机转速监测模块
2、发动机扭矩监测模块3、原机MAP图存储单元4、辅助MAP图存储单元5。调节过程如下:步骤一:发动机空燃比周期性的阶跃变化过程中，监测发动机转速、扭矩输出变化；步骤二:当发动机在稀、浓燃或者浓、稀燃之间切换时，首先采用原机MAP图调节节气门开度，直至转速的波动绝对值小于某个设定的特定值Q，且扭矩波动绝对值小于某个设定的特定值P时；此过程为粗调节过程；步骤三:如果步骤二的调节不能实现扭矩输出与切换之前相同，采用辅助MAP图调节点火提前角，直至稀、浓燃或者浓、稀燃之间切换之后的扭矩输出与切换之前相同；此过程为细调节过程。对照图1和图2，同一转速和扭矩点在这两张图上对应不同的节气门开度，由此得到这一点是空燃比A/F在12和20之间转换时节气门开度的变化量，利用插值的方法可以得到空燃比A/F在12和20之间转换时不同点火提前角的MAP图作为辅助MAP图。以转速n=1800r/min为例，当空燃比A/F为12、节气门开度为0.5%时，其对应的输出扭矩约为45N.m ;当空燃比A/F为20时，为了保证输出扭矩恒定，根据图2可知，节气门开度应调整为2.5%。同理，也可以得到A/F比在12和20之间转换时点火提前角变化的MAP图作为辅助MAP图。将此原始MAP图数值存储在E⑶的ROM中作为浓燃(空燃比A/F=12)、稀燃(空燃比A/F=20)时的原机MAP图。其余浓、稀燃周期性阶跃变化时的辅助MAP图依照此方法一一做出并存储于ECU 的ROM中，在切换时刻自动选取调用。
权利要求
1.配有NOx吸附还原催化转化器的稀燃汽油机恒扭矩控制方法，定义:不同空燃比A/F时转速、扭矩和节气门开度的MAP图为原机MAP图；不同空燃比A/F及不同点火提前角条件下以转速、扭矩和节气门开度的MAP图为辅助MAP图；其特征在于: 步骤一:发动机空燃比周期性的阶跃变化过程中，监测发动机转速、扭矩输出变化； 步骤二:当发动机在稀、浓燃或者浓、稀燃之间切换时，首先采用原机MAP图调节节气门开度，直至转速的波动绝对值小于某个设定的特定值Q，且扭矩波动绝对值小于某个设定的特定值P时；此过程为粗调节过程； 步骤三:如果步骤二的调节不能实现扭矩输出与切换之前相同，采用辅助MAP图调节点火提前角，直至稀、浓燃或者浓、稀燃之间切换之后的扭矩输出与切换之前相同；此过程为细调节过程。
2.根据权利要求1所述配有NOx吸附还原催化转化器的稀燃汽油机恒扭矩控制方法，其特征在于:若辅助MAP图在不同点火提前角及节气门开度条件下的转速及扭矩曲线交叉点存在多个与原机MAP图转速及扭矩交叉点相同的情况，则采用与交叉点相同个数最多的点火提前角的MAP图。
3.根据权利要求2所述配有NOx吸附还原催化转化器的稀燃汽油机恒扭矩控制方法，其特征在于:所述Q=50rpm。
4.根据权利要求2所述配有NOx吸附还原催化转化器的稀燃汽油机恒扭矩控制方法，其特征在于:所述P=5N.m。
全文摘要
本发明涉及一种实现配有NOx吸附还原催化转化器的稀燃汽油机周期性交替运行在稀燃工作状态和浓燃工作状态时保持输出转速及扭矩恒定的控制方法。其主要采用在空燃比稀、浓燃阶跃变化过程的同时调节节气门开度，并且在稀燃阶段或浓燃阶段过程中针对小范围的扭矩、转速波动相应地改变点火提前角的控制策略来实现。本发明相对于现有技术的优点在于通过调节节气门开度和点火提前角，实现了浓、稀燃烧过程切换时，扭矩和转速控制在驾驶者可以接受的范围内；既保证了LNT对NOx的处理，也保证了驾驶者或乘车者的舒适性。
文档编号F02D43/00GK103244298SQ20131014835
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月25日 优先权日2013年4月25日
发明者李志军, 刘磊, 常庆, 曹曼曼, 岳东鹏 申请人:天津大学