发动机爆震闭环控制方法与流程

1.本发明涉及发动机爆震闭环控制方法技术领域，具体而言，涉及一种发动机爆震闭环控制方法。


背景技术：

2.目前，对于点燃式发动机而言，由于燃料成分如辛烷值、运行条件如进气温度等的变化极易引发爆震，导致活塞熔顶、拉缸等严重故障。如何有效控制爆震，并尽可能维持动力性和经济性不变，一直是行业难题。传统控制爆震的方法是，当通过爆震传感器检测到爆震能量超过限值后，则立即推迟点火提前角，不再超过时，则缓慢恢复点火提前角。
3.然而，传统控制爆震的方法，尽管可以控制爆震，但推迟点火提前角，会导致燃烧放缓，进而降低动力性和经济性，同时仅通过爆震能量一个维度作为点火角推迟与否的依据，并未考虑到发动机燃烧状态的延续性，比如发动机持续爆震后，接着后几个循环，由于信号干扰等原因，爆震传感器检测到的爆震能量过低，便立即恢复点火角，也极易导致发动机损坏。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种发动机爆震闭环控制方法，以解决现有技术中的控制爆震方法容易对发动机的燃烧状态的延续性造成影响的技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种发动机爆震闭环控制方法，包括：获取发动机的爆震频次f以及当前循环爆震能量q，根据获取的爆震频次f和当前循环爆震能量q确定爆震强度因子q；获取极限爆震强度因子q0，将爆震强度因子q与极限爆震强度因子q0进行比较；根据爆震强度因子q与极限爆震强度因子q0的比较结果，对点火提前角进行调整。
6.进一步地，根据获取的爆震频次f和当前循环爆震能量q确定爆震强度因子q的方法包括：根据获取的爆震频次f和当前循环爆震能量q构建爆震强度因子q的计算公式。
7.进一步地，根据获取的爆震频次f和当前循环爆震能量q构建爆震强度因子q的计算公式的方法包括：确定当前循环爆震能量q的权重系数k1和爆震频次f的权重系数k2；根据权重系数k1和权重系数k2，获取爆震强度因子q的计算公式为：q=k1q+k2f。
8.进一步地，获取发动机的爆震频次f的方法包括：获取极限爆震能量q0，根据极限爆震能量q0判断当前燃烧循环是否发生爆震；在发动机的前n个燃烧循环中统计实际爆震发生的次数n，根据f=n/n得到爆震频次f。
9.进一步地，根据爆震强度因子q与极限爆震强度因子q0的比较结果，对点火提前角进行调整的方法包括：当q＞q0时，对点火提前角进行后撤；当q≤q0时，判断点火提前角是否进行后撤，并根据所后撤情况对点火提前角进行调整。
10.进一步地，对点火提前角进行调整之后，发动机爆震闭环控制方法还包括：根据对点火提前角的调整情况，对发动机的egr率进行调整。
11.进一步地，当q＞q0时，对点火提前角进行后撤之后，发动机爆震闭环控制方法还
包括：增大发动机的egr率。
12.进一步地，当q≤q0时，判断点火提前角是否进行后撤，并根据点火提前角的后撤情况进行调整的方法包括：当点火提前角进行后撤后，对点火提前角进行恢复；当点火提前角未进行后撤，维持当前的点火提前角，并对egr率进行调整。
13.进一步地，当点火提前角未进行后撤，维持当前的点火提前角，并对egr率进行调整的方法包括：检测发动机的当前egr率；将发动机的当前egr率与发动机的初始egr率进行比较，并根据发动机的当前egr率与发动机的初始egr率的比较结果对发动机的egr率进行调整。
14.进一步地，根据发动机的当前egr率与发动机的初始egr率的比较结果对发动机的egr率进行调整的方法包括：当检测到发动机的当前egr率大于发动机的初始egr率时，控制发动机的egr率减小；当检测到发动机的当前egr率小于或等于发动机的初始egr率时，控制发动机的egr率维持在发动机的当前egr率。
15.应用本发明的技术方案，通过构建双维度的爆震强度因子，并利用爆震强度因子作为对点火提前角和egr率进行调整的依据，调整方式更加合理，可以充分考虑发动机燃烧状态的延续性，避免偶发因素带来的问题。
附图说明
16.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1示出了根据本发明的实施例提供的控制方法的流程示意图；图2示出了根据本发明的实施例提供的缸压控制效果图。
具体实施方式
17.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
18.如图1和图2所示，本发明的实施例提供了一种发动机爆震闭环控制方法，该发动机爆震闭环控制方法包括：获取发动机的爆震频次f以及当前循环爆震能量q，根据获取的爆震频次f和当前循环爆震能量q确定爆震强度因子q；获取极限爆震强度因子q0，将爆震强度因子q与极限爆震强度因子q0进行比较；根据爆震强度因子q与极限爆震强度因子q0的比较结果，对点火提前角进行调整。
19.采用本实施例提供的发动机爆震闭环控制方法，通过爆震频次f以及当前循环爆震能量q确定爆震强度因子q，使得爆震强度因子q能够从爆震频次f以及当前循环爆震能量q两个方面进行考虑，并根据爆震强度因子q对点火提前角进行调整，从而实现通过两个维度对点火提前角进行调整，更加合理，可以充分考虑发动机的燃烧状态的延续性，避免偶发因素带来的问题，也减小了发动机损坏的可能。因此，通过本实施例提供的发动机爆震闭环控制方案，能够解决现有技术中的控制爆震方法容易影响发动机的燃烧状态的延续性的技术问题。
20.在本实施例中，根据获取的爆震频次f和当前循环爆震能量q确定爆震强度因子q的方法包括：根据获取的爆震频次f和当前循环爆震能量q构建爆震强度因子q的计算公式。
采用这样的方法，能够便于建立合理的判断和控制标准，以便于更好地确定爆震强度因子q的值，进而便于更好地对点火提前角进行调整。具体地，通过爆震传感器检测到爆震能量，依次判断当前燃烧循环是否发生爆震。
21.具体地，根据获取的爆震频次f和当前循环爆震能量q构建爆震强度因子q的计算公式的方法包括：确定当前循环爆震能量q的权重系数k1和爆震频次f的权重系数k2；根据权重系数k1和权重系数k2，获取爆震强度因子q的计算公式为：q=k1q+k2f。采用这样的方法，通过建立爆震强度因子的二维函数，能够便于准确获取爆震强度因子q的值，提高计算的准确性，便于更好地对点火提前角进行调整。具体地，本实施例中的当前循环爆震能量q的权重系数k1和爆震频次f的权重系数k2可以通过试验标定进行确定。
22.在本实施例中，获取发动机的爆震频次f的方法包括：获取极限爆震能量q0，根据极限爆震能量q0判断当前燃烧循环是否发生爆震；在发动机的前n个燃烧循环中统计实际爆震发生的次数n，根据f=n/n得到爆震频次f。采用这样的方法，能够便于快速准确获取爆震频次f，提高爆震频次f的准确性。具体地，可以通过动态统计前50个循环中实际发生爆震能量的前频次。
23.具体地，根据爆震强度因子q与极限爆震强度因子q0的比较结果，对点火提前角进行调整的方法包括：当q＞q0时，对点火提前角进行后撤；当q≤q0时，判断点火提前角是否进行后撤，并根据所后撤情况对点火提前角进行调整。采用这样的方法，当爆震强度因子q大于极限爆震强度因子q0时，以一定步长推迟点火提前角；其中，步长大小可以根据爆震强度因子进行调整。反之，当爆震强度因子q小于或等于极限爆震强度因子q0时，以一定步长恢复点火提前角度，此为一级自适应爆震闭环控制策略，以快速抑制爆震。
24.在本实施例中，对点火提前角进行调整之后，发动机爆震闭环控制方法还包括：根据对点火提前角的调整情况，对发动机的egr率进行调整。采用这样的方法，在启用以及点火提前角修正后，爆震可以被快速抑制，但是缸压曲线上升变慢，动力性和经济性变差；启用二级egr率修正后，由于通过egr率抑制了爆震，能够缓慢恢复点火提前角，缸压曲线上升速度恢复，最终实现在动力性和经济性保持不变的前提下，有效控制爆震。
25.具体地，通过在一级自适应（对点火提前角的调整）的基础上增加二级自适应修正（对egr率进行调整），实现在保持动力性和经济性的前提下，有效控制爆震。发动机发生爆震时，在启用双级自适应修正之前，尽管此时缸压曲线上升快，动力性和经济性好，但爆震严重，会损坏发动机；启用一级点火角修正后，爆震可以被快速抑制，但缸压曲线上升变慢，动力性和经济性变差；启用二级egr率修正后，由于通过egr率抑制了爆震，点火角得以恢复，缸压曲线上升速度恢复，动力性和经济性也得以恢复。
26.具体地，当q＞q0时，对点火提前角进行后撤之后，发动机爆震闭环控制方法还包括：增大发动机的egr率。采用这样的方法，通过增大发动机egr率，能够抑制爆震，爆震被抑制后借助于一级爆震闭环控制策略，能够便于自动恢复点火提前角，此为二级自适应爆震控制策略。通过调节egr率适应外界因素变化导致的燃烧爆震特性的变化，时刻将点火提前角维持在目标最优值，这样能够在保持动力性和经济性的前提下，有效控制爆震。
27.在本实施例中，当q≤q0时，判断点火提前角是否进行后撤，并根据点火提前角的后撤情况进行调整的方法包括：当点火提前角进行后撤后，对点火提前角进行恢复；当点火提前角未进行后撤，维持当前的点火提前角，并对egr率进行调整。采用这样的方法，能够便
于在有效控制爆震的基础上，保持动力性和经济性。
28.具体地，当点火提前角未进行后撤，维持当前的点火提前角，并对egr率进行调整的方法包括：检测发动机的当前egr率；将发动机的当前egr率与发动机的初始egr率进行比较，并根据发动机的当前egr率与发动机的初始egr率的比较结果对发动机的egr率进行调整。采用这样的方法，能够便于在有效控制爆震的基础上，更好地保持动力性和经济性。
29.在本实施例中，根据发动机的当前egr率与发动机的初始egr率的比较结果对发动机的egr率进行调整的方法包括：当检测到发动机的当前egr率大于发动机的初始egr率时，控制发动机的egr率减小；当检测到发动机的当前egr率小于或等于发动机的初始egr率时，控制发动机的egr率维持在发动机的当前egr率。采用这样的方法，通过对egr率的调整，既能够保持动力性和经济性，又能够有效控制爆震。
30.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：通过构建双维度的爆震强度因子，并利用爆震强度因子作为对点火提前角和egr率进行调整的依据，调整方式更加合理，可以充分考虑发动机燃烧状态的延续性，避免偶发因素带来的问题；通过点火提前角快速调整抑制爆震，然后通过对egr率的调整，能够缓慢恢复点火提前角，最终实现在动力性和经济性保持不变的前提下，有效控制爆震。
31.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
32.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
33.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
34.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并
且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
35.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
36.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。