CN103225554A - 配有NOx吸附还原催化转化器的稀燃汽油机恒扭矩自学习控制方法 - Google Patents

配有NOx吸附还原催化转化器的稀燃汽油机恒扭矩自学习控制方法 Download PDF

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李志军
刘磊
焦鹏昊
常庆
岳东鹏
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Tianjin University
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Abstract

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自学习控制方法。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；当发动机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，采用原机MAP图运行；否则采用辅助MAP图运行；所述原机MAP图、辅助MAP图处于动态调整过程中。本发明通过MAP图的动态调整，实现节气门开度和点火提前角的最优调节；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。

Description

配有NOx吸附还原催化转化器的稀燃汽油机恒扭矩自学习控制方法
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NOx。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、浓燃或浓、稀燃之间阶跃变化过程中，保证汽油机转速及扭矩恒定输出的自学习控制方法。
配有NOx吸附还原催化转化器的稀燃汽油机恒扭矩自学习控制方法，
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，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；
所述原机MAP图、辅助MAP图处于动态调整过程中，当由浓燃再生稀燃吸附过程时，记录下本次过程中转速的偏差，将此偏差作为输入量，在发动机以稀燃过程运行时，通过一定的算法计算出下次吸附过程时对空燃比节气门开度以及点火定时的修正量，并记下每次产生的修正量以及每次再生过程转速的偏差，将各个偏差进行比较，并将转速偏差在合格波动范围内时对应的各修正量作为增量MAP图储存，将不符合要求的偏差所对应的修正量剔除，依此规律不断循环往复。
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。
每次发动机运转时，都存储一定次数的最优偏差及对应的修正量，以备停机时上位机对其进行分析。从控制论的角度出发，只要算法选用合理，以上学习过程是一个偏差逐渐收敛的过程。可以采用PID算法为基础，借鉴模糊控制与神经网络的原理，在试验的过程中逐渐找到最优的算法。
本发明相对于现有技术的优点在于：通过MAP图的动态调整，实现节气门开度和点火提前角的最优调节，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。
附图说明
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，通过自学习得到的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各节气门开度下扭矩随转速的变化曲线，即：原机稀燃自学习MAP图。
具体实施方式
配有NOx吸附还原催化转化器的稀燃汽油机恒扭矩自学习控制方法，
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，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；
所述原机MAP图、辅助MAP图处于动态调整过程中，当稀燃吸附过程时，记录下本次过程中转速的偏差，将此偏差作为输入量，在发动机以浓燃再生过程运行时，通过一定的算法计算出下次再生过程时对空燃比节气门开度以及点火定时的修正量，并记下每次产生的修正量以及每次再生过程转速的偏差，将各个偏差进行比较，并将转速偏差在合格波动范围内时对应的各修正量作为增量MAP图储存，将不符合要求的偏差所对应的修正量剔除，依此规律不断循环往复。
在本实施例中：选择改造的CA3GA2电控稀燃汽油机，浓燃空燃比A/F为12，稀燃空燃比A/F为20；Q=50rpm；P=5N.m，采用PID算法为基础，借鉴模糊控制与神经网络的原理，在试验的过程中逐渐找到最优的算法。

Claims (4)

1.配有NOx吸附还原催化转化器的稀燃汽油机恒扭矩自学习控制方法，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，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；
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；
所述原机MAP图、辅助MAP图处于动态调整过程中，当稀燃吸附过程时，记录下本次过程中转速的偏差，将此偏差作为输入量，在发动机以浓燃再生过程运行时，通过一定的算法计算出下次再生过程时对空燃比节气门开度以及点火定时的修正量，并记下每次产生的修正量以及每次再生过程转速的偏差，将各个偏差进行比较，并将转速偏差在合格波动范围内时对应的各修正量作为增量MAP图储存，将不符合要求的偏差所对应的修正量剔除，依此规律不断循环往复。
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自学习控制方法，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1所述配有NOx吸附还原催化转化器的稀燃汽油机恒扭矩自学习控制方法，其特征在于：所述Q=50rpm。
4.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自学习控制方法，其特征在于：所述P=5N.m。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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