CN103334846A - 一种超级爆震的判定及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超级爆震的判定及控制方法，该方法包括：S1、判断汽油机在工作循环中是否有气缸发生超级爆震，是则进行步骤S2；S2、在随后n个工作循环的进气行程中，将发生超级爆震的气缸喷油分为两次进行喷射，并判断该气缸在n个工作循环中是否发生超级爆震，否，则在随后工作循环恢复该气缸到标定工况；是，则在返回步骤S2，所述n大于等于1。通过本发明能够有效抑制超级爆震的连续发生，无需任何额外装置，成本低。

Description

一种超级爆震的判定及控制方法

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，特别涉及一种超级爆震的判定及控制方法。

背景技术

增压缸直喷汽油机能够灵活控制燃油喷射并大幅度降低油耗，但由于发动机性能提升而排量减小，在低速高负荷工况下，汽油机每隔几分钟会发生几次超级爆震，超级爆震为偶发的、至今尚未充分理解的非正常燃烧现象，即在火花塞点火之前开始着火燃烧，极具破坏性，可使瞬时缸内压力甚至超过20MPa，并伴随着巨幅压力振荡；并且对发动机的危害巨大，具有偶发性和间隙性，常规的爆震控制措施对该现象无效。

现有技术中抑制超级爆震连续发生可采用2012年通用公司提出的在检测到超级爆震时改变喷雾锥角的方法，这样可减小燃油碰壁的概率，避免对缸壁上机油油膜的稀释，从而抑制下一循环超级爆震的发生。

但由于实现改变喷雾锥角需在汽油机上额外增加装置，且装置复杂，从而增加了成本。

发明内容

(一)所要解决的技术问题

本发明提供了一种超级爆震的判定及控制方法，解决了需要增加额外装置的问题。

(二)技术方案

本发明提供一种超级爆震的判定及控制方法，包括：

S1、判断汽油机在工作循环中是否有气缸发生超级爆震，是则进行步骤S2；

S2、在随后n个工作循环的进气行程中，将发生超级爆震的气缸喷油分为两次进行喷射，并判断该气缸在n个工作循环中是否发生超级爆震，否，则在随后工作循环恢复该气缸到标定工况；是，则在返回步骤S2，所述n大于等于1。

其中，步骤S2中所述将发生超级爆震的气缸喷油分为两次进行喷射包括：

第一次喷射开始时刻在进气行程中期，喷射比例为50％～80％，第二次喷射结束时刻在进气行程晚期，喷射比例是20％-50％。

其中，还包括步骤S3：

若执行所述两次喷射m×n个工作循环，所述发生超级爆震的气缸继续发生超级爆震，则在随后n个工作循环中，加大所述两次喷射中第二次喷射的时间，使该气缸内整体过量空气系数：Φ＝0.7～0.9，并判断该气缸在n个工作循环中是否发生超级爆震，否，则在随后工作循环恢复该气缸到标定工况；是，则在随后n个工作循环继续所述加大第二次喷射时间并进行所述判断，m大于等于1。

其中，还包括步骤S4：

若执行所述加大所述两次喷射中第二次喷射的时间m×n个工作循环，所述发生超级爆震的气缸继续发生超级爆震，则在随后n个工作循环中减小气门开度，限制汽油机最大进气量，并判断该气缸在n工作循环中是否发生超级爆震，否，则在随后工作循环恢复该气缸到标定工况；是，则在随后n个工作循环继续所述减小气门开度并进行所述判断。

其中，还包括步骤S5：

若执行所述减小气门开度m×n个循环，所述发生超级爆震的气缸继续发生超级爆震，则在下个工作循环中对该气缸进行断油，并判断所述汽油机是否处于低速大负荷工况，是，则在下个工作循环继续单缸断油，否则，恢复至标定工况。

其中，所述步骤S1中进一步包括：

判断汽油机是否处于低速大负荷工况；是，则根据爆震传感器检测到的汽油机燃烧时的震动信号判断本个工作循环是否有气缸发生超级爆震。

其中，步骤S1中所述根据爆震传感器检测到的汽油机燃烧时的震动信号判断本个工作循环是否有气缸发生超级爆震包括：

汽油机处于低速大负荷工况，爆震传感器检测到发动机燃烧时的震动信号，并发送给电子控制单元；

电子控制单元根据所述信号进行积分运算得到爆震强度值，若有气缸的所述爆震强度值大于预设的爆震强度上限值，则认为该气缸发生超级爆震。

其中，所述判断汽油机是否处于低速大负荷工况包括：

根据发动机转速、进气量和喷油量判断汽油机是否处于低速大负荷工况。

(三)有益效果

本发明提供了一种超级爆震的判定及控制方法，在检测到超级爆震发生后，对发生超级爆震的气缸进气行程两次喷射的策略，进气行程两次喷射能够减少燃油喷雾的贯穿距，即喷油总量不变，将喷油在进气行程中分为两次进行喷射。进气行程两次喷射减小了燃油喷雾的贯穿距，降低喷雾碰撞气缸壁面和碰撞活塞顶部的概率从而减少对气缸壁机油膜的稀释，使机油不容易进入燃烧室，避免早燃，由此有效抑制了超级爆震的发生。该方法由汽油机完成，无需添加任何额外装置，避免了成本的增加。

而且，进气行程两次喷射油气混合均匀，避免了燃烧不充分造成的积碳，排气温度升高等不利因素，能够保证汽油发动机油耗、排放及排气温度性能的优越。

本发明实施例中进而采用的加浓混合气即加大第二次喷射的时间，能够降低缸内温度，抑制超级爆震发生。

本发明实施例中采用的减小气门开度，限制发动机最大进气量，明显可降低汽油发动机的功率，即降低了汽油发动机的负荷，除去容易发生超级爆震的条件。

本发明实施例中采用爆震传感器来判定超级爆震的发生，根据超级爆震发生的最初条件及发生时汽油发动机的现象，通过设置超级爆震的爆震强度上限值来判断是否有气缸发生超级爆震，该方法有效判定了超级爆震的发生。

附图说明

图1为本发明实施例方法的步骤图；

图2为本发明另一实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明实施例首先提供了一种超级爆震的判定及控制方法，如图1所示，该方法包括：

S1、判断汽油机在工作循环中是否有气缸发生超级爆震，是则进行步骤S2；

S2、在随后n个工作循环的进气行程中，将发生超级爆震的气缸喷油分为两次进行喷射，并判断该气缸在n个工作循环中是否发生超级爆震，否，则在随后工作循环恢复该气缸到标定工况；是，则在返回步骤S2，所述n大于等于1。

在本发明实施例中提出的超级爆震控制方法中，首先判断汽油机的工作循环中是否有气缸发生了超级爆震，一旦检测到发生了超级爆震，为了避免其再次发生，在下面的工作循环中采用了进气行程的两次喷射策略，即喷油总量不变，将喷油在进气行程中分为两次进行喷射。进气行程两次喷射减小了燃油喷雾的贯穿距，降低喷雾碰撞气缸壁面和碰撞活塞顶部的概率从而减少对气缸壁机油膜的稀释，使混合气不容易达到着火点，由此有效抑制了超级爆震的发生。该方法由汽油机配合汽车电子控制器完成，无需添加任何额外装置，避免了成本的增加。

而且，进气行程两次喷射油气混合均匀，避免了燃烧不充分造成的积碳，排气温度升高等不利因素，能够保证汽油发动机油耗、排放及排气温度性能的优越。

在本发明的实施例中所述将发生超级爆震的气缸喷油分为两次进行喷射包括：

第一次喷射开始时刻在进气行程中期，即变化范围为60℃AATDC～120℃A ATDC，喷射比例为50％～80％，第二次喷射结束时刻在进气行程晚期，即变化范围是150℃A ATDC～180℃A ATDC，喷射比例是20％-50％。通过实验发现该实施方式在汽油机油耗、排放及排气温度性能方面均优。

在本发明另一实施例中，还包括步骤S3：

若执行所述两次喷射m×n个工作循环，所述发生超级爆震的气缸继续发生超级爆震，则在随后n个工作循环中，加大所述两次喷射中第二次喷射的时间，使该气缸内整体过量空气系数：Φ＝0.7～0.9，并判断该气缸在n个工作循环中是否发生超级爆震，否，则在随后工作循环恢复该气缸到标定工况；是，则在随后n个工作循环继续所述加大第二次喷射时间并进行所述判断，m大于等于1。

该实施例为持续进气行程两次喷射m×n个工作循环，即步骤S2中所述n个工作循环的进气行程中，将发生超级爆震的气缸喷油分为两次进行喷射执行次数为m，其中超级爆震继续发生，则在随后的n个工作循环中加大第二次喷射时间，即加大了第二次混合气的浓度，可有效降低气缸内的温度，抑制超级爆震的发生。

本发明另一实施例中还包括步骤S4：

若执行所述加大所述两次喷射中第二次喷射的时间m×n个工作循环，所述发生超级爆震的气缸继续发生超级爆震，则在随后n个工作循环中减小气门开度，限制汽油机最大进气量，并判断该气缸在n工作循环中是否发生超级爆震，否，则在随后工作循环恢复该气缸到标定工况；是，则在随后n个工作循环继续所述减小气门开度并进行所述判断，m大于等于1。

该实施例中持续加浓第二次喷射m×n个循环，其中，仍发生超级爆震，则在随后的n个工作循环中放弃两次喷射的策略，选择减小气门开度，限制汽油机最大进气量，如此使汽油机功率降低，即减小了汽油机的负荷，使其避免出现大负荷工况，抑制超级爆震发生。

在本发明另一个实施例中，还包括步骤S5：

若在所述减小气门开度m×n个循环后，其中所述气缸仍继续发生超级爆震，则在下一个工作循环中对该气缸进行单缸断油，并判断所述汽油机是否处于低速大负荷工况，是则下个工作循环继续单缸断油，否则，恢复至标定工况。

在本发明另一实施例中，步骤S1中进一步包括：

判断汽油机是否处于低速大负荷工况；是，则根据爆震传感器检测到的汽油机燃烧时的震动信号判断本个工作循环是否有气缸发生超级爆震。通过对容易发生超级爆震条件及发生超级爆震时汽油机的现象的判断确定是否发生超级爆震。

其中，步骤S1中所述根据爆震传感器检测到的汽油机燃烧时的震动信号判断本个工作循环是否有气缸发生超级爆震包括：

汽油机处于低速大负荷工况，爆震传感器检测到发动机燃烧时的震动信号，并发送给电子控制单元；

电子控制单元根据所述信号进行积分运算得到爆震强度值，若有气缸的所述爆震强度值大于预设的爆震强度上限值，则认为该气缸发生超级爆震。

所述判断汽油机是否处于低速大负荷工况包括：

根据发动机转速、进气量和喷油量判断汽油机是否处于低速大负荷工况。

下面以一个详细实施例说明本发明的方法：

如图2所示，为本发明控制超级爆震发生的流程方法，该实施例从汽油机的一个工作循环为例开始测试，包括：

步骤201：在本个工作循环A0中，判断汽油机在工作循环中是否有气缸发生超级爆震，是则进行步骤202，否则等待下个工作循环进行此判断，包括：

根据汽油机转速、进气量、喷油量判断汽油机是否处于超级爆震容易发生的低速大负荷工况，否，则等待下一个工作循环进行此判断；是，则利用爆震传感器判断汽油机在本个工作循环中是否有气缸发生超级爆震，是，则进行步骤202；否，则结束本循环判断，等待下个工作循环进行低速大负荷工况判断。其中判断是否有气缸发生超级爆震包括：

汽油机处于低速大负荷工况，爆震传感器检测发动机燃烧时的震动信号发送到汽车电子控制器(ECU)；

ECU根据爆震传感器震动信号进行积分计算得到爆震强度(KI)值；

当某缸KI值大于在ECU中预设超级爆震的KI上限值(KI_max)，认为该气缸在本个工作循环中发生了超级爆震，转至步骤202。

步骤202：在随后的n个工作循环中对发生超级爆震的气缸进行进气行程两次喷射：第一次喷射开始时刻(SOI1)在进气行程中期(变化范围是60℃AATDC～120℃AATDC)，喷射比例为50％～80％，第二次喷射结束时刻(EOI2)在进气行程晚期(变化范围是150℃AATDC～180℃AATDC)，喷射比例是20％-50％。

n取值为2，即在随后的工作循环A1和A2中。因为考虑到油嘴的寿命及实验结果，一般进行1-2个工作循环的两次喷射，超级爆震可明显抑制。

判断发生超级爆震的气缸在A1和A2工作循环是否继续发生超级爆震，否，则从下个工作循环A3起恢复该气缸至标定工况；是，至步骤203。是，代表两个工作循环中只要有一个工作循环发生超级爆震就执行203.。

m值取1，即在A1和A2个工作循环后，仍然发生了超级爆震，则进行步骤203。

步骤203：在随后2个工作循环A3和A4中对发生超级爆震的气缸加大所述两次喷射中第二次喷射的时间，即喷射脉宽，加浓了发动机气缸内整体过量空气系数：Φ＝0.7～0.9。

同时判断A3和A4工作循环中发生超级爆震的气缸是否继续发生超级爆震，否，则从下个工作循环A4起恢复该气缸到标定工况；是，则转至步骤204。

步骤204：在随后2个工作循环A4和A5工作循环中减小气门开度，限制发动机最大进气量。

同时判断工作循环A4和A5工作循环中发生超级爆震的气缸是否继续发生超级爆震，否，则从下个工作循环A6起恢复该气缸至标定工况；是，则转至步骤205。

步骤205：在下个工作循环A6中对发生超级爆震的气缸进行单缸断油，并判断发动机是否处于低速大负荷工况，是低速大负荷工况，则下一个工作循环A7中继续进行单缸断油，否则下个工作循环A7中恢复该气缸标定工况。

本发明提供了一种超级爆震控制方法，在检测到超级爆震发生后，对发生超级爆震的气缸进气行程两次喷射的策略，进气行程两次喷射能够减少燃油喷雾的贯穿距，即喷油总量不变，将喷油在进气行程中分为两次进行喷射。进气行程两次喷射减小了燃油喷雾的贯穿距，降低喷雾碰撞气缸壁面和碰撞活塞顶部的概率从而减少对气缸壁机油膜的稀释，使混合气不容易达到着火点，由此有效抑制了超级爆震的发生。该方法由汽油机完成，无需添加任何额外装置，避免了成本的增加。

本发明中采用的第二次喷射加浓、减小气门开度及单缸断油对抑制超级爆震的发生具有明显作用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种超级爆震的判定及控制方法，其特征在于，该方法包括：

S1、判断汽油机在工作循环中是否有气缸发生超级爆震，是则进行步骤S2；

S2、在随后n个工作循环的进气行程中，将发生超级爆震的气缸喷油分为两次进行喷射，并判断该气缸在n个工作循环中是否发生超级爆震，否，则在随后工作循环恢复该气缸到标定工况；是，则在返回步骤S2，所述n大于等于1。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤S2中所述将发生超级爆震的气缸喷油分为两次进行喷射包括：

第一次喷射开始时刻在进气行程中期，喷射比例为50％～80％，第二次喷射结束时刻在进气行程晚期，喷射比例是20％-50％。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于，还包括步骤S3：

若执行所述两次喷射m×n个工作循环，所述发生超级爆震的气缸继续发生超级爆震，则在随后n个工作循环中，加大所述两次喷射中第二次喷射的时间，使该气缸内整体过量空气系数：Φ＝0.7～0.9，并判断该气缸在n个工作循环中是否发生超级爆震，否，则在随后工作循环恢复该气缸到标定工况；是，则在随后n个工作循环继续所述加大第二次喷射时间并进行所述判断，m大于等于1。

4.如权利要求3所述方法，其特征在于，还包括步骤S4：

若执行所述加大所述两次喷射中第二次喷射的时间m×n个工作循环，所述发生超级爆震的气缸继续发生超级爆震，则在随后n个工作循环中减小气门开度，限制汽油机最大进气量，并判断该气缸在n工作循环中是否发生超级爆震，否，则在随后工作循环恢复该气缸到标定工况；是，则在随后n个工作循环继续所述减小气门开度并进行所述判断。

5.如权利要求4所述方法，其特征在于，还包括步骤S5：

若执行所述减小气门开度m×n个循环，所述发生超级爆震的气缸继续发生超级爆震，则在下个工作循环中对该气缸进行断油，并判断所述汽油机是否处于低速大负荷工况，是，则在下个工作循环继续单缸断油，否则，恢复至标定工况。

6.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤S1中进一步包括：

判断汽油机是否处于低速大负荷工况；是，则根据爆震传感器检测到的汽油机燃烧时的震动信号判断本个工作循环是否有气缸发生超级爆震。

7.如权利要求6所述方法，其特征在于，步骤S1中所述根据爆震传感器检测到的汽油机燃烧时的震动信号判断本个工作循环是否有气缸发生超级爆震包括：

汽油机处于低速大负荷工况，爆震传感器检测到发动机燃烧时的震动信号，并发送给电子控制单元；

电子控制单元根据所述信号进行积分运算得到爆震强度值，若有气缸的所述爆震强度值大于预设的爆震强度上限值，则认为该气缸发生超级爆震。

8.如权利要求6所述方法，其特征在于，所述判断汽油机是否处于低速大负荷工况包括：

根据发动机转速、进气量和喷油量判断汽油机是否处于低速大负荷工况。

Images