CN105443255A - 抑制发动机爆震的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抑制发动机爆震的方法，包括：S1：获取待抑制发动机的燃料喷射脉宽的第一修正系数；S2：将所述第一修正系数与标准燃气的燃料喷射脉宽的第二修正系数进行比较；S3：根据比较结果，调整所述发动机的燃烧参数，以抑制所述发动机爆震。通过采用本发明所提供的抑制发动机爆震的方法和系统，无需额外加装任何设备，通过试验得到不同气质成分的燃料燃烧的修正系数与燃烧参数的关系，比较待抑制发动机燃气的修正系数与标准燃气的修正系数，即可通过对燃烧参数进行调整抑制爆震的发生，无需对发动机机体进行更改就能够抑制爆震，无需额外加装爆震传感器或气质传感器，节约了发动机的成本，并且可靠性高，能够满足实际使用的需求。

Description

抑制发动机爆震的方法和系统
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种抑制发动机爆震的方法和系统。
背景技术
随着环境污染的不断加剧，对车辆排放的要求越来越严；各地柴油出现不同程度的短缺，天然气作为替代能源的位置越来越显著。随着国家政策的放开，民营资本介入天然气行业，燃气成分出现多样化。当发动机吸入燃气与空气的混合物后，在压缩行程还未到达设计的点火位置，因为其他控制之外的因素导致燃气混合物自行点火燃烧。燃烧所产生的巨大冲击力与活塞运动的方向相反，引起发动机震动，这种现象称为爆震。
天然气主要成分是甲烷，同时含有少量的乙烷、丙烷等可燃物，有些燃气中还含有微量的不可燃物，如二氧化碳、氮气等。燃气中一般甲烷含量达到95％，甲烷的辛烷值很高，通过燃烧参数的控制基本不会出现爆震。但是各地气质不同，有些气质中甲烷含量在90％左右，而乙烷含量接近10％，采用同样的燃烧参数，发动机将会发生爆震。轻微爆震有助于动力输出，但强烈爆震将会导致活塞穿孔、缸套破裂。
爆震对于发动机来说主要的害处是：发动机动力下降、油耗增加、噪音加大、排放恶化。最为严重的时候会引起敲缸甚至发动机机械部件破坏：如活塞烧顶、穿孔，拉缸等。最快速且有效抑制发动机爆震的方法，就是减小点火提前角。
目前为了抑制发动机爆震，对于点火提前角的控制，常用的方法是加装爆震传感器或气质传感器。当侦测到发动机爆震时，则将点火提前角减小到不会爆震的点火时机，待发动机不爆震时，再慢慢的将点火提前角恢复。但是对基于中重型柴油机机体开发的燃气发动机加装爆震传感器，对机体的更改需要更改毛坯，必然会增加整车的成本，而且爆震传感器的标定方法困难，判断标准不明显，如标定不好，实际使用中爆震误判的几率会很高；而气质传感器目前还处于研究阶段，不能满足实际使用要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何在不加装任何装置的前提下抑制发动机爆震。
为此目的，本发明提出了一种抑制发动机爆震的方法，包括以下步骤：
S1：获取待抑制发动机的燃料喷射脉宽的第一修正系数；
S2：将所述第一修正系数与标准燃气的燃料喷射脉宽的第二修正系数进行比较；
S3：根据比较结果，调整所述发动机的燃烧参数，以抑制所述发动机爆震。
优选地，所述步骤S1包括：
S11：测量所述待抑制发动机的排气的氧浓度；
S12：根据所述氧浓度对所述燃料喷射脉宽进行修正，以使所述氧浓度的测量值达到目标值；
S13：根据修正结果获取所述第一修正系数。
优选地，该方法还包括：当所述第一修正系数大于等于所述第二修正系数时，无需调整所述发动机的燃烧参数；
当所述第一修正系数小于所述第二修正系数时，调整所述发动机的燃烧参数。
优选地，所述步骤S3还包括：
获取不同比例甲烷含量的标定燃气的燃料喷射脉宽的第三修正系数与消除爆震对应的燃烧参数；
建立所述第三修正系数与所述燃烧参数的对应关系；
根据所述获取的第一修正系数与所述建立的对应关系，调整所述发动机的燃烧参数；
其中，所述标定燃气的甲烷含量低于所述标准燃气的甲烷含量。
优选地，所述不同比例甲烷含量的标定燃气的燃料喷射脉宽的第三修正系数在输出功率与扭矩相同的前提下获取。
优选地，所述发动机的燃烧参数为点火提前角。
优选地，当所述第一修正系数小于所述第二修正系数时，减小所述发动机的点火提前角。
另一方面，本发明还提供了一种抑制发动机爆震的系统，包括：
修正系数获取单元，比较单元、调整单元；
所述修正系数获取单元用于获取待抑制发动机的燃料喷射脉宽的第一修正系数；
所述比较单元用于将所述第一修正系数与标准燃气的燃料喷射脉宽的第二修正系数进行比较；
所述调整单元用于根据比较结果，调整所述发动机的燃烧参数，以抑制所述发动机爆震。
优选地，所述修正系数获取单元包括氧传感器、控制器；
所述氧传感器用于测量所述待抑制发动机的排气的氧浓度；
所述控制器用于根据所述氧浓度对所述燃料喷射脉宽进行修正，以使所述氧浓度的测量值达到目标值；根据修正结果获取所述第一修正系数。
优选地，所述调整单元还包括标定单元；
所述标定单元用于获取不同比例甲烷含量的标定燃气的燃料喷射脉宽的第三修正系数与消除爆震对应的燃烧参数，并建立所述第三修正系数与所述燃烧参数的对应关系；根据所述获取的第一修正系数与所述建立的对应关系，调整所述发动机的燃烧参数；
其中，所述标定燃气的甲烷含量低于所述标准燃气的甲烷含量。
通过采用本发明所提供的抑制发动机爆震的方法和系统，无需额外加装任何设备，通过试验得到不同气质成分的燃料燃烧的修正系数与燃烧参数的关系，比较待抑制发动机燃气的修正系数与标准燃气的修正系数，即可通过对燃烧参数的调整抑制爆震的发生，无需对发动机机体进行更改就能够抑制爆震，无需格外加装爆震传感器或气质传感器，节约了发动机的成本，并且可靠性高，能够满足实际使用的需求。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了本发明抑制发动机爆震的方法的流程示意图；
图2示出了本发明抑制发动机爆震的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明提供了一种抑制发动机爆震的方法，包括以下步骤：S1：获取待抑制发动机的燃料喷射脉宽的第一修正系数；S2：将所述第一修正系数与标准燃气的燃料喷射脉宽的第二修正系数进行比较；S3：根据比较结果，调整所述发动机的燃烧参数，以抑制所述发动机爆震。具体的，当所述第一修正系数大于等于所述第二修正系数时，无需调整所述发动机的燃烧参数；当所述第一修正系数小于所述第二修正系数时，调整所述发动机的燃烧参数。优选地，所述发动机的燃烧参数为点火提前角。当所述第一修正系数小于所述第二修正系数时，减小所述发动机的点火提前角。
优选地，所述步骤S1包括：S11：测量所述待抑制发动机的排气的氧浓度；S12：根据所述氧浓度对所述燃料喷射脉宽进行修正，以使所述氧浓度的测量值达到目标值；S13：根据修正结果获取所述第一修正系数。该修正系数称为氧闭环修正因子。在发动机的运行过程中，燃气发动机都会安装氧传感器，氧传感器对发动机排出的气体的氧含量进行测量，发动机控制单元ECU根据测量结果会对燃料喷射脉宽进行修正，使氧浓度的实际值达到目标值，此修正系数即为氧闭环修正因子。发动机电喷系统的闭环控制是一个实时的氧传感器、ECU和燃料喷射阀三者之间闭合的三角关系。ECU通过氧传感器获得废气的空燃比情况，根据空燃比发出命令给燃料喷射阀，使实际过量空气系数和目标过量空气系数相等。
各地气质成分不同，理论空燃比将会发生变化，在空气进气量相同的情况下，ECU计算的相同质量的燃料燃烧将会产生不同的过量空气系数，为使过量空气系数的实际值达到目标值，ECU将会根据氧闭环修正因子对喷射脉宽进行修正，使实际过量空气系数和目标值相等。
天然气的主要成分是甲烷，含量达到90％以上，其余大多数是乙烷和丙烷，气质成分的变化基本是甲烷和乙烷的变化，甲烷抗爆性能好，甲烷含量高，燃气抗爆性就好，甲烷含量低，燃气抗爆性就差。所以优选地，所述步骤S3还包括：获取不同比例甲烷含量的标定燃气的燃料喷射脉宽的第三修正系数与消除爆震对应的燃烧参数；建立所述第三修正系数与所述燃烧参数的对应关系；根据所述获取的第一修正系数与所述建立的对应关系，调整所述发动机的燃烧参数；其中，所述标定燃气的甲烷含量低于所述标准燃气的甲烷含量。其中较优的，所述不同比例甲烷含量的标定燃气的燃料喷射脉宽的第三修正系数在输出功率与扭矩相同的前提下获取。
具体的，为了使调整的燃烧参数更加准确，可以事先通过多次试验建立氧闭环修正因子与抑制爆震需要调整的燃烧参数的对应关系。燃烧参数可以是点火提前角或者过量空气系数。在氧传感器正常工作的情况下，ECU通过氧传感器获取了氧闭环修正因子，待抑制发动机的燃气的氧闭环因子与标准燃气的氧闭环修正因子相比，待抑制发动机的燃气的氧闭环因子较小时，可以减小点火提前角或者增大过量空气系数，通过建立的氧闭环修正因子与点火提前角的对应关系，得到需要调整的点火提前角的角度，然后根据该角度调整发动机的燃烧参数，抑制爆震的发生，从而保护发动机。当待测燃气的氧闭环因子较大时，不会出现爆震倾向，则无需对燃烧参数进行修正。
另一方面，采用上述的抑制发动机爆震的方法，如图2所示，本发明还提供了一种抑制发动机爆震的系统，包括：
修正系数获取单元，比较单元、调整单元；
所述修正系数获取单元用于获取待抑制发动机的燃料喷射脉宽的第一修正系数；
所述比较单元用于将所述第一修正系数与标准燃气的燃料喷射脉宽的第二修正系数进行比较；
所述调整单元用于根据比较结果，调整所述发动机的燃烧参数，以抑制所述发动机爆震。
其中较优的，所述修正系数获取单元包括氧传感器、控制器；
所述氧传感器用于测量所述待抑制发动机的排气的氧浓度；
所述控制器用于根据所述氧浓度对所述燃料喷射脉宽进行修正，以使所述氧浓度的测量值达到目标值；根据修正结果获取所述第一修正系数。
其中较优的，所述调整单元还包括标定单元；
所述标定单元用于获取不同比例甲烷含量的标定燃气的燃料喷射脉宽的第三修正系数与消除爆震对应的燃烧参数，并建立所述第三修正系数与所述燃烧参数的对应关系；根据所述获取的第一修正系数与所述建立的对应关系，调整所述发动机的燃烧参数；
其中，所述标定燃气的甲烷含量低于所述标准燃气的甲烷含量。
通过采用本发明所提供的抑制发动机爆震的方法和系统，无需额外加装任何设备，通过试验得到不同气质成分的燃料燃烧的氧闭环修正因子与燃烧参数的关系，比较待抑制发动机燃气的氧闭环修正因子与标准燃气的氧闭环修正因子，即可通过对燃烧参数的调整抑制爆震的发生。无需对发动机机体进行更改就能够抑制爆震，无需格外加装爆震传感器或气质传感器，节约了发动机的成本，并且可靠性高，能够满足实际使用的需求。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种抑制发动机爆震的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取待抑制发动机的燃料喷射脉宽的第一修正系数；
S2：将所述第一修正系数与标准燃气的燃料喷射脉宽的第二修正系数进行比较；
S3：根据比较结果，调整所述发动机的燃烧参数，以抑制所述发动机爆震。
2.根据权利要求1所述的抑制发动机爆震的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S11：测量所述待抑制发动机的排气的氧浓度；
S12：根据所述氧浓度对所述燃料喷射脉宽进行修正，以使所述氧浓度的测量值达到目标值；
S13：根据修正结果获取所述第一修正系数。
3.根据权利要求1所述的抑制发动机爆震的方法，其特征在于，该方法还包括：
当所述第一修正系数大于等于所述第二修正系数时，无需调整所述发动机的燃烧参数；
当所述第一修正系数小于所述第二修正系数时，调整所述发动机的燃烧参数。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的抑制发动机爆震的方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：
获取不同比例甲烷含量的标定燃气的燃料喷射脉宽的第三修正系数与消除爆震对应的燃烧参数；
建立所述第三修正系数与所述燃烧参数的对应关系；
根据所述获取的第一修正系数与所述建立的对应关系，调整所述发动机的燃烧参数；
其中，所述标定燃气的甲烷含量低于所述标准燃气的甲烷含量。
5.根据权利要求4所述的一种抑制发动机爆震的方法，其特征在于，所述不同比例甲烷含量的标定燃气的燃料喷射脉宽的第三修正系数在输出功率与扭矩相同的前提下获取。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种抑制发动机爆震的方法，其特征在于，所述发动机的燃烧参数为点火提前角。
7.根据权利要求6所述的一种抑制发动机爆震的方法，其特征在于，当所述第一修正系数小于所述第二修正系数时，减小所述发动机的点火提前角。
8.一种抑制发动机爆震的系统，其特征在于，包括：
修正系数获取单元，比较单元、调整单元；
所述修正系数获取单元用于获取待抑制发动机的燃料喷射脉宽的第一修正系数；
所述比较单元用于将所述第一修正系数与标准燃气的燃料喷射脉宽的第二修正系数进行比较；
所述调整单元用于根据比较结果，调整所述发动机的燃烧参数，以抑制所述发动机爆震。
9.根据权利要求8所述的抑制发动机爆震的系统，其特征在于，所述修正系数获取单元包括氧传感器、控制器；
所述氧传感器用于测量所述待抑制发动机的排气的氧浓度；
所述控制器用于根据所述氧浓度对所述燃料喷射脉宽进行修正，以使所述氧浓度的测量值达到目标值；根据修正结果获取所述第一修正系数。
10.根据权利要求8或9所述的抑制发动机爆震的系统，其特征在于，所述调整单元还包括标定单元；
所述标定单元用于获取不同比例甲烷含量的标定燃气的燃料喷射脉宽的第三修正系数与消除爆震对应的燃烧参数，并建立所述第三修正系数与所述燃烧参数的对应关系；根据所述获取的第一修正系数与所述建立的对应关系，调整所述发动机的燃烧参数；
其中，所述标定燃气的甲烷含量低于所述标准燃气的甲烷含量。
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