CN106481468B - 发动机的控制方法、系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发动机的控制方法、系统及车辆，该方法包括：判断发动机是否处于爆震状态；如果发动机处于爆震状态，则获得发动机的实际排气温度与预设最高目标温度之间的温度偏差；根据温度偏差确定空燃比修正值，其中，空燃比修正值随温度偏差的变化而改变；根据空燃比修正值和预设目标空燃比得到动态目标空燃比；根据动态目标空燃比和实际空燃比之间的空燃比偏差确定喷油量的修正值；根据喷油量的修正值调整喷油量，以将发动机的实际排气温度降至预设最高目标温度以下。本发明的方法可以避免发动机的排气温度过高而损害发动机，延长发动机的使用寿命。

Description

发动机的控制方法、系统及车辆
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种发动机的控制方法、系统及车辆。
背景技术
空燃比和点火提前角是汽油发动机运转过程中重要的控制参数，空燃比和点火提前角对发动机的尾气排放、发动机的动力性和经济性都有很大的影响。目前，车辆中根据发动机的尾气排放、发动机的动力性和经济性对空燃比和点火提前角进行优化，以便发动机的尾气排放、发动机的动力性和经济性满足要求。
虽然通过空燃比和点火提前角可以在一定程度上优化发动机的尾气排放、发动机的动力性和经济性，但是在某些运行工况下，发动机可能发生爆震，此时，发动机的排气温度会上升，甚至超过规定的温度上限，从而对发动机造成损害，影响发动机的使用寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机的控制方法，该方法可以避免发动机的排气温度过高而损害发动机，延长发动机的使用寿命。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种发动机的控制方法，包括以下步骤：判断发动机是否处于爆震状态；如果所述发动机处于爆震状态，则获得所述发动机的实际排气温度与预设最高目标温度之间的温度偏差；根据所述温度偏差确定空燃比修正值，其中，所述空燃比修正值随所述温度偏差的变化而改变；根据所述空燃比修正值和预设目标空燃比得到动态目标空燃比；根据所述动态目标空燃比和实际空燃比之间的空燃比偏差确定喷油量的修正值；根据所述喷油量的修正值调整喷油量，以将所述发动机的实际排气温度降至所述预设最高目标温度以下。
进一步的，所述预设最高目标温度根据实验得到。
进一步的，在获得所述发动机的实际排气温度与预设最高目标温度之间的温度偏差之前，还包括：检测所述发动机的实际排气温度；判断所述发动机的实际排气温度是否高于所述预设最高目标温度；如果是，则获得所述发动机的实际排气温度与预设最高目标温度之间的温度偏差。
进一步的，所述发动机的实际排气温度与预设最高目标温度之间的温度偏差越大，所述空燃比修正值越大。
相对于现有技术，本发明所述的发动机的控制方法具有以下优势：
本发明所述的发动机的控制方法，可以根据发动机的排气温度动态地调整喷油量，进而改善燃烧，即使在发动机处于爆震状态下，也可有效避免发动机的排气温度过高而损害发动机，延长发动机的使用寿命，提升车辆的安全性和可靠性。
本发明的另一个目的在于提出一种发动机的控制系统，该系统可以避免发动机的排气温度过高而损害发动机，延长发动机的使用寿命。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种发动机的控制系统，包括：爆震传感器，用于检测发动机的爆震信号；排气温度传感器，用于检测所述发动机的实际排气温度；氧传感器，用于检测所述发动机排气中氧的浓度；发动机控制器，用于根据所述爆震信号判断所述发动机是否处于爆震状态，并根据喷油量的修正值调整喷油量，以将所述发动机的实际排气温度降至预设最高目标温度以下；排气温度控制器，用于在所述发动机控制器判断所述发动机处于爆震状态时，根据所述发动机的实际排气温度与预设最高目标温度之间的温度偏差确定空燃比修正值，并根据所述空燃比修正值和预设目标空燃比得到动态目标空燃比，以及根据所述动态目标空燃比和实际空燃比之间的空燃比偏差确定所述喷油量的修正值，其中，所述空燃比修正值随所述温度偏差的变化而改变，所述实际空燃比根据所述发动机排气中氧的浓度确定。
进一步的，所述预设最高目标温度根据实验得到。
进一步的，在根据所述发动机的实际排气温度与预设最高目标温度之间的温度偏差确定空燃比修正值之前，所述排气温度控制器还用于：判断所述发动机的实际排气温度是否高于所述预设最高目标温度；如果是，则获得所述发动机的实际排气温度与预设最高目标温度之间的温度偏差，并根据所述发动机的实际排气温度与预设最高目标温度之间的温度偏差确定空燃比修正值。
进一步的，所述发动机的实际排气温度与预设最高目标温度之间的温度偏差越大，所述空燃比修正值越大。
进一步的，所述排气温度控制器包括：第一PID控制器(第一比例积分微分控制器，PID全称：Proportional integral derivation)，所述第一PID控制器用于根据所述发动机的实际排气温度与预设最高目标温度之间的温度偏差确定空燃比修正值；第二PID控制器(第二比例积分微分控制器，PID全称：Proportional integral derivation)，所述第二PID控制器用于根据所述动态目标空燃比和实际空燃比之间的空燃比偏差确定所述喷油量的修正值。
所述的发动机的控制系统与上述的发动机的控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的另一个目的在于提出一种车辆，该车辆可以避免发动机的排气温度过高而损害发动机，延长发动机的使用寿命。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆，设置有如上述实施例所述的发动机的控制系统。
所述的车辆与上述的发动机的控制系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的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为本发明实施例所述的发动机的控制方法的流程图；
图2为本发明实施例所述的发动机的控制系统的结构框图；
图3为本发明实施例所述的发动机的控制系统中排气温度控制器的工作原理图。
附图标记说明：
200-发动机的控制系统、210-爆震传感器、220-排气温度传感器、230-氧传感器、240-发动机控制器、250-排气温度控制器、251-第一PID控制器、252-第二PIDE控制器、Tactual-发动机的实际排气温度、Tdemand-预设最高目标温度、e(T)-温度偏差、λdemand-动态目标空燃比、λactual-实际空燃比、e(λ)-空燃比偏差。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明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。
图1是根据本发明一个实施例的发动机的控制方法的流程图。
在以下描述中，发动机可以为气道喷射汽油的发动机，也可以为直喷型发动机。
如图1所示，根据本发明一个实施例的发动机的控制方法，包括如下步骤：
S101：判断发动机是否处于爆震状态。
可以通过爆震传感器实时地采集爆震信号，然后根据爆震信号判断发动机是否发生爆震，即判断出发动机是否处于爆震状态。
S102：如果发动机处于爆震状态，则获得发动机的实际排气温度与预设最高目标温度之间的温度偏差。其中，预设最高目标温度记为：Tdemand，发动机的实际排气温度记为：Tactual，温度偏差记为：e(T)。
发动机的实际排气温度Tactual可以通过排气温度传感器检测得到；预设最高目标温度Tdemand可以通过实验得到，例如：如果发动机的实际排气温度Tactual过高，容易导致发动机的增压器、三元催化器以及其它排气组件等损坏，因此，可以预先通过实验的方式确定出发动机的增压器、三元催化器以及其它排气组件等的耐高温程度，从而确定出发动机的增压器、三元催化器以及其它排气组件等可以承受的最高温度，并将这最高温度作为预设最高目标温度Tdemand，例如：预设最高目标温度Tdemand为950℃左右。
预设最高目标温度Tdemand以950℃为例，如果排气温度传感器检测到的当前的发动机的实际排气温度Tactual为1000℃，则温度偏差e(T)为50℃。
S103：根据温度偏差e(T)确定空燃比修正值，其中，空燃比修正值随温度偏差的变化而改变。即温度偏差e(T)的不同，空燃比修正值也是不同的，空燃比修正值是一个随着温度偏差e(T)变化而动态改变的。例如：发动机在3000r/min时，汽油燃料的空燃比从12.5变化到14.3，排气温度大约下降44℃，即温度偏差e(T)为44℃。
例如：发动机的实际排气温度Tactual与预设最高目标温度Tdemand之间的温度偏差e(T)越大，空燃比修正值越大。具体而言，通常发动机产生的爆震越剧烈，发动机的实际排气温度Tactual上升的越快越高，而发动机产生的爆震越剧烈，通常是由于空燃比越小，燃料燃烧越不充分造成的，因此，在温度偏差e(T)越大时，空燃比修正值应该越大。
S104：根据空燃比修正值和预设目标空燃比(即：如图3所示的基本目标空燃比)得到动态目标空燃比，动态目标空燃比记为λdemand。
具体地，将空燃比修正值和预设目标空燃比相加得到动态目标空燃比λdemand。由于空燃比修正值是一个随着温度偏差e(T)变化而动态改变的，因此空燃比修正值和预设目标空燃比相加得到的也是一个动态目标空燃比λdemand。其中，对于汽油发动机而言，预设目标空燃比例如为：14.7：1。
S105：根据动态目标空燃比λdemand和实际空燃比之间的空燃比偏差确定喷油量的修正值(即：如图3所示的油量修正值)。实际空燃比记为：λactual，空燃比偏差记为：e(λ)。
需要说明的是，通过该喷油量的修正值，可以尽可能地将实际空燃比接近与动态目标空燃比λdemand。
S106：根据喷油量的修正值调整喷油量，以将发动机的实际排气温度Tactual降至预设最高目标温度Tdemand以下。即：通过对喷油量的修正，能够改善燃烧，进而防止实际排气温度Tactual超限(即：避免实际排气温度Tactual超过预设最高目标温度Tdemand)，对发动机进行有效的保护，提升发动机使用寿命。
根据本发明实施例的发动机的控制方法，可以根据发动机的排气温度动态地调整喷油量，进而改善燃烧，即使在发动机处于爆震状态下，也可有效避免发动机的排气温度过高而损害发动机，延长发动机的使用寿命，提升车辆的安全性和可靠性。
在本发明的一个实施例中，在获得发动机的实际排气温度Tactual与预设最高目标温度Tdemand之间的温度偏差e(T)之前，还包括：检测发动机的实际排气温度Tactual；判断发动机的实际排气温度Tactual是否高于预设最高目标温度Tdemand；如果是，则获得发动机的实际排气温度Tactual与预设最高目标温度Tdemand之间的温度偏差e(T)。即：在发动机的实际排气温度Tactual高于预设最高目标温度Tdemand的情况下，才根据发动机的排气温度动态地调整喷油量，进而改善燃烧，延长发动机的使用寿命，在发动机的实际排气温度Tactual低于预设最高目标温度Tdemand的情况下，无需根据发动机的排气温度动态地调整喷油量，从而减少非必要的工作，达到提升工作效率的目的。
图2是根据本发明一个实施例的发动机的控制系统的结构框图。如图2所示，并结合图3，根据本发明一个实施例的发动机的控制系统200，包括：爆震传感器210、排气温度传感器220、氧传感器230、发动机控制器240(即：ECU，Engine control unit)和排气温度控制器250。
其中，爆震传感器210用于检测发动机的爆震信号。排气温度传感器220用于检测发动机的实际排气温度Tactual。氧传感器230用于检测发动机排气中氧的浓度。发动机控制器240用于根据爆震信号判断发动机是否处于爆震状态，并根据喷油量的修正值调整喷油量，以将发动机的实际排气温度降至预设最高目标温度Tdemand以下。排气温度控制器250用于在发动机控制器240判断发动机处于爆震状态时，根据发动机的实际排气温度Tactual与预设最高目标温度Tdemand之间的温度偏差e(T)确定空燃比修正值，并根据空燃比修正值和预设目标空燃比得到动态目标空燃比λdemand，以及根据动态目标空燃比λdemand和实际空燃比λactual之间的空燃比偏差e(λ)确定喷油量的修正值，其中，空燃比修正值随温度偏差的变化而改变，实际空燃比λactual可以根据发动机排气中氧的浓度确定。
在本发明的一个实施例中，预设最高目标温度Tdemand根据实验得到。
在本发明的一个实施例中，在根据发动机的实际排气温度Tactual与预设最高目标温度Tdemand之间的温度偏差e(T)确定空燃比修正值之前，排气温度控制器250还用于：判断发动机的实际排气温度Tactual是否高于预设最高目标温度Tdemand；如果是，则获得发动机的实际排气温度Tactual与预设最高目标温度Tdemand之间的温度偏差e(T)，并根据发动机的实际排气温度Tactual与预设最高目标温度Tdemand之间的温度偏差e(T)确定空燃比修正值。即：在发动机的实际排气温度Tactual高于预设最高目标温度Tdemand的情况下，才根据发动机的排气温度动态地调整喷油量，进而改善燃烧，延长发动机的使用寿命，在发动机的实际排气温度Tactual低于预设最高目标温度Tdemand的情况下，无需根据发动机的排气温度动态地调整喷油量，从而减少非必要的工作，达到提升工作效率的目的。
在本发明的一个实施例中，发动机的实际排气温度Tactual与预设最高目标温度Tdemand之间的温度偏差e(T)越大，空燃比修正值越大。
如图3所示，在本发明的一个实施例中，排气温度控制器250包括：第一PID控制器251和第二PID控制器252。其中，第一PID控制器用于根据发动机的实际排气温度Tactual与预设最高目标温度Tdemand之间的温度偏差e(T)确定空燃比修正值。第二PID控制器用于根据动态目标空燃比λdemand和实际空燃比之间的空燃比偏差e(λ)确定喷油量的修正值。
根据本发明实施例的发动机的控制系统，可以根据发动机的排气温度动态地调整喷油量，进而改善燃烧，即使在发动机处于爆震状态下，也可有效避免发动机的排气温度过高而损害发动机，延长发动机的使用寿命，提升车辆的安全性和可靠性。
需要说明的是，本发明实施例的发动机的控制系统的具体实现方式与本发明实施例的发动机的控制方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。
进一步地，本发明的实施例公开了一种车辆，设置有如上述实施例所述的发动机的控制系统。该车辆可以根据发动机的排气温度动态地调整喷油量，进而改善燃烧，即使在发动机处于爆震状态下，也可有效避免发动机的排气温度过高而损害发动机，延长发动机的使用寿命，提升车辆的安全性和可靠性。
另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (10)

1.一种发动机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
判断发动机是否处于爆震状态；
如果所述发动机处于爆震状态，则获得所述发动机的实际排气温度(Tactual)与预设最高目标温度(Tdemand)之间的温度偏差(e(T))，其中，所述实际排气温度(Tactual)大于所述预设最高目标温度(Tdemand)；
根据所述温度偏差(e(T))确定空燃比修正值，其中，所述空燃比修正值随所述温度偏差(e(T))的变化而改变；
根据所述空燃比修正值和预设目标空燃比得到动态目标空燃比(λdemand)；
根据所述动态目标空燃比(λdemand)和实际空燃比(λactual)之间的空燃比偏差(e(λ))确定喷油量的修正值；
根据所述喷油量的修正值调整喷油量，以将所述发动机的实际排气温度(Tactual)降至所述预设最高目标温度(Tdemand)以下。
2.根据权利要求1所述的发动机的控制方法，其特征在于，所述预设最高目标温度(Tdemand)根据实验得到。
3.根据权利要求1所述的发动机的控制方法，其特征在于，在获得所述发动机的实际排气温度(Tactual)与预设最高目标温度(Tdemand)之间的温度偏差(e(T))之前，还包括：
检测所述发动机的实际排气温度(Tactual)；
判断所述发动机的实际排气温度(Tactual)是否高于所述预设最高目标温度(Tdemand)；
如果是，则获得所述发动机的实际排气温度(Tactual)与预设最高目标温度(Tdemand)之间的温度偏差(e(T))。
4.根据权利要求1所述的发动机的控制方法，其特征在于，其中，所述发动机的实际排气温度(Tactual)与预设最高目标温度(Tdemand)之间的温度偏差(e(T))越大，所述空燃比修正值越大。
5.一种发动机的控制系统，其特征在于，包括：
爆震传感器(210)，用于检测发动机的爆震信号；
排气温度传感器(220)，用于检测所述发动机的实际排气温度(Tactual)；
氧传感器(230)，用于检测所述发动机排气中氧的浓度；
发动机控制器(240)，用于根据所述爆震信号判断所述发动机是否处于爆震状态，并根据喷油量的修正值调整喷油量，以将所述发动机的实际排气温度(Tactual)降至预设最高目标温度(Tdemand)以下；
排气温度控制器(250)，用于在所述发动机控制器(240)判断所述发动机处于爆震状态时，根据所述发动机的实际排气温度(Tactual)与预设最高目标温度(Tdemand)之间的温度偏差(e(T))确定空燃比修正值，并根据所述空燃比修正值和预设目标空燃比得到动态目标空燃比(λdemand)，以及根据所述动态目标空燃比(λdemand)和实际空燃比(λactual)之间的空燃比偏差(e(λ))确定所述喷油量的修正值，其中，所述空燃比修正值随所述温度偏差(e(T))的变化而改变，所述实际空燃比(λactual)根据所述发动机排气中氧的浓度确定，其中，所述实际排气温度(Tactual)大于所述预设最高目标温度(Tdemand)。
6.根据权利要求5所述的发动机的控制系统，其特征在于，所述预设最高目标温度(Tdemand)根据实验得到。
7.根据权利要求5所述的发动机的控制系统，其特征在于，在根据所述发动机的实际排气温度(Tactual)与预设最高目标温度(Tdemand)之间的温度偏差(e(T))确定空燃比修正值之前，所述排气温度控制器(250)还用于：
判断所述发动机的实际排气温度(Tactual)是否高于所述预设最高目标温度(Tdemand)；
如果是，则获得所述发动机的实际排气温度(Tactual)与预设最高目标温度(Tdemand)之间的温度偏差(e(T))，并根据所述发动机的实际排气温度(Tactual)与预设最高目标温度(Tdemand)之间的温度偏差(e(T))确定空燃比修正值。
8.根据权利要求5所述的发动机的控制系统，其特征在于，其中，所述发动机的实际排气温度(Tactual)与预设最高目标温度(Tdemand)之间的温度偏差(e(T))越大，所述空燃比修正值越大。
9.根据权利要求5-8任一项所述的发动机的控制系统，其特征在于，所述排气温度控制器(250)包括：
第一PID控制器(251)，所述第一PID控制器(251)用于根据所述发动机的实际排气温度(Tactual)与预设最高目标温度(Tdemand)之间的温度偏差(e(T))确定空燃比修正值；
第二PID控制器(252)，所述第二PID控制器(252)用于根据所述动态目标空燃比(λdemand)和实际空燃比(λactual)之间的空燃比偏差(e(λ))确定所述喷油量的修正值。
10.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求5-9任一项所述的发动机的控制系统。
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