CN106640396A - 一种基于多参数调控的超级爆震抑制方法 - Google Patents

一种基于多参数调控的超级爆震抑制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于多参数调控的超级爆震抑制方法，该方法包括：首先通过爆震传感器判断发动机工作循环中是否有气缸发生超级爆震，是，则在随后的工作循环中，将喷油时刻进行推迟，同时判断该气缸是否继续发生超级爆震，是，则提高喷油量，加浓该气缸缸内混合气，同时判断是否继续发生超级爆震，是，则在随后的工作循环内对该气缸推迟排气门关闭时刻，并判断发动机是否继续发生超级爆震，是，则对该气缸进行断油，保持几个工作循环后恢复该气缸至标定工况。本发明所述方法能够有效识别超级爆震并抑制超级爆震连续发生，降低因连续爆震对发动机产生的破坏，同时无需额外装置，避免了成本的增加。

Description

一种基于多参数调控的超级爆震抑制方法
技术领域
本发明涉及内燃机技术领域，具体的说，是涉及一种基于多参数调控的超级爆震抑制方法。
背景技术
直喷小型强化是实现汽油机节能、降低排放的重要途径，然而，随着小型强化汽油机进气压力和温度的提升，导致发动机缸内燃烧热负荷的进一步增加，在小型强化汽油机低速大负荷工况发现了先于火花点火的异常燃烧现象，该异常燃烧现象不同于表面点火，具有随机性和间隔性，可能会导致发动机出现常规爆震甚至是超级爆震。与传统爆震可通过推迟点火提前角进行消除不同，由于超级爆震先于火花点火，因此无法通过推迟点火时刻进行抑制。超级爆震会伴随有极高的爆发压力和强烈的压力振荡，在高增压比发动机中缸内爆发压力可达25MPa，压力振荡幅值甚至超过15MPa。上述特点使得超级爆震具有极强的破坏性，可能造成发动机火花塞烧蚀、气门击穿和活塞顶面断裂。因此超级爆震现象已成为限制小型强化汽油机进一步提高平均有效压力的主要技术障碍。
目前对于超级爆震产生原因和燃烧过程还缺少清晰的认识。为解决超级爆震带来的问题，进一步提高缸内直喷小型强化水平，关于有效控制超级爆震的方法尤为重要。
目前，对影响超级爆震的因素研究较多，但缺少基于多参数的超级爆震控制方法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于多参数调控的超级爆震抑制方法，该方法无需增加额外装置，解决了连续超级爆震对发动机产生的破坏问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于多参数调控的超级爆震抑制方法，包括以下步骤：
S1.通过爆震传感器判断发动机当前工作循环中是否有气缸发生超级爆震：是，则进行步骤S2；否，则在下一个的工作循环中恢复发生超级爆震的气缸到标定工况；
S2.在随后的n个工作循环中，将发生超级爆震的气缸的喷油时刻推迟，并判断该气缸第下一个工作循环是否继续发生超级爆震：是，则进行步骤S3；否，则在第下一个工作循环中恢复该气缸喷油时刻至标定工况；
S3.在推迟喷油时刻的基础上，对随后的n个工作循环中提高喷油量，加浓该气缸缸内混合气，并判断第下一个工作循环是否继续发生超级爆震：是，则进行步骤S4；否，则在第下一个循环工作循环中恢复该气缸混合气浓度到标定工况；
S4.在推迟喷油时刻、提高喷油量的基础上，对该气缸随后的n个工作循环推迟排气门关闭时刻，并判断是否继续发生超级爆震：是，则进行步骤S5；否，则在第下一个工作循环中恢复该气缸排气门关闭时刻至标定工况；
S5.对该气缸进行断油，保持n个工作循环后恢复该气缸至标定工况。
所述n≥1。
步骤S2中推迟喷油时刻包括：将气缸的进气冲程喷油时刻由压缩冲程上止点前320°曲轴转角推迟到压缩冲程上止点前240°曲轴转角。
步骤S3中提高喷油量使得过量空气系数由1.0降低到0.8～0.9。
步骤S4中通过可变气门正时技术推迟排气门关闭时刻，排气门关闭时刻范围为由排气冲程上止点后7°曲轴转角至排气冲程上止点后37°曲轴转角。
步骤S1中识别是否有气缸发生超级爆震包括：发动机处于低速大负荷工况，气缸内压力传感器检测到发动机燃烧时的压力信号，并发送给电子控制单元，电子控制单元对信号处理并通过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，则判断该气缸发生超级爆震。
所述低速大负荷工况的判断条件包括：发动机转速、喷油量和进气量。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
1.在电子控制单元识别到超级爆震之后，对产生超级爆震的气缸进行喷油时刻的推迟，不同的喷油时刻所引起的烟度排放不同，烟度排放越低则超级爆震频次越低，随着喷油时刻的推迟，喷射到活塞顶面的燃油量逐渐降低，烟度排放随之降低，因热点自燃导致的早燃几率降低，从而有效抑制了超级爆震的产生；并且，在一定程度上推迟喷油时刻能够提高燃油雾化水平，在降低燃油消耗率、提高发动机扭矩的同时，避免了发动机排气温度较高的问题。
2.本发明中因超级爆震继续发生而采取的加浓混合气即增加喷油量，调整目标当量比，加浓的混合气的能够降低发生超级爆震的气缸缸内温度，降低压缩终了缸内温度，有效抑制了超级爆震的产生。
3.本发明中采用通过VVT技术的推迟排气门关闭时刻，一方面，降低了缸内残余废气系数，新鲜充量的提高降低了压缩初始缸内温度，使得压缩终了缸内温度较难达到热点自燃温度。另一方面，扫气强度增加，进入到排气管中的新鲜空气增多，排气温度降低，同时经后氧传感器反馈导致循环喷油量增多，加浓了缸内混合气。两方面共同作用有效抑制了超级爆震的产生。
4.本发明中采用缸压传感器和电子控制单元来识别超级爆震，通过预先设置爆震强度阈值来识别是否产生超级爆震，此方法有效识别了超级爆震。
5.本发明方法由发动机电子控制单元实现，无需任何额外装置，避免成本增加。
附图说明
图1是本发明方法具体实施例的步骤流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述，在本发明具体实施例中选取n＝2。
本发明提供一种基于多参数调控的超级爆震抑制方法，该方法包括：
步骤S1：通过爆震传感器判断发动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；
步骤S2：在随后的2个工作循环C1和C2中，将产生超级爆震的气缸进行喷油时刻的推迟，同时判断该气缸在下一个工作循环C3是否发生超级爆震，否，则在C3中恢复该气缸喷油时刻至标定工况；是，则进行下一步。
其中，步骤S2中所述将发生超级爆震的气缸推迟喷油时刻包括：进气冲程喷油时刻由压缩冲程上止点前320°曲轴转角推迟到压缩冲程上止点前240°曲轴转角。
在本发明实例中，首先判断发动机的工作循环中是否有气缸发生了超级爆震，若识别到发动机某一气缸发生了超级爆震，为了避免超级爆震在短时间内再次发生导致发动机产生较为严重的破坏，在接下来的循环中才用了推迟喷油时刻的策略，保证喷油量不变的前提下，推迟进气冲程燃油喷射时刻。随着喷油时刻的推迟，喷射到活塞顶面的燃油量逐渐降低，烟度排放随之降低，缸内残余废气导致的热点减少，因热点自燃导致的早燃几率降低，从而有效抑制了超级爆震的产生。
并且，在一定程度上推迟喷油时刻能够提高燃油雾化水平，在降低燃油消耗率、提高发动机扭矩的同时，避免了发动机排气温度较高的问题。
进一步的，步骤S3：
如果在C1和C2工作循环采用推迟喷油时刻，调整喷油时刻的气缸在C3循环仍然检测到超级爆震，则在随后的2工作循环C4和C5，在推迟喷油时刻的基础上提高喷油量，使得过量空气系数由1.0降低到0.8～0.9。
本实施例为在对发生超级爆震的气缸进行2工作循的喷油时刻推迟后，在下一个工作循环仍然检测到超级爆震，则在随后2工作循环中增加喷油量，加大混合气浓度，加浓的混合气使得缸内温度降低，从而抑制超级爆震的发生。
进一步的，步骤S4：
提高喷油量保持2个工作循环C4和C5后，所述下一个工作循环C6仍然检测到超级爆震，则在随后2个工作循环C7和C8中通过可变气门正时技术(VVT)推迟排气门关闭时刻，排气门关闭时刻范围为排气冲程上止点后7°曲轴转角至排气冲程上止点后37°曲轴转角。推迟排气门关闭时刻可以降低缸内残余废气量，喷油量会随之提高以达到目标当量比，同时判断该气缸在下一个工作循环C9是否发生超级爆震，否，则在随后的工作循环中恢复该气缸到标定工况；是，则在随后继续推迟排气门关闭时刻并进行所述判断。
该实施例中持续加浓混合气2个工作循环C4和C5后，在下一个工作循环C6仍然检测到超级爆震，则在随后的2个工作循环C7和C8，同时采用推迟排气门关闭时刻策略，推迟排气门关闭时刻的作用在于，一方面，降低了缸内残余废气系数，新鲜充量的提高降低了压缩初始缸内温度，使得压缩终了缸内温度较难达到热点自燃温度。另一方面，扫气强度增加，进入到排气管中的新鲜空气增多，排气温度降低，同时经后氧传感器反馈导致循环喷油量增多，加浓了缸内混合气。两方面共同作用有效抑制了超级爆震的产生。
进一步的，步骤S5：
推迟排气门关闭时刻2个工作循环C7和C8后，若所述调整排气门关闭时刻的气缸在下一个工作循环C9仍然检测到超级爆震，则在随后的2个工作循环中C10和C11对该气缸进行断油。本实施例中持续加浓混合气2个工作循环，所述调整排气门关闭时刻的气缸继续发生超级爆震，则在接下来的2个工作循环C10和C11对该气缸进行断油，并在下一个工作循环C12恢复至原始标定工况。
本发明另一实施例中，步骤S1进一步包括有：
判断发动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发动机燃烧振动信号识别该工作循环是否发生是超级爆震。
优选的，如何判断是否发生是超级爆震包括：
发动机处于低速大负荷工况，缸内压力传感器检测到发动机燃烧时的压力信号，并发送给电子控制单元，电子控制单元对信号进行处理并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。
优选的，判断发动机是否处于低速大负荷工况包括：
根据发动机转速、喷油量、进气量判断发动机是否处于低速大负荷工况。
通过本发明提供的一种基于多参数调控的超级爆震抑制方法，若识别到发动机某一气缸发生了超级爆震，为了避免超级爆震在短时间内再次发生导致发动机产生较为严重的破坏，在接下来的循环中才用了推迟喷油时刻的策略，保证喷油量不变的前提下，推迟进气冲程燃油喷射时刻。随着喷油时刻的推迟，喷射到活塞顶面的燃油量逐渐降低，烟度排放随之降低，缸内残余废气导致的热点减少，因热点自燃导致的早燃几率降低，从而有效抑制了超级爆震的产生。
本发明中采用的通过增加喷油脉宽加浓缸内混合气、推迟排气门关闭时刻以及单缸断油对抑制超级爆震有着明显的作用。
上述方法由发动机和电子控制单元完成，无需添加额外的装置，避免了成本的增加。
本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于多参数调控的超级爆震抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.通过爆震传感器判断发动机当前工作循环中是否有气缸发生超级爆震：是，则进行步骤S2；否，则在下一个的工作循环中恢复发生超级爆震的气缸到标定工况；
S2.在随后的n个工作循环中，将发生超级爆震的气缸的喷油时刻推迟，并判断该气缸第下一个工作循环是否继续发生超级爆震：是，则进行步骤S3；否，则在第下一个工作循环中恢复该气缸喷油时刻至标定工况；
S3.在推迟喷油时刻的基础上，对随后的n个工作循环中提高喷油量，加浓该气缸缸内混合气，并判断第下一个工作循环是否继续发生超级爆震：是，则进行步骤S4；否，则在第下一个循环工作循环中恢复该气缸混合气浓度到标定工况；
S4.在推迟喷油时刻、提高喷油量的基础上，对该气缸随后的n个工作循环推迟排气门关闭时刻，并判断是否继续发生超级爆震：是，则进行步骤S5；否，则在第下一个工作循环中恢复该气缸排气门关闭时刻至标定工况；
S5.对该气缸进行断油，保持n个工作循环后恢复该气缸至标定工况。
2.根据权利要求1所述一种基于多参数调控的超级爆震抑制方法，其特征在于，所述n≥1。
3.根据权利要求1所述一种基于多参数调控的超级爆震抑制方法，其特征在于，步骤S2中推迟喷油时刻包括：将气缸的进气冲程喷油时刻由压缩冲程上止点前320°曲轴转角推迟到压缩冲程上止点前240°曲轴转角。
4.根据权利要求1所述一种基于多参数调控的超级爆震抑制方法，其特征在于，步骤S3中提高喷油量使得过量空气系数由1.0降低到0.8～0.9。
5.根据权利要求1所述一种基于多参数调控的超级爆震抑制方法，其特征在于，步骤S4中通过可变气门正时技术推迟排气门关闭时刻，排气门关闭时刻范围为由排气冲程上止点后7°曲轴转角至排气冲程上止点后37°曲轴转角。
6.根据权利要求1所述一种基于多参数调控的超级爆震抑制方法，其特征在于，步骤S1中识别是否有气缸发生超级爆震包括：发动机处于低速大负荷工况，气缸内压力传感器检测到发动机燃烧时的压力信号，并发送给电子控制单元，电子控制单元对信号处理并通过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，则判断该气缸发生超级爆震。
7.根据权利要求6所述一种基于多参数调控的超级爆震抑制方法，其特征在于，所述低速大负荷工况的判断条件包括：发动机转速、喷油量和进气量。
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