CN110748430A - 一种天然气发动机egr修正爆震的控制方法及系统 - Google Patents

一种天然气发动机egr修正爆震的控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种天然气发动机EGR修正爆震的控制方法及系统，该系统包括设在机体上的加速度传感器，加速度传感器采集机体震动并转换成对应电信号给传输给电控单元，电控单元将机体震动对应的电信号与预设定震动信号进行比较，根据比较结果判断是否发生爆震，若发生爆震则修正点火提前角、修正EGR阀开度和/或修正节气门开度，以快速控制爆震。发生爆震时，计算发动机输出功率，判断输出功率是否超过所需功率，若超过修正节气门开度，以调整进气量，保证驾驶的安全。可见本发明能够快速控制爆震，并防止爆震再次发生，还保证了驾驶的安全性。

Description

一种天然气发动机EGR修正爆震的控制方法及系统
技术领域
本发明涉及天然气发动机技术领域，尤其涉及一种天然气发动机EGR修正爆震的控制方法及系统。
背景技术
随着国家排放法规不断严格，目前车用火花塞点燃式天然气发动机需要满足国六阶段排放标准，发动机的技术路线也都增加了废气再循环（EGR）。传统点燃式发动机爆震控制方法只通过修正发动机的点火提前角来抑制爆震，减小点火提前角会使发动机排气温度升高、排放恶化。在排放法规日益严格的今天，仅通过修正点火提前角来抑制爆震的方法已无法满足需求。
发明内容
针对上述不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种天然气发动机EGR修正爆震的控制方法及系统，本发明能够快速控制爆震，并防止爆震再次发生，还保证了驾驶的安全性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种天然气发动机EGR修正爆震的控制方法，应用于天然气发动机EGR修正爆震系统，所述天然气发动机EGR修正爆震系统包括设在机体上的加速度传感器；
所述方法，包括以下步骤：
获取加速传感器采集的机体震动信号；
判断所述机体震动信号是否与预设定震动信号相匹配；
如果是，生成对应的控制信号；
根据所述控制信号修正点火提前角；
根据所述控制信号修正点火提前角、修正EGR阀开度和/或修正节气门开度。
优选方式为，所述如果是，生成对应的控制信号步骤，具体为：
如果是，将所述机体震动信号与预设定震动强弱进行匹配；
根据匹配结果调取对应的点火提前角修正量；
根据调取的修正量，生成对应的控制信号。
优选方式为，所述如果是，生成对应的控制信号步骤之后，还包括以下步骤：
获取进气温度；
判断进气温度是否大于预设定温度；
如果大于，则修正风扇转速降温和/或存储风扇转速修正量。
优选方式为，所述如果是，生成对应的控制信号步骤之后，还包括以下步骤：
获取EGR温度；
判断EGR温度是否大于预设定温度；
如果大于，则修正风扇转速降温和/或存储风扇转速修正量。
优选方式为，所述如果是，生成对应的控制信号步骤之后，还包括以下步骤：
获取冷却液温度；
判断冷却液温度是否大于预设定温度；
如果大于，则修正风扇转速降温和/或存储风扇转速修正量。
优选方式为，所述如果是，生成对应的控制信号步骤之后，还包括以下步骤：
获取EGR率；
判断EGR率是否与目标值相一致；
如果不一致，则修正EGR阀开度和/或存储EGR阀开度修正量。
优选方式为，所述如果是，生成对应的控制信号步骤之后，还包括以下步骤：
计算发动机输出功率；
判断输出功率是否大于需求值；
如果大于，则生成对应的控制信号，所述控制信号包括修正节气门开度。
一种天然气发动机EGR修正爆震系统，包括设在机体上的加速传感器，所述加速度传感器与电控单元电连接；
所述加速度传感器传输机体震动对应的电信号给所述电控单元，所述电控单元根据预设定震动信号判断是否发生爆震，并根据比较结果修正点火提前角、修正EGR阀开度和/或修正节气门开度。
优选方式为，还包括与所述电控单元电连接预设定单元，所述预设定单元存储预设定震动信号、预设定进气温度和预设定冷却液温度至所述电控单元。
优选方式为，还包括与所述电控单元电连接的存储单元，所述电控单元存储发生爆震时EGR阀修正量和风扇转速修正量至所述存储单元。
采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：
由于本发明的天然气发动机EGR修正爆震的控制方法及系统，该系统包括设在机体上的加速度传感器，该加速度传感器采集机体震动并转换成对应电信号给传输给电控单元，电控单元将机体震动对应的电信号与预设定震动信号进行比较，根据比较结果判断是否发生爆震，若发生爆震则修正点火提前角、修正EGR阀开度和/或修正节气门开度，以快速控制爆震。发生爆震时，计算发动机输出功率，判断输出功率是否超过所需功率，若超过修正节气门开度，以调整进气量，保证驾驶的安全。可见本发明能够快速控制爆震，并防止爆震再次发生，还保证了驾驶的安全性。
由于还包括与电控单元电连接的存储单元，电控单元存储发生爆震时EGR阀修正量和风扇转速修正量至存储单元；当发动机再运行到该工况时，若发生爆震，直接调取存存的修正量即可，进一步提高了爆震控制速度，并防止再次出现爆震。
附图说明
图1是本发明天然气发动机EGR修正爆震的控制方法的示意图；
图2是发明天然气发动机EGR修正爆震系统的原理框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种天然气发动机EGR修正爆震的控制方法，应用于天然气发动机EGR修正爆震系统，天然气发动机EGR修正爆震系统包括设在机体上的加速度传感器，本例中机体上设置了两个加速度传感器；
本发明的方法，包括以下步骤：
步骤S1、获取加速传感器采集的机体震动信号；
步骤S2、判断机体震动信号是否与预设定震动信号相匹配；
步骤S3、如果是（机体震动信号与预设定震动信号相匹配），生成对应的控制信号；
步骤S4、根据控制信号修正点火提前角、修正EGR阀开度和/或修正节气门开度。
爆震是一种不正常的燃烧，主要是由于缸内温度过高，在火花塞点火之前天然气就已经开始燃烧引起，爆震的特征是在特征的振动频率上，会有较强的振动幅值，加速度传感器采集的机体振动信号需进行傅里叶变换率波，判断在目标的频率上的振动幅值，此幅值我们设置为两档，第一档为普通爆震，如果达到第二档判断为严重爆震。发动机运行中能实时知道各缸所处的相位，也就能实时知道是几缸在爆震，如果一个工作循环（720°曲轴转角，6个缸各有一次做功行程）内，只有1个缸爆震为单缸爆震，两个及以上缸爆震为多缸爆震。
本发明基于上述内容，通过加速度传感器获取的机体震动信号，判断发生爆震，同时确定出单缸爆震还是多缸爆震。当为单缸爆震时，生成的控制信号包括修正点火提前角，当为多缸爆震（两缸及两缸以上）时，控制信号包括修正点火提前角和EGR阀开度。同时，发生爆震时，计算发动机输出功率，判断输出功率是否超过所需功率，若超过控制信号还包括修正节气门开度，以调整进气量，保证驾驶的安全。可见，本发明能够快速控制爆震，并防止爆震再次发生，还保证了驾驶的安全性；还解决了仅通过修正点火提前角来控制爆震所引起的排放恶化问题。
本实施例的步骤S3具体为：
如果是，将机体震动信号与预设定震动强弱进行匹配；
根据匹配结果调取对应的点火提前角修正量；
根据调取的修正量，生成对应的控制信号。
天然气发动机的爆震通常利用设在机体上的加速度传感器进行标定，包括预设定的爆震信号、爆震强弱以及根据爆震强弱标定的点火提前角的修正量，以便控制爆震。比如：爆震强度较强时，根据爆震强度调取0.5度的点火提前角修正量；爆震强度较弱时，根据爆震强度调取0.3度的点火提前角修正量。
本实施例的步骤S3之后，还包括以下步骤：
获取进气温度；
判断进气温度是否大于预设定温度；
如果大于，则修正风扇转速降温和/或存储风扇转速修正量。
在步骤S3之后，判断出发生单缸爆震后，进入爆震原因分析步骤，当进气温度大于预设定温度时，通过增大风扇转速来降温，以防止再次发生爆震。还可将风扇转速修正量存储，当发动机运行到相同工况，并发生爆震时，直接调取风扇修正量，以便快速控制爆震。而且，若多次发生爆震时，报出相关故障，以便提升整体运行性能；并且本发明是在现有发动机结构基础之上实现的，并未增加成本。
本实施例的步骤S3之后，还包括以下步骤：
获取EGR温度；
判断EGR温度是否大于预设定温度；
如果大于，则修正风扇转速降温和/或存储风扇转速修正量。
在步骤S3之后，得出单缸爆震结论后，进入爆震原因分析步骤，此时判断EGR温度是否大于预设定温度，同样通过增大风扇转速来降温，以防止再次发生爆震。还可将风扇转速修正量存储，当发动机运行到相同工况，并发生爆震时，直接调取风扇修正量，以便快速控制爆震。而且，若多次发生爆震时，报出相关故障，以便提升整体运行性能。
本实施例的步骤S3之后，还包括以下步骤：
获取冷却液温度；
判断冷却液温度是否大于预设定温度；
如果大于，则修正风扇转速降温和/或存储风扇转速修正量。
在步骤S3之后，判断出发生单缸爆震后，进入爆震原因分析步骤，当冷却液温度大于预设定温度时，通过增大风扇转速来降温，以防止再次发生爆震。还可将风扇转速修正量存储，当发动机运行到相同工况，并发生爆震时，直接调取风扇修正量，以便快速控制爆震。而且，若多次发生爆震时，报出相关故障，以便提升整体运行性能。
本实施例的步骤S3之后，还包括以下步骤：
获取EGR率；
判断EGR率是否与目标值相一致；
如果不一致，则修正EGR阀开度和/或存储EGR阀开度修正量。
在步骤S3之后，判断出发生单缸爆震后，进入爆震原因分析步骤，当EGR率与目标值不同时，通过修正EGR阀开度来增大EGR率，以防止再次发生爆震。还可将EGR阀开度修正量存储，当发动机运行到相同工况，并发生爆震时，直接调取EGR阀开度修正量，以便快速控制爆震。而且，若多次发生爆震时，报出相关故障，以便提升整体运行性能。
另外，分析爆震原因时，对进气温度、EGR温度、冷却液温度和EGR率的分析，没有先后顺序，可同步进行。
实施例二：
如图2所示，一种天然气发动机EGR修正爆震系统，包括设在机体上的加速传感器，加速度传感器与电控单元电连接；加速度传感器传输机体震动对应的电信号给电控单元，电控单元根据预设定震动信号判断是否发生爆震，并根据比较结果修正点火提前角、修正EGR阀开度和/或修正节气门开度。
本发明的系统还包括与电控单元电连接预设定单元和存储单元，其中预设定单元存储预设定震动信号、预设定进气温度和预设定冷却液温度至电控单元；其中存储单元用于存储发生爆震时EGR阀修正量和风扇转速修正量。
如图2所示，本发明的工作原理为：电控单元接收到加速度传感器采集机体震动信号，根据预设定单元存储的预设定值，判断是否有爆震，哪一缸爆震，及爆震强弱，按照标定策略，比如：单缸爆震，先只修正那一缸的点火提前角，如修正点火角后仍爆震，则开始按照标定的步长修正EGR阀开度，若出现多缸爆震情况，则同时修正发生爆震缸的点火提前角和修正EGR阀开度，以快速控制爆震。计算发动机输出功率，若输出功率超过需求值，则通过修正节气门开度，比如减小开度以调整进气量，防止超功率引起驾驶安全问题。
本系统还包括用于分析爆震原因的故障分析单元，该故障分析单元与电控单元电连接。具体为：故障分析单元通过判断爆震时EGR率和目标值的差值，将冷却液温度与预设定冷却液温度进行比较，将进气歧管温度（进气温度）与设定进气温度进行比较；将EGR温度与预设定EGR温度进行比较，若不同修正风扇转动，以达到降温目的，防止再次爆震。故障分析单元还将爆震时EGR率与目标值进行比较，若偏小则修正EGR阀开度，比如增大开度以防止爆震。
本系统的存储单元，还将EGR阀的修正量和风扇转速修正量自动存储为本次驾驶循环内该工况点的修正量，下次发动机再运行到该工况时，将直接调取修正量来修正，防止再次出现爆震。此修正量会在关闭发动机时存储进电控单元中，下一次驾驶循环不直接调取该修正量而会在判断爆震后再次学习，如果多次驾驶循环学习的值都达到设定的修正量限制值，则报出相关故障。
综上所述，本发明的天然气发动机EGR修正爆震系统，能够快速的控制爆震，并通过分析爆震原因，进行及时修正，防止再次发生爆震，成本低，易实现。
以上所述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、等同一种天然气发动机EGR修正爆震的控制方法及系统的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天然气发动机EGR修正爆震的控制方法，应用于天然气发动机EGR修正爆震系统，其特征在于，所述天然气发动机EGR修正爆震系统包括设在机体上的加速度传感器；
所述方法，包括以下步骤：
获取加速传感器采集的机体震动信号；
判断所述机体震动信号是否与预设定震动信号相匹配；
如果是，生成对应的控制信号；
根据控制信号修正点火提前角、修正EGR阀开度和/或修正节气门开度。
2.根据权利要求1所述的天然气发动机EGR修正爆震的控制方法，其特征在于，所述如果是，生成对应的控制信号步骤，具体为：
如果是，将所述机体震动信号与预设定震动强弱进行匹配；
根据匹配结果调取对应的点火提前角修正量；
根据调取的修正量，生成对应的控制信号。
3.根据权利要求1所述的天然气发动机EGR修正爆震的控制方法，其特征在于，所述如果是，生成对应的控制信号步骤之后，还包括以下步骤：
获取进气温度；
判断进气温度是否大于预设定温度；
如果大于，则修正风扇转速降温和/或存储风扇转速修正量。
4.根据权利要求1所述的天然气发动机EGR修正爆震的控制方法，其特征在于，所述如果是，生成对应的控制信号步骤之后，还包括以下步骤：
获取EGR温度；
判断EGR温度是否大于预设定温度；
如果大于，则修正风扇转速降温和/或存储风扇转速修正量。
5.根据权利要求1所述的天然气发动机EGR修正爆震的控制方法，其特征在于，所述如果是，生成对应的控制信号步骤之后，还包括以下步骤：
获取冷却液温度；
判断冷却液温度是否大于预设定温度；
如果大于，则修正风扇转速降温和/或存储风扇转速修正量。
6.根据权利要求1所述的天然气发动机EGR修正爆震的控制方法，其特征在于，所述如果是，生成对应的控制信号步骤之后，还包括以下步骤：
获取EGR率；
判断EGR率是否与目标值相一致；
如果不一致，则修正EGR阀开度和/或存储EGR阀开度修正量。
7.根据权利要求1所述的天然气发动机EGR修正爆震的控制方法，其特征在于，所述如果是，生成对应的控制信号步骤之后，还包括以下步骤：
计算发动机输出功率；
判断输出功率是否大于需求值；
如果大于，则生成对应的控制信号，所述控制信号包括修正节气门开度。
8.一种天然气发动机EGR修正爆震系统，其特征在于，包括设在机体上的加速传感器，所述加速度传感器与电控单元电连接；
所述加速度传感器传输机体震动对应的电信号给所述电控单元，所述电控单元根据预设定震动信号判断是否发生爆震，并根据比较结果修正点火提前角、修正EGR阀开度和/或修正节气门开度。
9.根据权利要求8所述的天然气发动机EGR修正爆震系统，其特征在于，还包括与所述电控单元电连接预设定单元，所述预设定单元存储预设定震动信号、预设定进气温度和预设定冷却液温度至所述电控单元。
10.根据权利要求8所述的天然气发动机EGR修正爆震系统，其特征在于，还包括与所述电控单元电连接的存储单元，所述电控单元存储发生爆震时EGR阀修正量和风扇转速修正量至所述存储单元。
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