CN110878718B - 一种天然气发动机的爆震控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天然气发动机的爆震控制方法，属于发动机爆震控制技术领域，主要解决的是现有发动机爆震控制存在经济性差、动力性差和安全性差的技术问题，所述方法为：实时获取发动机爆震信号的爆震值；根据所述爆震值查询推减角度MAP得到推减角度；若所述爆震值达到标定的爆震限制值，根据所述推减角度控制发动机运行；若所述推减角度达到标定的最大阈值，根据限制扭矩值来控制发动机运行。本发明经济性好、动力性好和安全好，可以有效保护发动机运行和保证发动机低排放性能。

Description

一种天然气发动机的爆震控制方法
技术领域
本发明涉及发动机爆震控制技术领域，更具体地说，它涉及一种天然气发动机的爆震控制方法。
背景技术
国六技术法规未升级之前，天然气发动机主要燃烧路线是稀薄燃烧来满足排放要求，并通过推迟点火角度，保留一定的爆震余量，以适应市场上因其他因素导致的爆震风险，来保护整车发动机运行。这种方法有以下缺点：
1.采用稀薄燃烧路线，且爆震余量充足，测试并无爆震。但是市场频频反馈活塞熔顶，缸盖爆裂等故障，经分析主要是由爆震引起，市场气体成分的变化，是引起的爆震主要原因，而且稀薄燃烧为保证留有一定的爆震余量，往往通过推迟点火来实现，在降低经济性和动力性的同时，排温升高，增加高温隐患。
2.随着国六排放法规的升级实施，为保证天然气发动机的低排放性能，传统的稀薄燃烧路线已无法满足要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的一是提供一种可以有效保护发动机运行和保证发动机低排放性能的天然气发动机的爆震控制方法。
本发明的技术方案是：一种天然气发动机的爆震控制方法，实时获取发动机爆震信号的爆震值；根据所述爆震值查询推减角度MAP得到推减角度；若所述爆震值达到标定的爆震限制值，根据所述推减角度控制发动机运行；若所述推减角度达到标定的最大阈值，根据限制扭矩值来控制发动机运行。
作为进一步地改进，获取所述爆震值包括以下具体步骤：
S1.实时采集发动机的爆震信号并进行预处理得到预处理信号；
S2.对所述预处理信号进行峰值-平均值加权处理得到加权信号；
S3.对所述加权信号设定爆震窗口进行爆震判定得到爆震值。
进一步地，所述预处理包括对所述爆震信号依次进行傅里叶变换、高通滤波、低通滤波和检波处理。
进一步地，所述检波处理为对经过所述低通滤波处理的爆震信号取绝对值。
进一步地，所述峰值-平均值加权处理为：
Feedback＝peak*X+average*(1-X)
其中，Feedback为所述加权信号，X为权重因子，peak为所述预处理信号的峰值电压值，average为所述预处理信号的平均电压值。
进一步地，所述权重因子X根据实际爆震过程中爆震循环发生循环数占总循环数的占比、爆震诊断信号可信度以及实际各缸爆震情况进行标定得到。
进一步地，所述爆震窗口为10～30°。
进一步地，所述推减角度MAP根据发动机转速、进气歧管压力进行标定得到。
进一步地，所述限制扭矩值根据实际发动机的配置表现以及涡前排温余量参数来确定。
有益效果
本发明与现有技术相比，具有的优点为：本发明通过根据爆震值查询推减角度MAP得到推减角度,若爆震值达到标定的爆震限制值，根据推减角度控制发动机运行，可以保证在不发生爆震及排温安全的情况下，最大限度地提高发动机的经济性、动力性以及保证发动机低排放性能；若推减角度达到标定的最大阈值，根据限制扭矩值来控制发动机运行，可以有效保护发动机运行，保证发动机不会爆震损坏。
附图说明
图1为本发明的控制方框图；
图2为本发明中对爆震信号进行预处理的示意图；
图3为本发明中预处理信号与爆震窗口的示意图；
图4为本发明中加权信号的示意图；
图5为本发明的控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。
参阅图1-5，一种天然气发动机的爆震控制方法，实时获取发动机爆震信号的爆震值；根据爆震值查询推减角度MAP得到推减角度；若爆震值达到标定的爆震限制值，根据推减角度控制发动机运行；若推减角度达到标定的最大阈值，根据限制扭矩值来控制发动机运行。
根据推减角度控制发动机运行具体为：在原有点火提前角的基础上减去推减角度得到修正的点火提前角，根据修正的点火提前角控制发动机运行。如原有点火提前角为35°，根据爆震值查询推减角度MAP得到推减角度为3°，修正的点火提前角为32°。当推减角度达到标定的最大阈值，根据推减角度已经不能有效消除发动机爆震，此时根据限制扭矩值来控制发动机运行以消除发动机爆震，即限制发动机的输出扭矩以保护发动机，根据限制扭矩值来控制发动机运行时，点火提前角使用原有点火提前角。
获取爆震值包括以下具体步骤：
S1.通过爆震传感器实时采集发动机的爆震信号并进行预处理得到预处理信号；
S2.对预处理信号进行峰值-平均值加权处理得到加权信号；
S3.对加权信号设定爆震窗口进行爆震判定得到爆震值。
预处理包括对爆震信号依次进行傅里叶变换、高通滤波、低通滤波和检波处理。检波处理为对经过低通滤波处理的爆震信号取绝对值。如图2所示，顶部的曲线为爆震信号经过傅里叶变换得到的信号曲线，中间的曲线为经过高通滤波、低通滤波得到的信号曲线，底部的曲线为经过检波处理得到的预处理信号曲线，预处理信号曲线全部为正值，方便后序处理。
峰值-平均值加权处理为：
Feedback＝peak*X+average*(1-X)
其中，Feedback为加权信号，X为权重因子，peak为预处理信号的峰值电压值，average为预处理信号的平均电压值。权重因子X根据实际爆震过程中爆震循环发生循环数占总循环数的占比、爆震诊断信号可信度以及实际各缸爆震情况进行标定得到。通过峰值-平均值加权处理将爆震峰值增大，可以更好的识别预处理信号曲线中的爆震。对于发动机循环波动大，爆震发生率低(实际爆震的循环数与总循环数之比)的发动机，X值则需要标定较大值，增加峰值电压对爆震判定的影响的贡献度。
爆震窗口为10～30°，爆震窗口要求尽可能小的情况下覆盖所有工况爆震发生的区域，爆震窗口起始角要求尽可能靠近所有工况发生爆震的起始角；爆震窗口越小越有利于爆震诊断。
推减角度MAP根据发动机转速、进气歧管压力进行标定得到，可以在试验台架上进行标定，推减角度MAP中的推减角度标定的原则是发动机出现某强度的爆震之后，按照当前标定推迟点火提前角，可以有效的消除发动机爆震，并且发动机涡前排温等参数不超设计要求，可以保证在不发生爆震及排温安全的情况下，最大限度地提高发动机的经济性、动力性以及保证发动机低排放性能。
在本实施例中爆震限制值为0％～10％爆震，最大阈值为5°～8°。当推减角度达到最大阈值时，单纯通过推迟点火提前角无法有效消除爆震或者消除爆震造成发动机其他边界值超(如点火提前角推迟达到最大值)时，则需要报故障，并且限制发动机扭矩，来确保发动机不会爆震损坏。限制扭矩值根据实际发动机的配置表现以及涡前排温余量参数来确定。0％爆震表示刚刚发生爆震时对应的电压值，100％爆震表示发动机严重爆震甚至损坏发动机的爆震程度的电压值。
本发明在满足经济性、动力性及安全性的前提下，可保证发动机正常运行，减少因爆震带来的风险，如拉缸、活塞融顶及缸盖开裂等，提高经济性与动力性，提高发动机的可靠性寿命。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (6)

1.一种天然气发动机的爆震控制方法，其特征在于，实时获取发动机爆震信号的爆震值；根据所述爆震值查询推减角度MAP得到推减角度；若所述爆震值达到标定的爆震限制值，根据所述推减角度控制发动机运行；若所述推减角度达到标定的最大阈值，根据限制扭矩值来控制发动机运行；
获取所述爆震值包括以下具体步骤：
S1.实时采集发动机的爆震信号并进行预处理得到预处理信号；
S2.对所述预处理信号进行峰值-平均值加权处理得到加权信号；
S3.对所述加权信号设定爆震窗口进行爆震判定得到爆震值；
所述峰值-平均值加权处理为：
Feedback＝peak*X+average*(1-X)
其中，Feedback为所述加权信号，X为权重因子，peak为所述预处理信号的峰值电压值，average为所述预处理信号的平均电压值；
所述权重因子X根据实际爆震过程中爆震循环发生循环数占总循环数的占比、爆震诊断信号可信度以及实际各缸爆震情况进行标定得到。
2.根据权利要求1所述的一种天然气发动机的爆震控制方法，其特征在于，所述预处理包括对所述爆震信号依次进行傅里叶变换、高通滤波、低通滤波和检波处理。
3.根据权利要求2所述的一种天然气发动机的爆震控制方法，其特征在于，所述检波处理为对经过所述低通滤波处理的爆震信号取绝对值。
4.根据权利要求1所述的一种天然气发动机的爆震控制方法，其特征在于，所述爆震窗口为10～30°。
5.根据权利要求1所述的一种天然气发动机的爆震控制方法，其特征在于，所述推减角度MAP根据发动机转速、进气歧管压力进行标定得到。
6.根据权利要求1所述的一种天然气发动机的爆震控制方法，其特征在于，所述限制扭矩值根据实际发动机的配置表现以及涡前排温余量参数来确定。
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