CN111075581A - 发动机空燃比控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机空燃比控制方法及装置，发动机的各个缸均设置有点火线圈，方法包括：针对每个缸，在控制该缸的点火线圈点火后，采集点火线圈的次级线圈的电压变化波形；利用所述电压变化波形判定该缸的空燃比偏差；根据所述空燃比偏差调节该缸的燃料喷射量，以使该缸的空燃比恢复正常。在某一缸上设置的点火线圈点火后，通过检测点火线圈的次级线圈的电压变化波形来判别该缸的空燃比偏差，从而实现该缸燃料喷射量的调节。在不改变发动机机械结构、不增加硬件基础上，由于对每个缸是分别测量分别调节，因此可以达到各缸混合气均匀的目的。

Description

发动机空燃比控制方法及装置

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种发动机空燃比控制方法及装置。

背景技术

目前发动机空燃比闭环控制方法主要以燃气发动机以氧传感器闭环为主。即通过设置在排气总管上的氧传感器检测尾气中的氧含量，然后根据氧含量确定发动机燃烧时的空燃比，并根据空燃比与设定值的比较结果调节空气或燃气的喷射量，使发动机达到理想的空燃比。

由于此类传感器需要测量尾气中气体成分含量，工作环境恶劣，寿命比较短，并且尾气中的腐蚀性气体还会使传感器漂移或表面出现污垢，影响测量精度。另外，对于多缸发动机，由于氧传感器安装在排气总管上，因此只能测量各缸空燃比的平均值，无法确定各缸实时的空燃比，从而无法准确调节各缸混合气的均匀性。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足提出的一种发动机空燃比控制方法及装置，该目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的第一方面提出了一种发动机空燃比控制方法，发动机的各个缸均设置有点火线圈，所述方法包括：

针对每个缸，在控制该缸的点火线圈点火后，采集点火线圈的次级线圈的电压变化波形；

利用所述电压变化波形判定该缸的空燃比偏差；

根据所述空燃比偏差调节该缸的燃料喷射量，以使该缸的空燃比恢复正常。

本发明的第二方面提出了一种发动机空燃比控制装置，发动机的各个缸均设置有点火线圈，所述装置包括：

波形采集模块，用于针对每个缸，在控制该缸的点火线圈点火后，采集点火线圈的次级线圈的电压变化波形；

判定模块，用于利用所述电压变化波形判定该缸的空燃比偏差；

调节模块，用于根据所述空燃比偏差调节该缸的燃料喷射量，以使该缸的空燃比恢复正常。

在本发明实施例中，由于发动机中的每个缸上均设有点火线圈，因此针对每个缸，在控制该缸的点火线圈点火后，采集点火线圈的次级线圈的电压变化波形，然后利用所述电压变化波形判定该缸的空燃比偏差，并根据所述空燃比偏差调节该缸的燃料喷射量，以使该缸的空燃比恢复正常。

基于上述描述可知，在某一缸上设置的点火线圈点火后，通过检测点火线圈的次级线圈的电压变化波形来判别该缸的空燃比偏差，从而实现该缸燃料喷射量的调节。在不改变发动机机械结构、不增加硬件基础上，由于对每个缸是分别测量分别调节，因此可以达到各缸混合气均匀的目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，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为本发明根据一示例性实施例示出的一种发动机空燃比控制方法的实施例流程图；

图2为一种点火线圈的次级线圈电压波形示意图；

图3为本发明根据一示例性实施例示出的一种ECU的硬件结构图；

图4为本发明根据一示例性实施例示出的一种发动机空燃比控制装置的实施例流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本发明可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

现有发动机空燃比控制方法主要有氧传感器闭环、缸内温度闭环、NOx传感器闭环等，对于多缸发动机，需要增加多组传感器，成本增加。如果只使用一组传感器，无法确定各缸工作情况，比如现有使用最广泛的氧传感器闭环控制空燃比的方法，传感器安装在排气总管上，只能测量各缸空燃比的平均值，无法测量各缸实时的空燃比，如果某一缸混合气过浓，某一缸混合气过稀，氧传感器测量的空燃比是平均值，调节各缸的混合气往浓或稀调节，不管哪一种都会导致某一缸工作更恶劣，使发动机控制不准确，工作更差。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种发动机空燃比控制方法，通过利用发动机中每个缸上已有的点火线圈的次级线圈的电压，确定各缸混合气的不均匀性，以准确调节各缸混合气的均匀性。

即由于发动机中的每个缸上均设有点火线圈，因此针对每个缸，在控制该缸的点火线圈点火后，采集点火线圈的次级线圈的电压变化波形，然后利用所述电压变化波形判定该缸的空燃比偏差，并根据所述空燃比偏差调节该缸的燃料喷射量，以使该缸的空燃比恢复正常。

基于上述描述可知，在某一缸上设置的点火线圈点火后，通过检测点火线圈的次级线圈的电压变化波形来判别该缸的空燃比偏差，从而实现该缸燃料喷射量的调节。在不改变发动机机械结构、不增加硬件基础上，由于对每个缸是分别测量分别调节，因此可以达到各缸混合气均匀的目的。

下面以具体实施例对本发明提出的发动机空燃比控制技术方案进行详细阐述。

图1为本发明根据一示例性实施例示出的一种发动机空燃比控制方法的实施例流程图，所述发动机空燃比控制方法可以应用在ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)上，且所述发动机包括多个缸，每个缸上设有用于点火的点火线圈。如图1所示，所述发动机空燃比控制方法包括如下步骤：

步骤101：针对每个缸，在控制该缸的点火线圈点火后，采集点火线圈的次级线圈的电压变化波形。

其中，点火线圈包括初级线圈和次级线圈，次级线圈的电压变化波形可以通过发动机中的电控系统测量。

步骤102：利用所述电压变化波形判定该缸的空燃比偏差。

在本发明中，如图2所示的点火线圈点火后的次级线圈电压变化波形，ECU控制点火线圈点火，点火线圈的次级线圈的电压瞬间升高到b点，火花塞瞬间被击穿引起火花放电，进而次级线圈电压瞬间降低至c点，并维持在c点值附近持续放电一段时间到d点结束。

观察cd段，c点表示的是火花放电起始电压，即火花线起点，通过将c点电压与标准火花放电电压进行比较，可以判定空燃比偏差。另外，cd段的宽度表示的是火花放电持续时长，通过将该持续时长与标准放电时长进行比较，也可以判定空燃比偏差。

基于此，在一示例中，可以从所述电压变化波形中提取火花塞击穿后火花放电的起始电压，并将所述起始电压与预设的标准电压比较，若起始电压大于标准电压，则判定该缸的空燃比偏小；若起始电压小于标准电压，则判定该缸的空燃比偏大。

其中，由上述图2所示，c点即为火花塞击穿后火花放电的起始电压，可以通过从电压变化波形中，提取电压维持稳定(前后两电压相差小)最初始时刻的电压值即为c点值。如果c点值大于标准电压，表示混合气过浓，空燃比偏小，如果c点值小于标准电压，表示混合气过稀，空燃比偏大，如果c点值与标准电压相等，表示混合气正常。

示例性的，预设的标准电压可以根据实践经验设置，属于车辆的技术参数。

在另一示例中，还可以依据所述电压变化波形确定火花塞击穿后火花放电持续时长，并将所述持续时长与预设的标准放电时长比较，若持续时长大于标准放电时长，则判定该缸的空燃比偏小；若持续时长小于标准放电时长，则判定该缸的空燃比偏大。

其中，由上述图2所示，cd段的宽度即为火花塞击穿后火花放电持续时长。如果cd段的宽度大于标准放电时长，表示混合气过浓，空燃比偏小，如果cd段的宽度小于标准放电时长，表示混合气过稀，空燃比偏大，如果cd段的宽度与标准放电时长相等，表示混合气正常。

示例性的，预设的标准放电时长可以根据实践经验设置，属于车辆的技术参数。

步骤103：根据所述空燃比偏差调节该缸的燃料喷射量，以使该缸的空燃比恢复正常。

在一实施例中，基于上述步骤102所述，若所述空燃比偏差为偏小，则可以减小该缸的燃料喷射量；若所述空燃比偏差为偏大，则可以增大该缸的燃料喷射量。

示例性的，减小该缸的燃料喷射量的具体方式可以是将该缸的燃料喷射量减少预设数量。同样的，增大该缸的燃料喷射量的具体方式可以是将该缸的燃料喷射量增加预设数量。该预设数量根据实际需求设置。

在本实施例中，由于发动机中的每个缸上均设有点火线圈，因此针对每个缸，在控制该缸的点火线圈点火后，采集点火线圈的次级线圈的电压变化波形，然后利用所述电压变化波形判定该缸的空燃比偏差，并根据所述空燃比偏差调节该缸的燃料喷射量，以使该缸的空燃比恢复正常。

基于上述描述可知，在某一缸上设置的点火线圈点火后，通过检测点火线圈的次级线圈的电压变化波形来判别该缸的空燃比偏差，从而实现该缸燃料喷射量的调节。在不改变发动机机械结构、不增加硬件基础上，由于对每个缸是分别测量分别调节，因此可以达到各缸混合气均匀的目的。

图3为本发明根据一示例性实施例示出的一种ECU的硬件结构图，该ECU包括：通信接口301、处理器302、机器可读存储介质303和总线304；其中，通信接口301、处理器302和机器可读存储介质303通过总线304完成相互间的通信。处理器302通过读取并执行机器可读存储介质303中与发动机空燃比控制方法的控制逻辑对应的机器可执行指令，可执行上文描述的发动机空燃比控制方法，该方法的具体内容参见上述实施例，此处不再累述。

本发明中提到的机器可读存储介质303可以是任何电子、磁性、光学或其它物理存储装置，可以包含或存储信息，如可执行指令、数据，等等。例如，机器可读存储介质可以是：易失存储器、非易失性存储器或者类似的存储介质。具体地，机器可读存储介质303可以是RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、闪存、存储驱动器(如硬盘驱动器)、任何类型的存储盘(如光盘、DVD等)，或者类似的存储介质，或者它们的组合。

与前述发动机空燃比控制方法的实施例相对应，本发明还提供了发动机空燃比控制装置的实施例。

图4为本发明根据一示例性实施例示出的一种发动机空燃比控制装置的实施例流程图，所述发动机空燃比控制装置可以应用在ECU上。如图4所示，所述发动机空燃比控制装置包括：

波形采集模块410，用于针对每个缸，在控制该缸的点火线圈点火后，采集点火线圈的次级线圈的电压变化波形；

判定模块420，用于利用所述电压变化波形判定该缸的空燃比偏差；

调节模块430，用于根据所述空燃比偏差调节该缸的燃料喷射量，以使该缸的空燃比恢复正常。

在一可选实现方式中，所述判定模块420，具体用于从所述电压变化波形中提取火花塞击穿后火花放电的起始电压；将所述起始电压与预设的标准电压比较；若起始电压大于标准电压，则判定该缸的空燃比偏小；若起始电压小于标准电压，则判定该缸的空燃比偏大。

在一可选实现方式中，所述判定模块420，具体用于依据所述电压变化波形确定火花塞击穿后火花放电持续时长；将所述持续时长与预设的标准放电时长比较；若持续时长大于标准放电时长，则判定该缸的空燃比偏小；若持续时长小于标准放电时长，则判定该缸的空燃比偏大。

在一可选实现方式中，所述调节模块430，具体用于若所述空燃比偏差为偏小，则减小该缸的燃料喷射量；若所述空燃比偏差为偏大，则增大该缸的燃料喷射量。

在一可选实现方式中，所述减小该缸的燃料喷射量为将该缸的燃料喷射量减少预设数量；所述增大该缸的燃料喷射量为将该缸的燃料喷射量增加预设数量。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种发动机空燃比控制方法，其特征在于，发动机的各个缸均设置有点火线圈，所述方法包括：

针对每个缸，在控制该缸的点火线圈点火后，采集点火线圈的次级线圈的电压变化波形；

利用所述电压变化波形判定该缸的空燃比偏差；

根据所述空燃比偏差调节该缸的燃料喷射量，以使该缸的空燃比恢复正常。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述电压变化波形判定该缸的空燃比偏差，包括：

从所述电压变化波形中提取火花塞击穿后火花放电的起始电压；

将所述起始电压与预设的标准电压比较；

若起始电压大于标准电压，则判定该缸的空燃比偏小；

若起始电压小于标准电压，则判定该缸的空燃比偏大。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述电压变化波形判定该缸的空燃比偏差，包括：

依据所述电压变化波形确定火花塞击穿后火花放电持续时长；

将所述持续时长与预设的标准放电时长比较；

若持续时长大于标准放电时长，则判定该缸的空燃比偏小；

若持续时长小于标准放电时长，则判定该缸的空燃比偏大。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述空燃比偏差结果调节该缸的燃料喷射量，包括：

若所述空燃比偏差为偏小，则减小该缸的燃料喷射量；

若所述空燃比偏差为偏大，则增大该缸的燃料喷射量。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述减小该缸的燃料喷射量为将该缸的燃料喷射量减少预设数量；

所述增大该缸的燃料喷射量为将该缸的燃料喷射量增加预设数量。

6.一种发动机空燃比控制装置，其特征在于，发动机的各个缸均设置有点火线圈，所述装置包括：

波形采集模块，用于针对每个缸，在控制该缸的点火线圈点火后，采集点火线圈的次级线圈的电压变化波形；

判定模块，用于利用所述电压变化波形判定该缸的空燃比偏差；

调节模块，用于根据所述空燃比偏差调节该缸的燃料喷射量，以使该缸的空燃比恢复正常。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述判定模块，具体用于从所述电压变化波形中提取火花塞击穿后火花放电的起始电压；将所述起始电压与预设的标准电压比较；若起始电压大于标准电压，则判定该缸的空燃比偏小；若起始电压小于标准电压，则判定该缸的空燃比偏大。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述判定模块，具体用于依据所述电压变化波形确定火花塞击穿后火花放电持续时长；将所述持续时长与预设的标准放电时长比较；若持续时长大于标准放电时长，则判定该缸的空燃比偏小；若持续时长小于标准放电时长，则判定该缸的空燃比偏大。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述调节模块，具体用于若所述空燃比偏差为偏小，则减小该缸的燃料喷射量；若所述空燃比偏差为偏大，则增大该缸的燃料喷射量。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述减小该缸的燃料喷射量为将该缸的燃料喷射量减少预设数量；所述增大该缸的燃料喷射量为将该缸的燃料喷射量增加预设数量。

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