CN111946446B - 基于催化器加热需求的废气旁通阀开度确定方法、存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于催化器加热需求的废气旁通阀开度确定方法，其特征在于，包括如下步骤：1)判定进入废气旁通阀开度控制的条件；2)获取废气旁通阀基本开度；3)根据催化器前氧传感器检测精度是否达标确定第一修正系数和第二修正系数；4)对废气旁通阀基本开度进行修正，得到废气旁通阀理论开度；5)对废气旁通阀理论开度进行滤波处理，得到废气旁通阀目标开度，并控制废气旁通阀的实际开度等于目标开度。本发明的方法在不影响增压器增压需求以及不增加成本的条件下，通过控制废气旁通阀的开度来提高催化器的加热速度，从而改善催化器的催化性能。

Description

基于催化器加热需求的废气旁通阀开度确定方法、存储介质
技术领域
本发明涉及汽车废气排放控制技术领域，具体地指一种基于催化器加热需求的废气旁通阀开度确定方法、存储介质。
背景技术
车辆在刚起动时，排气系统的零部件温度很低，但是排气系统的零部件需要在一定温度下才可以正常工作。对于废气涡轮增压发动机而言，发动机燃烧的废气经过涡轮增压器的涡轮机，再经过下游的催化器和颗粒捕集器(GPF)后排放到大气中。催化器是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置，它可将汽车尾气排出的CO一氧化碳、HC碳氢化合物和NOx氮氧化物等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。在低温起动时发动机的排放占整个驾驶循环的排放比重极大，因此在低温时需要尽快提高改善催化器加热性能。
针对改善催化器加热性能，目前的技术是通过控制发动机各参数，如提高发动机转速，推迟点火角和调整空燃比来实现，或者是通过电加热的方式。这些方式要么牺牲了牺牲发动机燃油经济性来调整发动机参数，要么增加了系统的硬件成本。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种基于催化器加热需求的废气旁通阀开度确定方法以及存储介质，该方法在不影响增压器增压需求以及不增加成本的条件下，利用废弃余热提高催化器的工作温度，从而改善催化器的催化性能。
为实现上述目的，本发明提供一种基于催化器加热需求的废气旁通阀开度确定方法，当催化器有加热需求时，根据发动机的运行参数获取废气旁通阀理论开度，对废气旁通阀理论开度进行滤波处理得到废气旁通阀目标开度，所述废气旁通阀理论开度为废气旁通阀基本开度与修正系数的乘积，所述废气旁通阀基本开度通过发动机转速和发动机负荷标定得到，所述修正系数为第一修正系数和第二修正系数的乘积，所述第二修正系数通过发动机点火角和发动机水温标定得到。
进一步地，当催化器前氧传感器检测精度未达标时，第一修正系数通过目标空燃比和发动机燃烧次数标定得到。
进一步地，当催化器前氧传感器检测精度达标时，第一修正系数通过实际空燃比标定得到。
进一步地，所述废气旁通阀目标开度PctWG(N)为
PctWG(N)＝r×PctWG(N-1)+(1-r)×Pct
其中，r为滤波系数，PctWG(N-1)为上个计算周期的废气旁通阀目标开度，Pct为废气旁通阀理论开度。
进一步地，所述滤波系数通过发动机转速标定得到，且滤波系数与发动机转速成负相关性。
本发明还提供一种存储介质，其特征在于：它包含执行指令，所述执行指令在有数据处理装置处理时，该数据处理装置执行上述所述基于催化器加热需求的废气旁通阀开度确定方法。
本发明的有益效果是：在不影响增压器增压需求以及不增加成本的条件下，通过控制废气旁通阀的开度来利用废气余热提高催化器的工作温度，从而改善催化器的催化性能。在通过发动机运行参数确定废气旁通阀的开度时，考虑了前氧传感器检测精度以及废气流量波动的影响，使得废气旁通阀目标开度的确定更加精确。
附图说明
图1为本发明的废气旁通阀开度确定方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，便于更清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，一种基于催化器加热需求的废气旁通阀开度确定方法。当催化器有加热需求时，进入废气旁通阀开度的控制模式。
在增压系统中，当废气旁通阀完全开启时，废气先经过增压器然后流入到催化器中，当废气旁通阀完全关闭时，废气不经过增压器直接旁通到催化器中，由于高温的废气直接旁通到催化器中可以对催化器进行加热，提高催化器的催化性能，因此可以通过控制废气旁通阀的开度满足催化器的加热需求。
而现有技术中，废气旁通阀的开度控制主要是满足增压器的增压需求，虽然在增压器有增压需求时，一部分废气仍然可以通过废气旁通阀直接对催化器进行加热，但是不能完全满足催化器的加热需求，因此必须基于催化器的加热需求来确定废气旁通阀的目标开度。
首先根据发动机的运行参数获取废气旁通阀理论开度，由于影响废气旁通阀理论开度的发动机运行参数很多，为了便于确定废气旁通阀理论开度，首先通过发动机转速和发动机负荷标定得到废气旁通阀基本开度，然后再通过修正系数对废气旁通阀基本开度进行修正。发动机转速会影响废气的流速，而发动机负荷会影响废气的密度。因此根据发动机转和负荷划分废气旁通阀基本开度。
在本实施例中，发动机转速和发动机负荷确定的废气旁通阀基本开度不高于其全开时的30％，该值越小代表催化器的加热需求越大，废气能量更多地用于进行加热催化器。一定的废气阀开度有利于推动和导流废气进入催化器本体，更容易快速温升。
本实施例中，在目标空燃比为14.3，点火提前角为-10°和发动机水温在20℃时，废气旁通阀基本开度与发动机转速和发动机负荷的关系如表1所示。
表1废气旁通阀基本开度与发动机转速和发动机负荷的关系
Figure GDA0003179276290000041
由于影响修正系数的参数较多，且催化器前氧传感器检测精度是否达标还影响实际空燃比的获得，因此设定修正系数由第一修正系数和第二修正系数乘积得到，这样可以简化修正系数的确定过程。
当催化器前氧传感器检测精度未达标时，第一修正系数通过目标空燃比和发动机燃烧次数标定得到，第二修正系数通过发动机点火角和发动机水温标定得到。因为此时前氧传感器还无法准确检测到排气系统的氧浓度，此时用目标空燃比代替实际空燃比，但是目标空燃比并不能完全真实表征排气氧浓度，使用燃烧次数对其修正，燃烧次数能够在一定程度上对发动机的燃烧情况进行表征，燃烧次数越多，发动机燃烧室做功效果越佳，代表燃烧情况会越好。空燃比、发动机燃烧次数、点火角和发动机水温均影响发动机燃烧的热效率和发动机燃烧废气中的氧浓度，这些都最终影响了废气的热量。
本实例中最佳空燃比＝14.3。在空燃比为14.3为基准测得。第一修正系数与目标空燃比和发动机燃烧次数的关系如表2所示，第二修正系数与发动机点火角和发动机水温的关系如表3所示。表3中，点火角为负值，表明是在压缩上止点之前进行点火，通过单一变量法分别在不同点火角和发动机水温下，通过验证催化器温度上升情况，选取一个温度上升最快的标定参数作为最终的标定参数。
表2第一修正系数与目标空燃比和发动机燃烧次数的关系
Figure GDA0003179276290000051
表3第二修正系数与发动机点火角和发动机水温的关系
Figure GDA0003179276290000052
当催化器前氧传感器检测精度达标时，第一修正系数通过实际空燃比标定得到，第二修正系数通过发动机点火角和发动机水温标定得到。因为催化器前氧传感器此时能够准确检测废气中的氧浓度，而实际空燃比越小代表空气越少，排温上升率越高，影响了废气的热量。第一修正系数与实际空燃比的关系如表4所示，第二修正系数见表3。
表4第一修正系数与实际空燃比的关系
实际空燃比 13.7 14 14.3 14.5
第一修正系数 0.98 0.96 0.94 0.90
最后，废气旁通阀理论开度为废气旁通阀基本开度与第一修正系数和第二修正系数的乘积。
由于在不同发动机转速下，废气流量会受影响，而废气流量的变化会造成对废气旁通阀推杆的抖动，而造成控制不稳定，因此在根据以上方法计算出废气旁通阀理论开度后，还需通过一阶低通滤波方法进行滤波处理。
废气旁通阀目标开度PctWG(N)为
PctWG(N)＝r×PctWG(N-1)+(1-r)×Pct
其中，r为滤波系数，PctWG(N-1)为上个计算周期的废气旁通阀目标开度，Pct为废气旁通阀理论开度。滤波系数通过发动机转速标定得到，且滤波系数与发动机转速成负相关性，其具体对应关系如表5所示。在低转速时废气流量较小更积极响应废气流量尽快导入催化器本体；但发动机转速过高，需要优先考虑控制的稳定性，防止排气流量导流方向的不稳定。
表5滤波系数与发动机转速的对应关系
Figure GDA0003179276290000061
最后根据废气旁通阀目标开度和废气旁通阀实际开度，进行废气旁通阀开度的闭环控制，使废气旁通阀实际开度等于废气旁通阀目标开度。

Claims (6)

1.一种基于催化器加热需求的废气旁通阀开度确定方法，其特征在于：当催化器有加热需求时，根据发动机的运行参数获取废气旁通阀理论开度，对废气旁通阀理论开度进行滤波处理得到废气旁通阀目标开度，所述废气旁通阀理论开度为废气旁通阀基本开度与修正系数的乘积，所述废气旁通阀基本开度通过发动机转速和发动机负荷标定得到，所述修正系数为第一修正系数和第二修正系数的乘积，所述第二修正系数通过发动机点火角和发动机水温标定得到。
2.根据权利要求1所述的基于催化器加热需求的废气旁通阀开度确定方法，其特征在于：当催化器前氧传感器检测精度未达标时，第一修正系数通过目标空燃比和发动机燃烧次数标定得到。
3.根据权利要求1所述的基于催化器加热需求的废气旁通阀开度确定方法，其特征在于：当催化器前氧传感器检测精度达标时，第一修正系数通过实际空燃比标定得到。
4.根据权利要求1所述的基于催化器加热需求的废气旁通阀开度确定方法，其特征在于：所述废气旁通阀目标开度PctWG(N)为
PctWG(N)＝r×PctWG(N-1)+(1-r)×Pct
其中，r为滤波系数，PctWG(N-1)为上个计算周期的废气旁通阀目标开度，Pct为废气旁通阀理论开度。
5.根据权利要求4所述的基于催化器加热需求的废气旁通阀开度确定方法，其特征在于：所述滤波系数通过发动机转速标定得到，且滤波系数与发动机转速成负相关性。
6.一种存储介质，其特征在于：它包含执行指令，所述执行指令在有数据处理装置处理时，该数据处理装置执行权利要求1～4任意一项所述的基于催化器加热需求的废气旁通阀开度确定方法。
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