CN112628000A - 一种降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法，包括：实时获取发动机工况参数；设定发动机工况参数阈值；当所述发动机工况参数高于所述发动机工况参数阈值时；在时间阈值范围内，修正发动机的燃油参数。本发明还公开了一种电子设备，通过对汽车电子控制单元控制逻辑的优化，降低发动机的颗粒物排放，在不增加颗粒物捕集器的情况下能满足法规要求，有效降低整车开发成本。

Description

一种降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法及装置
技术领域
本发明涉及车辆控制领域，特别涉及一种降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法及装置。
背景技术
国六排放法规新增汽油机颗粒物的排放，如何有效降低颗粒物排放，成为主机厂攻克的重点。目前市面上的大多数主机厂都是通过增加颗粒物捕集器来应对国六法规中新增的汽油机颗粒物的排放。因为GPF结构上的固有特性，它可以补集90％的颗粒物，可以有效降低颗粒物排放。
但是增加颗粒物捕集器会带来整车成本增长，并需要对排气系统的布置进行重新优化，当颗粒物捕集器补集的颗粒物达到一定数量后，需进行颗粒物再生控制，由于寒区环境的原因，存在低温颗粒物再生困难，导致捕集器堵塞等一系列问题。
发明内容
本发明通过对发动机运行工况参数进行实时监测，以确定整车排放循环瞬态工况中容易冒出颗粒物的区域，进而对燃油喷射参数进行控制，实现降低颗粒物的排放。
本发明的技术方案为：
一种降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法，包括：
实时获取发动机工况参数；
设定发动机工况参数阈值；
当所述发动机工况参数高于所述发动机工况参数阈值时；
在时间阈值范围内，修正发动机的燃油参数。
优选的是，所述发动机工况参数包括：发动机水温、发动机负荷变化率、发动机转速变化率和油门踏板开度变化率；
所述发动工况参数阈值阈值包括：发动机水温阈值、发动机负荷变化率阈值、转速变化率阈值和油门踏板开度变化率阈值。
优选的是，所述燃油喷射参数包括喷油压力、喷油角度和燃油补偿系数。
优选的是，所述发动机水温阈值为26℃～30℃。
优选的是，所述发动机负荷变化率阈值和转速变化率阈值均由发动机运转循环次数标定获得。
优选的是，所述油门踏板开度变化率阈值通过时间标定获得。
优选的是，所述发动机的燃油喷射参数的修正过程，具体包括如下步骤：
将发动机的喷油压力调整到最大喷油压力；
给定所述发动机的喷油次数，并对喷油角度进行修正；
减小在瞬态工况的燃油补偿系数。
优选的是，对所述喷油角度进行修正，包括如下步骤：
建立所述喷油角度与发动机转速和喷油量的对应关系；
获得所述发动机转速和喷油量；
确定所述发动机的喷油次数为三次，包括：第一次喷射、第二次喷射和第三次喷射；
分别确定所述第一次喷射、所述第二次喷射和所述第三次喷射的修正角度，以增大所述第一次喷射的喷油起始角，减小所述第二次喷射的喷油起始角和减小所述第三次喷射的喷油截止角。
优选的是，所述减小燃油补偿系数为将燃油补偿系数减小40％-60％。
一种电子设备，包括应用处理器和存储器，所述处理器用于实现所述存储器中存储的计算机管理程序式时实现降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法的步骤。
本发明的有益效果是：
本发明建立发动机运转的循环数对应转速变化率的关系、发动机运转的循环数对应负荷变化率的关系、时间对应油门踏板变化率的关系，针对不同的工况，设定发动机工况参数阈值，进而判定颗粒物排放高的区域，触发ECU控制系统进行修正发动机的燃油参数，实现颗粒物排放。
本发明建立喷油角度与发动机实际转速和喷油量的对应关系，根据发动机的实际转速和喷油量动态调整喷油角度，避免燃油湿壁的现象，加强燃油的雾化，进而降低汽油机颗粒物排放。
本发明通过对ECU控制逻辑的优化，降低发动机的颗粒物排放，在不增加颗粒物捕集器的情况下也能满足国六法规要求，有效降低整车开发成本，避免因颗粒物捕集器的增加带来的开发问题。
附图说明
图1为本发明提供的一种降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法的流程图。
图2为本发明的一个实施例中降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法的流程图。
图3为本发明的一个实施例中发动机工况识别图。
图4为本发明的一个实施例中ECU系统控制策略示意图。
图5为本发明提供的电子设备的构成图。
图6为本发明提供的车辆ECU控制器的构成图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中”、“上”、“下”、“横”、“内”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明提供的一种降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法，具体包括如下步骤：
步骤S110、实时获取发动机工况参数。
具体的说，降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法集成在ECU控制中，当发动机启动后即开始执行控制低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法，并根据国六排放循环瞬态工况冒颗粒物的区域进行工况识别，实时监控发动机运转循环内的工况参数，具体的说发动机工况参数包括发动机水温、转速变化率、扭矩变化率、油门踏板变化率等。
步骤S120、设定发动机工况参数阈值。
其中，发动工况参数阈值阈值包括：发动机水温阈值、发动机负荷变化率阈值、转速变化率阈值和油门踏板开度变化率阈值。
步骤S130、当发动机工况参数高于所述发动机工况参数阈值时。
将发动机工况参数和发动机工况参数阈值作比较，当发动机工况参数大于发动机工况参数阈值时，判定为发动机运行工况达到颗粒物高区域。即当所有发动机工况参数均大于发动机工况参数阈值时进入步骤S140。
步骤S140、在时间阈值范围内，修正发动机的燃油参数。
具体的说，在时间阈值范围t内，修正发动机的燃油参数，其中，燃油喷射参数包括喷油压力、喷油角度和燃油补偿系数，在超过时间阈值范围t时，结束执行控制低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法。
本发明通过对发动机运行工况参数进行实时监测，以确定整车排放循环瞬态工况中容易冒出颗粒物的区域，进而对燃油喷射参数进行控制，实现降低颗粒物的排放。
在另一实施例中，在步骤S120中设定发动机工况参数阈值的过程为：
发动机水温阈值的设定由实验检测或估算获得，在本实施例中利用实验检测发动机运转后，ECU会识别颗粒物高的工况，在国六排放循环第一个瞬态工况冒颗粒物的区域，对应检测发动机水温，获得发动机水温阈值范围为26℃～30℃，进而将发动机水温阈值为26℃～30℃范围内的任意温度值。
发动机负荷变化率阈值由实验检测或模拟计算获得，在本实施例中，通过实时监测发动机运转的负荷变化率获得：即通过监测发动机运转状况，建立发动机运转的循环数对应发动机负荷变化率的关系，得到检测表格，并通过查表标定发动机负荷变化率阈值。
转速变化率阈值由实验检测或模拟计算获得，在本实施例中，通过实时监测发动机运转的转速变化率获得：即通过监测发动机运转状况，建立发动机运转的循环数对应转速变化率的关系，得到检测表格，并通过查表标定转速变化率阈值。
油门踏板变化率由实验检测或模拟计算获得，在本实施例中，通过实时监测发动机运转的油门踏板变化率获得：即通过监测发动机运转状况，建立发动机运转的循环数对应油门踏板变化率的关系，得到检测表格，并通过查表标定油门踏板变化率阈值。
在本实施例中，通过实时监测发动机运转情况，标定发动机工况参数阈值，能够根据标定阈值，预判发动机的颗粒物排放状态，不需要增加捕集器，对发动机工况进行实时标定检测，识别出的发动机高颗粒物排放区域。
在另一实施例中，步骤S140修正燃油喷射参数，其具体过程为：
采用三次喷射，修正第一次喷射、第二次喷射的喷油起始角(SOI1和SOI2)和第三次喷射的喷油结束角(EOI)，修正瞬态燃油量，并维持t时间这些控制参数不变。颗粒物的产生一般出现在发动机冷机扭矩急剧增加阶段即所谓的瞬态工况，修正燃油喷射参数可以很大程度的解决颗粒物排放高的问题。
在另一个实施例中，降低汽油机颗粒物排放的具体过程为：
降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法集成在ECU控制中，当发动机启动后即在执行，ECU根据发动机运行工况来识别国六排放循环是否达到颗粒物高区域，当出现颗粒物高区域时进入颗粒物控制程序。
如图2所示，发动机运转后，ECU会识别颗粒物高的工况：具体的控制参数包括发动机水温T、发动机负荷变化率M1、发动机转速变化率N1和油门踏板开度变化率L1，在一定的发动机运转循环内这些控制参数与设定的阈值进行对比，任一条件不满足，发动机维持本来的控制逻辑不变，当且仅当所有条件满足后进入颗粒物控制程序。
由图3可以看出，在国六排放循环第一个瞬态工况冒颗粒物的区域A1，发动机水温T＝28℃，在本实施例中设定发动机水温阈值T1＝28℃，当水温T＞T1时水温满足进入颗粒物控制程序。
发动机负荷变化率M1高于阈值M时负荷条件满足进入颗粒物控制程序，通过实际排放标定过程得出，阈值M与发动机运转循环数的关系如表1所示。
表1发动机运转循环数与发动机负荷变化率关系表
发动机运转循环数 5 6 7 8 9 10
负荷变化率M(mg/l) 200 400 600 700 800 1000
发动机转速变化率N1高于阈值N时转速条件满足进入颗粒物控制程序，实际排放标定过程中得出，阈值N与动机运转循环数的关系如表2所示。
表2发动机运转循环数与转速变化率关系表
发动机运转循环数 5 6 7 8 9 10
转速变化率N(n) 500 700 1000 1400 1800 2000
油门踏板变化率L1高于限值L时油门条件满足进入颗粒物控制程序，实际排放标定过程中得出，阈值L与时间的关系如表3所示。
表3油门踏板开度变化率的与时间的关系表
Figure BDA0002843439980000061
当进入颗粒物控制程序后，相应的执行动作为：在控制时间t内，为了加强燃油的雾化，喷油压力提高至最大喷油压力；
确定发动机的喷油次数为三次，为了避免燃油湿壁的现象，通过增大第一次喷射的起始角，减小第二次喷射起始角和减小第三次喷射的截止角，具体过程如图4所示。补偿的角度分别为转速和燃油喷射量确定，如表4所示。
采取三次喷射的方式，既能减少颗粒物的排放，又能保证优良的动力性，使燃烧更完全更经济。
表4喷油角度修正表
Figure BDA0002843439980000071
减少在瞬态工况的燃油补偿系数，具体表现为燃油补偿系数减小40％-60％，在本实施例中，燃油补偿系数减少50％，避免混合气浓度过高，更精准的控制喷油量。
为了燃烧稳定，颗粒物控制过程各参数维持时间t不变。控制时间t与发动机转速之间的关系如表5所示。
表5发动机转数与控制时间关系表
发动机转数 1000 2000 3000 4000 5000 5500
控制时间t 1.56 1.56 1.57 1.58 1.59 1.59
当进入颗粒物控制程序超过时间t后，退出颗粒物控制程序，发动机控制按照原方案执行，ECU控制效果如图3所示，可见发动机燃烧情况稳定，并有效降低了颗粒物排放，本发明根据发动机的实际转速和喷油量动态调整喷油角度，避免燃油湿壁的现象，加强燃油的雾化，进而降低汽油机颗粒物排放。
如图5所示，在另一实施例中，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器210、处理器220及存储在存储器210上并可在处理器220上运行的计算机程序211，处理器220执行计算机程序211时实现降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法的以下步骤。
实时获取发动机工况参数；
设定发动机工况参数阈值；
当所述发动机工况参数高于所述发动机工况参数阈值时；
在时间阈值范围内，修正发动机的燃油参数。
在具体实施过程中，处理器220执行计算机程序211时，可以实现图1对应的实施例中任一实施方式。
由于本实施例所介绍的电子设备为实施本申请实施例中现降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法所采用的设备，故而基于本申请实施例中所介绍的方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本申请实施例中的方法不再详细介绍，只要本领域所属技术人员实施本申请实施例中的方法所采用的设备，都属于本申请所欲保护的范围。
作为一种优选，本发明提供的计算机程序211存储在车辆ECU控制器内。
如图6所示，本实施例提供了车辆ECU控制器，其上存储有计算机程序211，该计算机程序211被处理器执行时实现如下步骤：
实时获取发动机工况参数；
设定发动机工况参数阈值；
当所述发动机工况参数高于所述发动机工况参数阈值时；
在时间阈值范围内，修正发动机的燃油参数。
在具体实施过程中，该计算机程序211被车辆ECU控制器执行时可以实现图1-2对应的实施例中任一实施方式。
需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本专利对ECU控制逻辑进行优化，通过控制程序对发动机的燃油喷射方式进行控制，从而降低汽油机的颗粒物排放，无需增加颗粒物捕集器，满足国六法规要求，成本低，控制效果好，方法科学，有效解决了颗粒物排放的关键技术问题及因增加颗粒物捕集器带来的开发难题。
以上内容仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不脱离本发明的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法，其特征在于，包括：
实时获取发动机工况参数；
设定发动机工况参数阈值；
当所述发动机工况参数高于所述发动机工况参数阈值时；
在时间阈值范围内，修正发动机的燃油参数。
2.如权利要求1所述的降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法，其特征在于，所述发动机工况参数包括：发动机水温、发动机负荷变化率、发动机转速变化率和油门踏板开度变化率；
所述发动工况参数阈值阈值包括：发动机水温阈值、发动机负荷变化率阈值、转速变化率阈值和油门踏板开度变化率阈值。
3.根据权利要求2所述的降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法，其特征在于，所述燃油喷射参数包括喷油压力、喷油角度和燃油补偿系数。
4.如权利要求3所述的降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法，其特征在于，所述发动机水温阈值为26℃～30℃。
5.如权利要求4所述的降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法，其特征在于，所述发动机负荷变化率阈值和转速变化率阈值均由发动机运转循环次数标定获得。
6.根据权利要求5所述的降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法，其特征在于，所述油门踏板开度变化率阈值通过时间标定获得。
7.如权利要求6所述的降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法，其特征在于，所述发动机的燃油喷射参数的修正过程，具体包括如下步骤：
将发动机的喷油压力调整到最大喷油压力；
给定所述发动机的喷油次数，并对喷油角度进行修正；
减小在瞬态工况的燃油补偿系数。
8.如权利要求7所述的降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法，其特征在于，对所述喷油角度进行修正，包括如下步骤：
建立所述喷油角度与发动机转速和喷油量的对应关系；
获得所述发动机转速和喷油量；
确定所述发动机的喷油次数为三次，包括：第一次喷射、第二次喷射和第三次喷射；
分别确定所述第一次喷射、所述第二次喷射和所述第三次喷射的修正角度，以增大所述第一次喷射的喷油起始角，减小所述第二次喷射的喷油起始角和减小所述第三次喷射的喷油截止角。
9.如权利要求8所述的降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法，其特征在于，所述减小燃油补偿系数为将燃油补偿系数减小40％-60％。
10.一种电子设备，包括应用处理器和存储器，其特征在于，所述处理器用于实现所述存储器中存储的计算机管理程序式时实现如权利要求1-9中任一项所述的降低汽油机颗粒物排放的增压直喷控制方法的步骤。
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