CN112682240A - 点火角控制方法及其控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种点火角控制方法及其控制装置，其中，所述点火角控制方法包括：首先，根据发动机的转速和负荷将所述发动机的运行工况划分成至少一个区域，所述发动机燃用一辛烷值油品；其次，在每一区域以设定的点火角进行点火，并检测所述发动机的爆震情况；然后，根据所述发动机的爆震情况进行点火角补偿，以使所述点火角达到所在区域对应的爆震边界点火角；所述设定的点火角包括基础辛烷值油品的爆震边界点火角，或者上一区域对应的爆震边界点火角。即通过发动机的爆震情况可以反应出油品的抗爆性，而且根据所述发动机的爆震情况进行点火角补偿，可以避免由于持续爆震造成的发动机本体和催化器损坏，也可以提高燃油经济性。

Description

点火角控制方法及其控制装置

技术领域

本发明涉及发动机的点火技术领域，特别涉及一种点火角控制方法及其控制装置。

背景技术

随着汽车排放法规的加严，世界各国对燃油品质的要求越来越高，辛烷值作为一个重要的燃油油品指标受到越来越多的关注。通过提高燃油辛烷值，就可以相应提高燃油机的压缩比，从而提高燃油机的热效率，改善其经济性。

辛烷值是表示火花点火式发动机燃料的抗爆性能好坏的一项重要指标，燃油的辛烷值越高，抗爆性就越好，发动机就可以用更高的压缩比，这样既可以提高发动机功率，又可以节约燃料，因此，辛烷值对提高燃油机的燃油经济性能有重要意义。燃油在气缸中正常燃烧时火焰传播速度为10m/s～20m/s，在爆震燃烧时可达1500m/s～2000m/s，后者会使气缸温度剧升，燃油燃烧不完全，机器强烈震动，从而使输出功率下降，机件受损。

而每个批次和每个加油站的燃油的辛烷值存在不同，若驾驶员添加的燃油辛烷值较发动机标定所使用的基础燃油辛烷值低，车辆在行使过程中，可能会持续的爆震，点火角推迟较大，排温过高，最终导致发动机本体和催化器损坏；若驾驶员添加的燃油辛烷值较发动机标定所使用的基础燃油辛烷值高，由于实际添加的辛烷值高，燃油抗爆性好，点火角应该可以适当提前，使得发动机工作在爆震边缘，更好地体现发动机的动力性和燃油经济性。

因此，如何识别燃油的辛烷值以及如何根据燃油的辛烷值调整点火角对发动机的动力性和燃油经济性以及避免由于持续爆震造成发动机本体和催化器损坏是非常重要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种点火角控制方法及其控制装置，以识别出油品辛烷值，同时能够提高发动机的动力性和燃油经济性以及能够避免由于持续爆震造成发动机本体和催化器损坏。

为实现上述目的以及其他相关目的，本发明提供了一种点火角控制方法，包括：

步骤S1：根据发动机的转速和负荷将所述发动机的运行工况划分成至少一个区域，所述发动机燃用一辛烷值油品；

步骤S2：在每一区域以设定的点火角进行点火，并检测所述发动机的爆震情况；

步骤S3：根据所述发动机的爆震情况进行点火角补偿，以使所述点火角达到所在区域对应的爆震边界点火角；

所述设定的点火角包括基础辛烷值油品的爆震边界点火角，或者上一区域对应的爆震边界点火角。

可选的，在所述的点火角控制方法中，在所述发动机第一次点火所在的区域中，以基础辛烷值油品的爆震边界点火角进行点火，并根据所述发动机的爆震情况识别出油品辛烷值。

可选的，在所述的点火角控制方法中，所述发动机未出现爆震，则所述油品辛烷值为高，在步骤S3中，将点火角以固定步长提前，直至所述点火角达到所在区域对应的爆震边界点火角。

可选的，在所述的点火角控制方法中，所述发动机出现爆震，且爆震的平均推迟点火角超过设定的平均推迟点火角阈值下限，则所述油品辛烷值为低，在步骤S3中，将点火角以固定步长推迟，直至所述点火角达到所在区域对应的爆震边界点火角。

可选的，在所述的点火角控制方法中，所述发动机出现爆震，且爆震的平均推迟点火角未超过设定的平均推迟点火角阈值下限，则所述油品辛烷值为基础。

可选的，在所述的点火角控制方法中，在步骤S3之后还包括储存所在区域进行点火角补偿后的点火角补偿值。

可选的，在所述的点火角控制方法中，所述发动机所在的区域发生变化时，下一区域以上一区域进行点火角补偿后的点火角补偿值进行预控，并根据预控后的发动机的爆震情况进行所述下一区域的点火角补偿。

可选的，在所述的点火角控制方法中，所述下一区域以所述上一区域进行点火角补偿后的点火角补偿值进行预控的方法包括：所述下一区域以所述上一区域对应的爆震边界点火角进行点火。

可选的，在所述的点火角控制方法中，所述预控后的发动机未出现爆震，则将所述下一区域的点火角以固定步长提前，直至所述下一区域的点火角达到下一区域对应的爆震边界点火角；所述预控后的发动机出现爆震，则将点火角以固定步长推迟，直至所述下一区域的点火角达到所述下一区域对应的爆震边界点火角。

为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明还提供了一种点火角控制装置，包括：爆震检测单元、判断单元以及控制单元，其中，所述爆震检测单元用于检测当前工况下的发动机的状态并输出信号；所述判断单元用于接收所述爆震测量单元的信号，并用于判断发动机是否存在爆震；所述控制单元用于根据判断单元的结果进行点火角补偿。

综上所述，本发明提供的点火角控制方法，通过发动机的爆震情况可以反应出油品的抗爆性，进而识别出油品辛烷值，即可以实现对油品的识别，而且根据所述油品辛烷值进行点火角补偿，可以避免由于持续爆震造成的发动机本体和催化器损坏，也可以提高燃油经济性以及改善排放。

附图说明

图1是本发明一实施例中的油品辛烷值与点火角的关系示意图；

图2是本发明一实施例中的高辛烷值油品的点火角变化示意图；

图3是本发明一实施例中的低辛烷值油品的点火角变化示意图；

图4是本发明一实施例中的根据工况进行区域划分的示意图；

图5是本发明一实施例中的不同辛烷值油品点火角补偿计算流程图；

图6是本发明一实施例中的高辛烷值油品点火角预控示意图；

图7是本发明一实施例中的低辛烷值油品点火角预控示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的点火角控制方法及其控制装置作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。本文中“和/或”的含义是二选一或二者兼具。

发动机(燃油机)工作时，点火时刻对发动机的工作性能有很大的影响。点火就是活塞到达压缩上止点之前火花塞跳火，点燃燃烧室内的可燃混合气。从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，这段时间内曲轴转过的角度称为点火角。能使发动机获得最佳动力性、经济性和最佳排放时的点火角称为最佳点火角。而气缸内混合气燃烧有一定的速度，即火花塞跳火到气缸内的可燃混合气完全燃烧时需要一定时间，但是由于发动机的转速很高，在这样短的时间内曲轴却可以转过很大的角度。若恰好在活塞到达上止点时点火，混合气开始燃烧时，活塞已经开始向下运动，导致发动机的功率下降，因此需要通过提前点火保证可燃混合气产生的能量能够有效的利用，提高发动机的输出功率。所以适当点火提前角，可使发动机每循环所做的机械功最多，而点火角过大，易爆燃，点火角过小，排气温度升高，功率降低。

而辛烷值是表示火花点火式发动机燃料的抗爆性能好坏的一项重要指标，其对提高燃油机的燃油经济性能有重要意义。燃油在气缸中爆震燃烧时会使气缸温度剧升，燃油燃烧不完全，机器强烈震动，从而使输出功率下降，机件受损。而每个批次和每个加油站的燃油的辛烷值存在不同，若燃油辛烷值较发动机标定所使用的基础燃油辛烷值低，车辆在行使过程中，可能会持续的爆震，点火角推迟较大，排温过高，最终导致发动机本体和催化器损坏；若燃油辛烷值较发动机标定所使用的基础燃油辛烷值高，由于实际添加的辛烷值高，燃油抗爆性好，点火角应该可以适当提前，使得发动机工作在爆震边缘，更好地体现发动机的动力性和燃油经济性。参阅图1，其中A为高辛烷值油品的爆震边界点火角；B为基础辛烷值油品的爆震边界点火角；C为低辛烷值油品的爆震边界点火角。可以得到，所述油品辛烷值越高，燃油的爆震边界点火角越大，越不容易出现爆震，其抗暴性更好。

为了识别油品辛烷值以及避免由于持续爆震造成发动机本体和催化器损坏，本发明提供了一种点火角控制方法。

所述点火角控制方法包括：

步骤S1：根据发动机的转速和负荷将所述发动机的运行工况划分成至少一个区域，所述发动机燃用一辛烷值油品；

步骤S2：在每一区域以设定的点火角进行点火，并检测所述发动机的爆震情况；

步骤S3：根据所述发动机的爆震情况进行点火角补偿，以使所述点火角达到所在区域对应的爆震边界点火角。

本发明的原理主要是：依据不同燃油的辛烷值对发动机的爆震倾向不同。在步骤S2中，加入燃油之后，在所述发动机第一次点火所在的区域中，以设定的点火角进行点火，通过发动机的爆震情况反应出油品的抗爆性，进而识别出油品辛烷值。所述设定的点火角可以为基础辛烷值油品的点火角，进一步可以为基础辛烷值油品的爆震边界点火角(厂家提供)，若所述发动机未出现爆震，则该燃油的所述油品辛烷值为高(即该燃油为高辛烷值油品)；若所述发动机出现爆震，且爆震的平均推迟点火角超过设定的平均推迟点火角阈值下限，则该燃油的所述油品辛烷值为低(即该燃油为低辛烷值油品)；若所述发动机出现爆震，且爆震的平均推迟点火角未超过设定的平均推迟点火角阈值下限，则该燃油的所述油品辛烷值为基础(即该燃油为基础辛烷值油品)。因此，通过上述方法能够在一定程度上进行油品的识别，然后根据识别出的油品进行点火角的调整。

参阅图2，若新加入的燃油的油品辛烷值为高，则在步骤S3中，将点火角以固定步长提前，直至所述点火角达到新燃油在所在区域对应的爆震边界点火角，所述固定步长是根据点火角的计算精度进行设定的，例如点火角的步长为0.75。图2中A₁为在工况1(第一区域)下的高辛烷值油品的爆震边界点火角，B₁为在工况1下的基础辛烷值油品的爆震边界点火角；A₂为在工况2(第二区域)下的高辛烷值油品的爆震边界点火角，B₂为在工况2下的基础辛烷值油品的爆震边界点火角。参阅图3，若新加入的燃油的油品辛烷值为低，则在步骤S3中，将点火角以固定步长推迟，直至所述点火角达到新燃油在所在区域对应的爆震边界的点火角，图3中的C₁为在工况1下的低辛烷值油品的爆震边界点火角；D₁为设定的在工况1下的爆震平均推迟点火角阈值下限；其中C₂为在工况2下的低辛烷值油品的爆震边界点火角；D₂为设定的在工况2下的爆震平均推迟点火角阈值下限。当使用高辛烷值油品时，通过上述方法进行点火角的补偿，可以使得发动机的动力性和燃油经济性提高；当使用低辛烷值油品时，通过上述方法进行点火角的补偿，可以避免由于持续爆震发动机本体和催化器损坏。

在发动机运行过程中，根据发动机转速和负荷等将工况划分成若干区域(所述区域数至少为1个)，针对每一区域，辛烷值引起的补偿点火角存在差异，区域划分的多少直接影响到点火角补偿的精度，同时又会增加发动机控制器数据匹配的工作量。在实际区域划分中，可能会存在跨区域的现象。例如，参阅图4，根据发动机转速和负荷等将工况划分成6个区域(所述发动机转速和负荷沿图4中的箭头方向逐渐增大)，分别为第一区域1、第二第二区域、第三区域3、第四区域4、第五区域5和第六区域6，每一区域对应一工况，不同工况下，发动机的转速和/或负荷不同。

参阅图2和图3可以看出，发动机负荷从工况1(第一区域)变化到工况2(第二区域)的过程中，若不采取预控的方式，点火角变化到新油品的爆震边界存在一个较长的时间，在这个过程中可能存在一定的动力损失，尤其在使用较低辛烷值油品的负荷增大的过程中，存在较强的爆震，影响驾驶感受。

为此，当发动机运行工况从一个区域变到另一个区域的过程中，需要对跨区域部分的低辛烷值点火角或高辛烷值点火角进行预控。

因此，所述发动机所处的区域发生变化时，下一区域以上一区域进行点火角补偿后的点火角补偿值进行预控，并根据预控后的发动机的爆震情况进行所述下一区域的点火角补偿。所述下一区域以所述上一区域进行点火角补偿后的点火角补偿值进行预控的方法包括：所述下一区域以所述上一区域对应的爆震边界点火角进行点火。

所述发动机所处的工况由上一区域变化到下一区域时，在对所述点火角进行预控之前，还包括储存上一区域进行第一次点火角补偿后的点火角补偿值，且基于上一区域的点火角补偿值对点火角进行预控。若所述预控后的发动机未出现爆震，则将下一区域的点火角以固定步长提前，直至所述点火角达到下一区域对应的爆震边界点火角；若所述预控后的发动机出现爆震，则将点火角以固定步长推迟，直至所述点火角达到下一区域对应的爆震边界点火角。且在所述点火角达到下一区域对应的爆震边界点火角之后，还包括储存在下一区域进行点火角补偿后的的点火角补偿值。

例如，参阅图5，将发动机的运行工况划分成两个区域：第一区域(工况1)和第二区域(工况2)，所述点火角的控制方法的具体步骤如下：

首先，当发动机处于工况1，且稳定一段时间，若所述发动机未发生爆震时，则识别出油品辛烷值为高，即燃油为高辛烷值油品；若所述发动机发生爆震，则识别出油品辛烷值为低或者基础，即燃油为低辛烷值油品或者基础辛烷值油品。

其次，当所述发动机未发生爆震，即识别为高辛烷值油品时，点火角以固定步长提前，进一步识别是否存在爆震，直至轻微爆震发生(即点火角提前至工况1对应的爆震边界)，并对工况1对应的高辛烷值点火角补偿值进行存储；当发动机运行至工况2时，引用工况1对应的高辛烷值点火角补偿值进行预控，若所述发动机发生爆震，则以一定的步长推迟点火角，直至爆震消失；若所述发动机无爆震发生，则点火角以一定的步长提前，直至轻微爆震发生(即点火角提前至工况2对应的爆震边界)；同时对工况2的高辛烷值点火角补偿进行存储。

当所述发动机发生爆震时，通过推迟点火角降低爆震倾向；同时计算该工况的爆震平均推迟点火角，所述爆震平均推迟点火角的计算方法为采用ECU对每个气缸的爆震信号进行识别，并得到每个气缸的点火角推迟，然后计算所有气缸的平均点火角即可；当爆震点火角推迟后，还存在持续爆震，且该工况的爆震平均推迟点火角超过设定的工况1的爆震平均推迟点火角阈值的下限(厂家提供)，则识别为低辛烷值油品，否则为基础辛烷值油品；低辛烷值油品识别后，通过以固定的步长对工况1的点火角进行推迟补偿，直至爆震消除(即点火角推迟至工况1对应的爆震边界)，同时存储工况1的低辛烷值点火角补偿值；当发动机运行工况发生变化至工况2，基于工况1的低辛烷值点火角补偿值对工况2进行预控；若所述发动机未发生持续爆震，则以固定的步长对工况2的点火角进行提前补偿，直至工况2发生轻微爆震，存储工况2的低辛烷值点火角补偿值；若工况1进入工况2进行预控后，所述发动机存在持续爆震，则以固定的步长对工况2的点火角进行推迟补偿，直至工况2爆震消除(即点火角推迟至工况2对应的爆震边界)，存储工况2的低辛烷值点火角补偿值。

参阅图6和图7，为高辛烷值油品和低辛烷值油品的点火角预控示意图，与图2和图3相比可以发现，在使用跨区预控策略后，点火角可以快速达到相应油品辛烷值所对应的爆震边界点火角。因此，在工况改变的情况下，采用点火角的预控可以进一步提高燃油经济性以及改善排放，而且也减少了由于持续爆震造成的发动机本体和催化器损坏。

本发明还提供了一种点火角控制装置，包括：爆震检测单元、判断单元以及控制单元，其中，所述爆震检测单元用于检测当前工况下的发动机的状态并输出信号，例如发动机本体安装的爆震传感器；所述判断单元用于接收所述爆震测量单元的信号，并用于判断发动机是否存在爆震，例如发动机控制器；所述控制单元用于根据判断单元的结果进行点火角的补偿。而且，所述控制单元还可以存储根据所述发动机的转速和负荷将所述发动机的运行工况划分成的区域。即可以借助发动机本体安装的爆震传感器，以及发动机控制器识别爆震传感器的信号，来判断是否存在爆震。因此，所述点火角控制装置用于点火角的控制，可以不依赖油品的指标，只需基于传统的爆震检测方法即可，匹配简单，普适性强。

采用点火角控制装置可以实现本发明提供的所述点火角控制方法，来实现对油品的识别，避免由于持续爆震造成的发动机本体和催化器损坏，以及提高燃油经济性以及改善排放。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种点火角控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1：根据发动机的转速和负荷将所述发动机的运行工况划分成至少一个区域，所述发动机燃用一辛烷值油品；

步骤S2：在每一区域以设定的点火角进行点火，并检测所述发动机的爆震情况；

步骤S3：根据所述发动机的爆震情况进行点火角补偿，以使所述点火角达到所在区域对应的爆震边界点火角；

所述设定的点火角包括基础辛烷值油品的爆震边界点火角，或者上一区域对应的爆震边界点火角。

2.如权利要求1所述的点火角控制方法，其特征在于，在所述发动机第一次点火所在的区域中，以基础辛烷值油品的爆震边界点火角进行点火，并根据所述发动机的爆震情况识别出油品辛烷值。

3.如权利要求2所述的点火角控制方法，其特征在于，所述发动机未出现爆震，则所述油品辛烷值为高，在步骤S3中，将点火角以固定步长提前，直至所述点火角达到所在区域对应的爆震边界点火角。

4.如权利要求2所述的点火角控制方法，其特征在于，所述发动机出现爆震，且爆震的平均推迟点火角超过设定的平均推迟点火角阈值下限，则所述油品辛烷值为低，在步骤S3中，将点火角以固定步长推迟，直至所述点火角达到所在区域对应的爆震边界点火角。

5.如权利要求2所述的点火角控制方法，其特征在于，所述发动机出现爆震，且爆震的平均推迟点火角未超过设定的平均推迟点火角阈值下限，则所述油品辛烷值为基础。

6.如权利要求1所述的点火角控制方法，其特征在于，在步骤S3之后还包括储存所在区域进行点火角补偿后的点火角补偿值。

7.如权利要求6所述的点火角控制方法，其特征在于，所述发动机所在的区域发生变化时，下一区域以上一区域进行点火角补偿后的点火角补偿值进行预控，并根据预控后的发动机的爆震情况进行所述下一区域的点火角补偿。

8.如权利要求7所述的点火角控制方法，其特征在于，所述下一区域以所述上一区域进行点火角补偿后的点火角补偿值进行预控的方法包括：所述下一区域以所述上一区域对应的爆震边界点火角进行点火。

9.如权利要求7所述的点火角控制方法，其特征在于，所述预控后的发动机未出现爆震，则将所述下一区域的点火角以固定步长提前，直至所述下一区域的点火角达到下一区域对应的爆震边界点火角；所述预控后的发动机出现爆震，则将点火角以固定步长推迟，直至所述下一区域的点火角达到所述下一区域对应的爆震边界点火角。

10.一种点火角控制装置，其特征在于，包括：爆震检测单元、判断单元以及控制单元，其中，所述爆震检测单元用于检测当前工况下的发动机的状态并输出信号；所述判断单元用于接收所述爆震测量单元的信号，并用于判断发动机是否存在爆震；所述控制单元用于根据判断单元的结果进行点火角补偿。

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