CN113279865A - 发动机的控制方法及其控制器和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种发动机的控制方法及其控制器和车辆，控制方法包括步骤：比较发动机的当前排气温度与预设排温阈值；根据当前排气温度大于预设排温阈值判定发动机出现排温高故障；获取发动机的排气中的当前燃气含量，并根据当前燃气含量判定排温高故障由轻微失火或轻微爆震原因引起；其中，预设排温阈值低于发动机设定的引起失火或爆震的排温超上限值。根据本发明提供的发动机的控制方法，通过设置低于排温超上限值的预设排温阈值，从而可以及时察觉发动机的排温高故障，并根据排气中的当前燃气含量判断出排温高故障由轻微失火或轻微爆震原因引起，以此为发动机的后续控制策略提供数据参考。

Description

发动机的控制方法及其控制器和车辆
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种发动机的控制方法及其控制器和车辆。
背景技术
本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
现有发动机的失火和爆震模型在标定过程中为防误报，不能及时报出轻微失火和轻微爆震故障，市场验证也发现，某些车辆未报失火与爆震故障，硬件检查完好，但排温接近上限，未能及时修正发动机的运行参数。
排温超上限故障只有一个限值，在温度低于限值(850℃)时，不改变发动机的运行参数，诊断过程单一，例如，某些天然气车辆在大负荷且未报出失火故障和爆震故障的前提下，会出现排温超上限、动力不足、放炮等状况，而且现有的发动机不能判定排温高是失火导致还是爆震导致的。
发明内容
本发明提供了一种发动机的控制方法，目的是至少解决非硬件导致的微小失火、微小爆震等技术问题，该目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的第一方面提供了一种发动机的控制方法，控制方法包括步骤：比较发动机的当前排气温度与预设排温阈值；根据当前排气温度大于预设排温阈值判定发动机出现排温高故障；获取发动机的排气中的当前燃气含量，并根据当前燃气含量判定排温高故障由轻微失火或轻微爆震原因引起；其中，预设排温阈值低于发动机设定的引起失火或爆震的排温超上限值。
根据本发明提供的发动机的控制方法，通过设置低于排温超上限值的预设排温阈值，从而可以及时察觉发动机的排温高故障，并根据排气中的当前燃气含量判断出排温高故障由轻微失火或轻微爆震原因引起，以此为发动机的后续控制策略提供数据参考。
进一步地，根据当前排气温度大于预设排温阈值判定发动机出现排温高故障包括：根据当前排气温度大于预设排温阈值且持续时间大于等于第一预设时间，则判定发动机出现排温高故障；根据当前排气温度大于预设排温阈值且持续时间小于第一预设时间，则不判定发动机出现排温高故障，并将持续时间清零。
进一步地，获取发动机的排气中的当前燃气含量，并根据当前燃气含量判定排温高故障由轻微失火或轻微爆震原因引起包括：根据当前燃气含量大于等于预设燃气含量，则判定排温高故障由轻微失火原因引起，并通过减小EGR率以及增大点火角的方式执行修正操作；根据当前燃气含量小于预设燃气含量，则判定排温高故障由轻微爆震原因引起，并通过增加EGR率以及减小点火角的方式执行修正操作。
进一步地，获取发动机的排气中的当前燃气含量，并根据当前燃气含量判定排温高故障由轻微失火或轻微爆震原因引起后还包括：累计持续时间，并比较持续时间与第二预设时间；根据持续时间大于第二预设时间，则判定修正操作失败；根据持续时间小于等于第二预设时间，则判定修正操作成功。
进一步地，发动机的控制方法还包括：预设发动机处于不同工况下的预设排温阈值图表和预设时间图表。
进一步地，根据持续时间大于第二预设时间，则判定修正操作失败后包括：根据修正操作失败，生成排温高故障警报，并对发动机进行限扭。
进一步地，比较发动机的当前排气温度与预设排温阈值前还包括：根据发动机的当前排气温度大于等于排温超上限值，获取当前燃气含量，并根据当前燃气含量生成发动机的爆震或失火故障警报，并对发动机进行限扭。
本发明的第二方面提供了一种发动机的控制器，控制器包括发动机的控制装置和计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有控制指令，控制装置通过执行控制指令来实现根据本发明的第一方面的发动机的控制方法，控制装置包括：比较模块，用于比较发动机的当前排气温度与预设排温阈值；判定模块，用于根据当前排气温度大于预设排温阈值判定发动机出现排温高故障；判定模块还用于获取发动机的排气中的当前燃气含量，并根据当前燃气含量判定排温高故障由轻微失火或轻微爆震原因引起；其中，预设排温阈值低于发动机设定的引起失火或爆震的排温超上限值。
本发明的第三方面提供了一种车辆，车辆包括发动机，发动机设置有检测排气中燃气含量的燃气传感器；根据本发明的第二方面的发动机的控制器。
进一步地，车辆还包括EGR冷却器，燃气传感器设置于EGR冷却器的下游。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明一个实施例的发动机的控制方法的流程示意图；
图2为本发明另一个实施例的发动机的控制方法的流程示意图；
图3为本发明一个实施例的发动机系统的结构示意图。
其中，附图标记：
1、空气系统；2、燃气系统；3、EGR控制系统；4、混合器；5、气缸；6、排温传感器；7、增压器；8、三元催化器；9、EGR冷却器；10、点火系统；11、甲烷传感器。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、元件、部件、和/或它们的组合。
尽管可以在文中使用术语第一、第二等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或比段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”和“第三”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。
为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“上”、“内”、“靠近”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应的进行解释。
如图1所示，本发明的第一方面提供了一种发动机的控制方法，控制方法包括步骤：S10、比较发动机的当前排气温度与预设排温阈值；S20、根据当前排气温度大于预设排温阈值判定发动机出现排温高故障；S30、获取发动机的排气中的当前燃气含量，并根据当前燃气含量判定排温高故障由轻微失火或轻微爆震原因引起，其中，预设排温阈值低于发动机设定的引起失火或爆震的排温超上限值。
根据本发明提供的发动机的控制方法，通过设置低于排温超上限值的预设排温阈值，从而可以及时察觉发动机的排温高故障，并根据排气中的当前燃气含量判断出排温高故障由轻微失火或轻微爆震原因引起，以此为发动机的后续控制策略提供数据参考。
需要说明的是，本发明实施例中的排温超上限值是发动机发生爆震和失火的温度值，预设排温阈值则是低于排温超上限值，例如，发动机出现轻微爆震和轻微失火时会导致排气温度升高至预设排温阈值与排温超上限值之间，另外，排温超上限值和预设排温阈值都是根据不同型号的发动机的具体性能而定，例如，排温超上限值可以设定为850℃，预设排温阈值可以设定为600℃，本发明的实施例中不对排温超上限值和预设排温阈值的具体数值进行限定。
根据本发明提供的发动机的控制方法，步骤S20包括：根据当前排气温度大于预设排温阈值且持续时间大于等于第一预设时间，则判定发动机出现排温高故障；根据当前排气温度大于预设排温阈值且持续时间小于第一预设时间，则不判定发动机出现排温高故障，并将持续时间清零。
在本实施例中，通过设定第一预设时间，可以减少出现瞬时高温的误报现象，以及减少发动机频繁响应排温高故障的现象。具体地，第一预设时间可以设定为10s或15s等，本发明的实施例不对第一预设时间的具体数值进行限定。
根据本发明的实施例，步骤S30后包括：根据当前燃气含量大于等于预设燃气含量，则判定排温高故障由轻微失火原因引起，并通过减小EGR率以及增大点火角的方式执行修正操作；根据当前燃气含量小于预设燃气含量，则判定排温高故障由轻微爆震原因引起，并通过增加EGR率以及减小点火角的方式执行修正操作。
在本实施例中，通过调整EGR率以及点火角能够解决排温高故障下的非正常燃烧现象，优化了排温诊断过程，解决市场上天然气车辆在湿度较大环境下，出现非硬件造成的失火效果，如动力不足、放炮、排温高等问题，以及解决了排温高的源头问题。
具体地，环境湿度较大时，修正点火角或者EGR率，改良燃烧过程，提升动力。利用燃气传感器判定排温高是失火导致还是爆震导致，以及与失火、爆震故障综合判定排温高是硬件损坏导致还是数据不稳造成的。
根据本发明的一个实施例，步骤S30后还包括：累计持续时间，并比较持续时间与第二预设时间；根据持续时间大于第二预设时间，则判定修正操作失败，根据修正操作失败，生成排温高故障警报，并对发动机进行限扭；根据持续时间小于等于第二预设时间，则判定修正操作成功。进一步地，根据本发明的一个实施例，预设发动机处于不同工况下的预设排温阈值图表和预设时间图表。
在本实施例中，通过设置预设排温阈值图表(不同工况对应不同的排温阈值)和预设时间图表曲线(随温度变化)，从而使本发明的实施例不仅增加了处于不同工况下的预设排温阈值图表，以保证发动机在各个工况点的燃烧在最优位置，而且，为防误判，设置了包括第一预设时间和第二预设时间的两个时间限值，并将不同工况下的多个第一预设时间和多个第二预设时间生成预设时间图表，根据发动机对不同温度的忍耐程度，将其中一时间限值设置成一条图表曲线，以此优化了排温高故障的诊断过程。具体地，第二预设时间可以设定为30s或40s等，本发明的实施例不对第二预设时间的具体数值进行限定。
根据本发明的一个实施例，步骤S10前包括：根据发动机的当前排气温度大于等于排温超上限值，获取当前燃气含量，并根据当前燃气含量生成发动机的爆震或失火故障警报，并对发动机进行限扭。
在本实施例中，当前排气温度大于等于排温超上限值，则可确定发动机已经发生爆震或失火故障了，此时发动机会采取一系列的控制措施，如生成发动机的爆震和失火故障警报，并对发动机进行限扭。
图2为本发明另一个实施例的发动机的控制方法的流程示意图，图3为本发明一个实施例的发动机系统的结构示意图；下面结合图2和图3详细介绍本发明的发动机的控制方法的步骤：
发动机怠速启动后，根据后续工况，计算所需空气系统1中的空气充量和EGR控制系统3所需EGR率，利用空燃比得到燃气系统2所需的燃气量；之后，经混合器4混合均匀后，流入气缸5，点火系统10调整点火角，点燃混合气，发动机正常运行。
利用天然气发动机的排温模型，计算得到不同的运行工况，气缸5正常燃烧时的涡前温度。它是由转速和充量组成的基础图表，经过环境温度修正后的预设排温阈值，或者说排温理想值，与排温传感器6测得的当前排气温度(排温测量值)对比，理想状态下两者相差不会太大。
(1)在发动机不报出失火故障和爆震故障的前提下，让不同工况下的当前排气温度(排温测量值)与预设排温阈值(排温理想值)做差，看差值是否超过设定限值(设定限值可通过查图表得出)。当差值低于设定限值，则认为发动机气缸5的燃烧状态良好；当差值高于设定限值，计时器开始计时，超过第一预设时间t1后，则认为发动机气缸5有非正常燃烧现象发生。
(2)利用甲烷传感器11测量尾气中甲烷测量值，考虑到甲烷传感器11不耐高温特性，所以将其安装在EGR冷却器9后。当甲烷测量值大于预设甲烷含量值，则认为排温高是由轻微失火导致；当甲烷测量值小于预设甲烷含量值，则认为排温高是轻微爆震导致。失火时，以设定好的步长减小EGR率，增大点火角；爆震时，增大EGR率，减小点火角。
(3)当前排气温度(排温测量值)与预设排温阈值(排温理想值)之差超过设定限值，相应计时器一直在增加计时；当差值小于设定限值后，计时器停止计时，并清零，且点火角和EGR率再以相同的步长恢复到最初标定值。当计时器未超过第二预设时间t2(根据排气管对不同温度的忍受程度，t2设定成随温度变化的图表曲线)时，则认为修正有效；当计时器超过t2时，则认为修正未能生效，报出排温高故障，限扭，停车检查。
上述实施例中的修正操作策略的前提是发动机不报出失火、爆震等故障。若发动机报出相应故障且限扭时，需停车检查火花塞、点火线圈、气缸5密封、燃气成分等，排除由于硬件损坏导致的失火或爆震。排温升高时，修正点火角和EGR率，排温下来后，恢复原来的运行参数。
上述实施例只是阐述了发动机系统与发明点有关的零部件，并不代表发动机系统中不具备其他的零部件，例如，发动机系统还包括增压器7和三元催化器8等零部件，在此不进行详细阐述。
另外，上述实施例与现有的失火、爆震判定方法综合使用，可以快速高效的发现问题是出在硬件还是由于数据波动导致，并能及时调整运行参数，改良发动机输出性能，提升发动机对环境因素的鲁棒性。
本发明的第二方面提供了一种发动机的控制器，控制器包括发动机的控制装置和计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有控制指令，控制装置通过执行控制指令来实现根据本发明的第一方面的发动机的控制方法，控制装置包括：比较模块，用于比较发动机的当前排气温度与预设排温阈值；判定模块，用于根据当前排气温度大于预设排温阈值判定发动机出现排温高故障；判定模块还用于获取发动机的排气中的当前燃气含量，并根据当前燃气含量判定排温高故障由轻微失火或轻微爆震原因引起；其中，预设排温阈值低于发动机设定的引起失火或爆震的排温超上限值。
本发明实施例的控制器具备本发明第一方面发动机的控制方法的一切技术效果，在此不再进行赘述。
本发明的第三方面提供了一种车辆，车辆包括发动机，发动机设置有检测排气中燃气含量的燃气传感器；根据本发明的第二方面的发动机的控制器。
进一步地，车辆还包括EGR冷却器9，燃气传感器设置于EGR冷却器9的下游。在本实施中，考虑到燃气传感器，如甲烷传感器11不耐高温特性，所以将燃气传感器安装在EGR冷却器9后。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一个(可以是单片机，芯片等)或控制装置(如处理器)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种发动机的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括步骤：
比较所述发动机的当前排气温度与预设排温阈值；
根据所述当前排气温度大于所述预设排温阈值判定所述发动机出现排温高故障；
获取所述发动机的排气中的当前燃气含量，并根据所述当前燃气含量判定所述排温高故障由轻微失火或轻微爆震原因引起；
其中，所述预设排温阈值低于所述发动机设定的引起失火或爆震的排温超上限值。
2.根据权利要求1所述的发动机的控制方法，其特征在于，所述根据所述当前排气温度大于所述预设排温阈值判定所述发动机出现排温高故障包括：
根据所述当前排气温度大于所述预设排温阈值且持续时间大于等于第一预设时间，则判定所述发动机出现所述排温高故障；
根据所述当前排气温度大于所述预设排温阈值且所述持续时间小于所述第一预设时间，则不判定所述发动机出现所述排温高故障，并将所述持续时间清零。
3.根据权利要求2所述的发动机的控制方法，其特征在于，所述获取所述发动机的排气中的当前燃气含量，并根据所述当前燃气含量判定所述排温高故障由轻微失火或轻微爆震原因引起包括：
根据所述当前燃气含量大于等于预设燃气含量，则判定所述排温高故障由轻微失火原因引起，并通过减小EGR率以及增大点火角的方式执行修正操作；
根据所述当前燃气含量小于所述预设燃气含量，则判定所述排温高故障由轻微爆震原因引起，并通过增加EGR率以及减小点火角的方式执行修正操作。
4.根据权利要求3所述的发动机的控制方法，其特征在于，所述获取所述发动机的排气中的当前燃气含量，并根据所述当前燃气含量判定所述排温高故障由轻微失火或轻微爆震原因引起后还包括：
累计所述持续时间，并比较所述持续时间与第二预设时间；
根据所述持续时间大于所述第二预设时间，则判定所述修正操作失败；
根据所述持续时间小于等于所述第二预设时间，则判定所述修正操作成功。
5.根据权利要求4所述的发动机的控制方法，其特征在于，所述发动机的控制方法还包括：
预设所述发动机处于不同工况下的预设排温阈值图表和预设时间图表。
6.根据权利要求4所述的发动机的控制方法，其特征在于，所述根据所述持续时间大于所述第二预设时间，则判定所述修正操作失败后包括：
根据所述修正操作失败，生成所述排温高故障警报，并对所述发动机进行限扭。
7.根据权利要求1所述的发动机的控制方法，其特征在于，所述比较所述发动机的当前排气温度与预设排温阈值前还包括：
根据所述发动机的当前排气温度大于等于所述排温超上限值，获取所述当前燃气含量，并根据所述当前燃气含量生成所述发动机的爆震或失火故障警报，并对所述发动机进行限扭。
8.一种发动机的控制器，其特征在于，所述控制器包括发动机的控制装置和计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有控制指令，所述控制装置通过执行所述控制指令来实现根据权利要求1所述的发动机的控制方法，所述控制装置包括：
比较模块，用于比较所述发动机的当前排气温度与预设排温阈值；
判定模块，用于根据所述当前排气温度大于所述预设排温阈值判定所述发动机出现排温高故障；
所述判定模块还用于获取所述发动机的排气中的当前燃气含量，并根据所述当前燃气含量判定所述排温高故障由轻微失火或轻微爆震原因引起；
其中，所述预设排温阈值低于所述发动机设定的引起失火或爆震的排温超上限值。
9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：
发动机，所述发动机设置有检测排气中燃气含量的燃气传感器；
根据权利要求8所述的发动机的控制器。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述车辆还包括EGR冷却器，所述燃气传感器设置于所述EGR冷却器的下游。
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