CN113323758A - 预防发动机早燃的控制系统及控制方法 - Google Patents

预防发动机早燃的控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种预防发动机早燃的控制系统及控制方法。进气温度检测单元获取发动机进气温度。存储单元存储预先设置的易发生早燃的工况。判定单元在发动机进气温度超过第一阈值时判定发动机是否工作在易发生早燃的工况。控制模块在所述判定单元判定为发动机工作在易发生早燃的工况时激活早燃抑制功能,以防止早燃发生。根据本发明,能够在识别到发动机工作在易发生早燃的工况时提前采取抑制早燃的措施,从而防止早燃发生。

Description

预防发动机早燃的控制系统及控制方法
技术领域
本发明属于汽车领域,具体来说涉及一种预防发动机早燃的控制系统及控制方法。
背景技术
对于采用火花塞对燃料和空气的混合气进行点燃的汽油发动机来说,为了保证发动机的正常工作性能以及排放性能,确保发动机的各缸之间的点火顺序以及各缸的点火时机正确是非常重要的。但是,即使在保证正确的点火时机的情况下,混合气仍然可能在火花塞点火之前燃烧,这种现象被称为“早燃”。
引起早燃的原因很多。例如,在发动机大负荷运行情况下火花塞、排气门、活塞或者燃烧室内其他部分的凸出部受热而形成温度较高的引燃点,或者机油进入燃烧室而诱发早燃。此外,随着排放法规的规定日益严格,增压发动机大量使用,缸内压力的升高也加剧了早燃发生的可能性。早燃会使发动机性能下降、发生爆震,甚至可能损坏发动机零部件。
为了降低早燃的影响,可以从结构设计上进行优化,例如优化进气系统结构、优化燃烧室结构、选用耐热性更高的材料等;也可以从发动机控制上进行改进。相对而言,从发动机控制的角度进行改进不需要大幅更改发动机的结构,更容易实施。
例如,专利文献CN109185004A公开了一种发动机的点火装置和方法,其中使用爆震传感器、缸内温度传感器、缸内压力传感器来检测发动机的抖动度以及气缸内的温度和压力,结合实际工况计算得到早燃度值,并相应地对发动机的点火角和空燃比进行调整,达到抑制早燃的目的。该专利文献的技术是采用传统的爆震传感器进行检测,当检测到发动机抖动时实际上已经发生了早燃。因此,该技术只能在确认发生早燃之后采取空燃比加浓或点火角调整等应对措施,以避免再次发生早燃,而无法在易发生早燃的工况提前进行抑制。
发明内容
本发明是鉴于现有技术中的以上技术问题而做出的。本发明的发明人认识到,发动机早燃通常发生在进气温度较高且发动机负荷较大的工况。基于这一认识,本发明提出下述的技术方案,使得能够在易发生早燃的工况提前做出抑制早燃的措施。
本发明的第一方面涉及一种预防发动机早燃的控制系统,该控制系统包括:进气温度检测单元,用于获取发动机进气温度;存储单元,用于存储预先设置的易发生早燃的工况;判定单元,配置成在发动机进气温度超过第一阈值时判定发动机是否工作在易发生早燃的工况;和控制模块,配置成在所述判定单元判定为发动机工作在易发生早燃的工况时激活早燃抑制功能,以防止早燃发生。
根据一种实施方式,该控制系统还包括:发动机转速检测单元,用于获取当前的发动机转速;和发动机负荷检测单元,用于获取当前的发动机负荷。所述判定单元基于发动机转速和发动机负荷来判定发动机是否工作在易发生早燃的工况。
根据一种实施方式,所述发动机负荷检测单元包括设置在进气管路上的空气流量计或设置在进气歧管上的进气压力传感器。
根据一种实施方式,所述进气温度检测单元包括设置在进气管路或进气歧管上的温度传感器。
根据一种实施方式,所述控制模块包括用于设定发动机的目标空燃比的空燃比设定单元,当所述判定单元判定为发动机工作在易发生早燃的工况时,所述空燃比设定单元将目标空燃比向浓侧修正。
根据一种实施方式,所述控制模块还包括燃料喷射控制单元,所述燃料喷射控制单元配置成基于发动机的实际空燃比与目标空燃比之间的差值调整燃料喷射装置的燃料喷射量,以实现所设定的目标空燃比。
根据一种实施方式,当由所述进气温度检测单元获取的发动机进气温度低于比所述第一阈值小的第二阈值时,所述控制模块关闭早燃抑制功能。
本发明的第二方面涉及一种预防发动机早燃的控制方法,该控制方法包括:获取发动机进气温度、发动机转速以及发动机负荷;当所获取的发动机进气温度超过第一阈值时,基于所获取的发动机转速和发动机负荷来判定发动机是否工作在易发生早燃的工况;当判定为发动机工作在易发生早燃的工况时,激活早燃抑制功能,以防止早燃发生。
根据一种实施方式,通过控制燃料喷射装置的燃料喷射量以对混合气进行加浓来防止早燃发生。
根据一种实施方式,当所获取的发动机进气温度低于比所述第一阈值小的第二阈值时,关闭早燃抑制功能。
本发明根据发动机的特性预先标定出易发生早燃的工况,结合发动机进气温度来判定发动机是否工作在易发生早燃的工况,在判定为发动机工作在易发生早燃的工况时激活早燃抑制功能,从而能够在早燃实际发生前抑制早燃。本发明无需借助于设置在气缸处的爆震传感器、缸内温度传感器和缸内压力传感器等,能够以较低的成本实施。
附图说明
图1示出了根据本发明一个实施例的预防发动机早燃的控制系统的示意性框图。
图2示出了根据本发明一个实施例的预防发动机早燃的控制方法的示意性流程图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明的示例性实施方式。需要说明的是,附图仅是示意性的,且仅示出为了阐明本发明而必需的那些部分,其他部分则被省略或仅仅提及。除附图中所示出的构成部分或处理步骤外,本发明的控制系统和控制方法还可以包括其他构成部分或处理步骤。
首先参见图1,示出了根据本发明一个实施例的预防发动机早燃的控制系统的示意性框图。根据该实施例的预防发动机早燃的控制系统主要包括检测模块、电子控制单元ECU和执行模块。
检测模块用于检测发动机的运行参数。具体而言,在所示的实施例中,检测模块包括进气温度检测单元1、发动机转速检测单元2、发动机负荷检测单元3和空燃比检测单元4。
进气温度检测单元1用于获取发动机进气温度,即进入发动机气缸内的空气的温度。进气温度检测单元1可包括感测部和计算模型部两部分。作为示例,感测部通常使用布置在发动机进气歧管上的温度传感器,也可以使用布置在发动机进气管路的其他部分上的温度传感器。计算模型部基于上述温度传感器的测量值,结合预置在ECU内的物理模型来计算发动机进气温度。
发动机转速检测单元2用于获取当前的发动机转速。发动机转速检测单元2可包括感测部和计算模型部两部分。作为示例,感测部通常布置在发动机飞轮外壳上,将飞轮信号盘的变化转换为电信号。计算模型部将获取的电信号转换为发动机转速信号。
发动机负荷检测单元3用于获取当前的发动机负荷。发动机负荷检测单元3可包括感测部和计算模型部两部分。作为示例,感测部可以使用布置在进气管路上的空气流量计,或布置在进气歧管上的空气压力传感器。计算模型部基于上述空气流量计或空气压力传感器采集的信号,结合预置在ECU内的物理模型来计算发动机负荷。
空燃比检测单元4用于获取发动机当前的空燃比。空燃比检测单元4可包括感测部和计算模型部两部分。作为示例,感测部通常布置在发动机的排气歧管下游,将发动机燃烧废气中的氧浓度转换为电信号。计算模型部将传感器输出的电信号转换为空燃比信号。
电子控制单元ECU对由检测模块获取的发动机运行参数进行处理,并且输出控制信号。具体而言,在所示的实施例中,电子控制单元ECU包括存储单元5、判定单元6、空燃比设定单元7和燃料喷射控制单元8。
存储单元5用于存储预先设置的发动机易发生早燃的工况。作为示例,易发生早燃的工况是基于发动机进气温度、发动机转速以及发动机负荷的特定组合,在此工况下,发动机发生早燃的可能性明显高于其他工况。对于不同型号的发动机,易发生早燃的工况可根据发动机的特性通过实验等预先标定出。
判定单元6基于由检测模块获取的发动机运行参数和存储在存储单元5中的易发生早燃的工况来判定发动机是否工作在易发生早燃的工况。在本发明的实施例中,仅当由进气温度检测单元1获取的发动机进气温度超过预先设定的第一阈值时,才进行这种判定。这是因为,当发动机进气温度低时,早燃发生的概率较低,且影响较小,应该优先保证发动机性能。预先设定的第一阈值也可存储在存储单元5中。作为示例,第一阈值可以设定为约50℃。
空燃比设定单元7用于设定发动机的目标空燃比。一方面,空燃比设定单元7以本领域技术人员公知的方式设置基础目标空燃比。另一方面,当判定单元6判定为发动机工作在易发生早燃的工况时,空燃比设定单元7将目标空燃比从通常情况下的基础目标空燃比向浓侧进行修正,以抑制早燃的发生。
燃料喷射控制单元8用于设定燃料喷射量和喷射正时。在本实施例中,燃料喷射控制单元8基于由空燃比检测单元4获取的实际空燃比与由空燃比设定单元7设定的目标空燃比之间的差值来调整燃料喷射量,以实现所设定的目标空燃比。
执行模块包括燃料喷射装置9和点火装置10。燃料喷射装置9以由燃料喷射控制单元8设定的燃料喷射量和喷射正时进行燃料喷射。点火装置10按照电子控制单元ECU设定的点火角/点火正时对气缸内的混合气进行点火。
在本实施例中,空燃比设定单元7和燃料喷射控制单元8一起相当于当发动机工作在易发生早燃的工况时激活早燃抑制功能的控制模块,其通过对混合气进行加浓来防止早燃发生。另外,当由进气温度检测单元1获取的发动机进气温度低于预先设定的第二阈值时,该控制模块关闭早燃抑制功能。预先设定的第二阈值也可存储在存储单元5中。第二阈值可以低于第一阈值,例如,可以设定为约42℃。
需要说明的,上述关于预防发动机早燃的控制系统的功能模块的划分仅仅是示意性的示例。本领域技术人员能够理解,对于各功能模块而言,其在物理实体上并非具有唯一的划分方式,只要能够执行相应的功能,即可认为是相应的模块。
以上已经结合图1对本发明的预防发动机早燃的控制系统的实施例做了详细的说明。下面结合图2说明根据本发明一个实施例的预防发动机早燃的控制方法。图2示出了该实施例中的由电子控制单元ECU执行的早燃抑制处理的流程图。
首先,在步骤S1中,当发动机处于运行状态时,ECU读取由进气温度检测单元1获取的发动机进气温度、由发动机转速检测单元2获取的当前发动机转速和由发动机负荷检测单元3获取的当前发动机负荷。
然后,在步骤S2中,ECU的判定单元6判定由进气温度检测单元1获取的发动机进气温度是否超过第一阈值。该第一阈值是预先设定的早燃抑制功能激活温度阈值,例如为约50℃。如果判定为发动机进气温度没有超过第一阈值,则ECU在不激活早燃抑制功能的情况下终止本次处理。
如果在步骤S2中判定为发动机进气温度超过第一阈值,则处理转至步骤S3。在该步骤S3中,ECU的判定单元6根据由发动机转速检测单元2获取的发动机转速和由发动机负荷检测单元3获取的发动机负荷,判定发动机是否工作在预先标定且存储在存储单元5中的易发生早燃的工况。如果判定单元6判定为发动机不是工作在易发生早燃的工况,则ECU在不激活早燃抑制功能的情况下终止本次处理。
如果在步骤S3中判定单元6判定为发动机工作在易发生早燃的工况,则ECU激活早燃抑制功能。具体而言,在步骤S4中,空燃比设定单元7将目标空燃比从通常情况下的基础目标空燃比向浓侧进行修正,燃料喷射控制单元8基于由空燃比检测单元4获取的实际空燃比与由空燃比设定单元7修正的目标空燃比之间的差值来调整燃料喷射量,燃料喷射装置9以由燃料喷射控制单元8调整后的燃料喷射量进行燃料喷射,由此对混合气进行加浓,以抑制早燃的发生。
随后,在步骤S5中,ECU的判定单元6判定由进气温度检测单元1获取的发动机进气温度是否低于第二阈值。该第二阈值是预先设定的早燃抑制功能关闭温度阈值,例如为约42℃。如果判定为发动机进气温度不低于第二阈值,则处理返回至步骤S3,继续由判定单元6判定发动机是否工作在易发生早燃的工况。
如果在步骤S5中判定为发动机进气温度低于第二阈值,则处理进行至步骤S6,ECU关闭早燃抑制功能,随后终止本次处理。
可以理解的是,本发明的上述实施例仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施例,本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进。本发明的保护范围仅由所附权利要求书的语言表述的含义及其等同含义所限定。

Claims (10)

1.一种预防发动机早燃的控制系统,其特征在于包括:
进气温度检测单元,用于获取发动机进气温度;
存储单元,用于存储预先设置的易发生早燃的工况;
判定单元,配置成在发动机进气温度超过第一阈值时判定发动机是否工作在易发生早燃的工况;和
控制模块,配置成在所述判定单元判定为发动机工作在易发生早燃的工况时激活早燃抑制功能,以防止早燃发生。
2.根据权利要求1所述的预防发动机早燃的控制系统,其特征在于还包括:
发动机转速检测单元,用于获取当前的发动机转速;和
发动机负荷检测单元,用于获取当前的发动机负荷,
其中,所述判定单元基于发动机转速和发动机负荷来判定发动机是否工作在易发生早燃的工况。
3.根据权利要求2所述的预防发动机早燃的控制系统,其特征在于,所述发动机负荷检测单元包括设置在进气管路上的空气流量计或设置在进气歧管上的进气压力传感器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的预防发动机早燃的控制系统,其特征在于,所述进气温度检测单元包括设置在进气管路或进气歧管上的温度传感器。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的预防发动机早燃的控制系统,其特征在于,所述控制模块包括用于设定发动机的目标空燃比的空燃比设定单元,当所述判定单元判定为发动机工作在易发生早燃的工况时,所述空燃比设定单元将目标空燃比向浓侧修正。
6.根据权利要求5所述的预防发动机早燃的控制系统,其特征在于,所述控制模块还包括燃料喷射控制单元,所述燃料喷射控制单元配置成基于发动机的实际空燃比与目标空燃比之间的差值调整燃料喷射装置的燃料喷射量,以实现所设定的目标空燃比。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的预防发动机早燃的控制系统,其特征在于,当由所述进气温度检测单元获取的发动机进气温度低于比所述第一阈值小的第二阈值时,所述控制模块关闭早燃抑制功能。
8.一种预防发动机早燃的控制方法,其特征在于包括以下步骤:
获取发动机进气温度、发动机转速以及发动机负荷;
当所获取的发动机进气温度超过第一阈值时,基于所获取的发动机转速和发动机负荷来判定发动机是否工作在易发生早燃的工况;
当判定为发动机工作在易发生早燃的工况时,激活早燃抑制功能,以防止早燃发生。
9.根据权利要求8所述的预防发动机早燃的控制方法,其特征在于,通过控制燃料喷射装置的燃料喷射量以对混合气进行加浓来防止早燃发生。
10.根据权利要求8或9所述的预防发动机早燃的控制方法,其特征在于,当所获取的发动机进气温度低于比所述第一阈值小的第二阈值时,关闭早燃抑制功能。
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