发动机燃烧控制方法及相关设备与流程

本技术涉及发动机，更具体地说，本技术涉及一种发动机燃烧控制方法及相关设备。

背景技术：

1、随着汽车节能减排技术的不断发展，涡轮增压汽油发动机因其具有较高的动力性能和燃油经济性，已广泛应用于乘用车及其他机动车辆。与此同时，随着车辆使用场景的不断拓展，发动机需要适应包括高海拔地区在内的复杂环境工况；在高海拔环境下，随着海拔高度升高，大气压力及空气密度逐渐降低，发动机进气条件发生变化，进而对增压系统、egr系统以及发动机燃烧过程产生影响。因此，针对不同海拔工况对发动机燃烧过程进行合理控制，对于保证发动机的动力性、经济性以及运行可靠性具有重要意义。

2、相关技术中，针对发动机高海拔工况的燃烧控制通常采用基于预先标定数据的开环控制方式，或者通过限制发动机输出扭矩、限制增压器开度等方式对发动机进行保护；然而，高海拔环境下发动机进气条件以及增压系统工作状态会随海拔、转速和负荷等运行条件变化，使得预先标定的固定控制参数难以准确反映发动机的实际运行状态；同时，单纯采用限制发动机输出或增压器开度的控制方式，在进行硬件安全保护的同时容易造成发动机动力性能损失，难以兼顾发动机的动力性与运行安全性。也即，相关技术中存在发动机高海拔工况下燃烧控制适应性差、动力性与安全性难以兼顾的技术问题。

技术实现思路

1、在本技术的 技术实现要素： 部分中，对相关技术方案进行了概括性说明，并引入了一系列简化表述的概念，相关内容将在具体实施方式部分中作进一步详细阐述。本发明内容部分不应被理解为对所要求保护的技术方案的关键特征或必要技术特征作出限定，也不用于限定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、本技术提供的发动机燃烧控制方法及相关设备，能够通过开度优化闭环与安全保护闭环相互独立、并行调节egr率和发动机输出扭矩，能够实现高海拔工况下燃烧状态优化与发动机硬件安全保护的协同控制。

3、第一方面，本技术提供一种发动机燃烧控制方法，包括：获取发动机的实时运行参数和当前海拔高度；若所述当前海拔高度大于预设高海拔阈值，则并行执行开度优化闭环控制过程和安全保护闭环控制过程，分别得到目标egr率和目标输出扭矩，其中，所述开度优化闭环控制过程和所述安全保护闭环控制过程相互独立，所述开度优化闭环控制过程是基于所述实时运行参数中的实际增压器开度与目标开度的偏差，对预设基础egr率进行修正以得到所述目标egr率，所述安全保护闭环控制过程是基于所述实时运行参数和预设估算模型确定的涡轮转速估算值与压后温度估算值，对预设基础扭矩进行修正以得到所述目标输出扭矩；将所述目标egr率和所述目标扭矩输出至所述发动机的执行器，以控制所述发动机的燃烧过程。

4、在一些实施方式中，所述开度优化闭环控制过程包括：基于所述实时运行参数中的发动机转速和运行负荷，从预设基础egr率图谱中获取所述预设基础egr率；基于所述当前海拔高度和所述发动机转速，确定目标开度，其中，所述目标开度是所述发动机的增压器的有效开度上限值；获取所述实时运行参数中的实际增压器开度与所述目标开度的开度偏差；将所述开度偏差输入第一比例积分控制器，得到egr率修正量；将所述egr率修正量与所述预设基础egr率叠加，得到所述目标egr率。

5、在一些实施方式中，所述基于所述当前海拔高度和所述发动机转速，确定目标开度，包括：根据所述当前海拔高度和所述发动机转速，从预先标定的开度限制图谱中通过插值得到所述目标开度；其中，所述开度限制图谱记录有多个预设海拔点下，各发动机转速对应的增压压力不再随开度增大而上升的临界开度值。

6、在一些实施方式中，所述将所述egr率修正量与所述预设基础egr率叠加，得到所述目标egr率，包括：将所述egr率修正量与所述预设基础egr率相加，得到相加结果；对所述相加结果进行下限为0、上限为所述预设基础egr率的限幅处理，得到所述目标egr率。

7、在一些实施方式中，所述安全保护闭环控制过程包括：基于所述实时运行参数中的进气质量流量和增压压力，确定所述涡轮转速估算值；基于所述实时运行参数中的环境温度、所述增压压力和大气压力，确定所述压后温度估算值；基于所述实时运行参数中的发动机转速和运行负荷，从预设基础扭矩图谱中获取所述预设基础扭矩；将所述涡轮转速估算值与预设转速安全阈值的转速偏差输入第二比例积分控制器中的转速控制器，得到第一扭矩修正量；将所述压后温度估算值与预设温度安全阈值的温度偏差输入所述第二比例积分控制器中的温度控制器，得到第二扭矩修正量；基于所述第一扭矩修正量和所述第二扭矩修正量，确定综合扭矩修正量；将所述综合扭矩修正量与所述预设基础扭矩叠加，得到所述目标输出扭矩。

8、在一些实施方式中，所述基于所述实时运行参数中的进气质量流量和增压压力，确定所述涡轮转速估算值，包括：获取预先标定的增压器转速基准映射关系，其中，所述增压器转速基准映射关系是基于所述发动机的增压器的压比质量流量转速特性曲线生成的，以增压压力和进气质量流量为输入、以涡轮转速为输出的二维映射关系，其中，所述压比质量流量转速特性曲线用于表征所述增压器在不同工况下，压比、进气质量流量与涡轮转速三者之间的对应关系；以所述进气质量流量和所述增压压力作为输入，通过查询所述增压器转速基准映射关系，得到所述涡轮转速估算值。

9、在一些实施方式中，所述基于所述实时运行参数中的环境温度、所述增压压力和大气压力，确定所述压后温度估算值，包括：基于所述增压压力与所述大气压力的比值，确定压比；基于所述环境温度、所述压比、预设绝热指数和预设绝热效率修正常量，通过绝热压缩温升关系确定所述压后温度估算值，其中，所述绝热压缩温升关系是将所述压比的预设绝热指数次幂与所述环境温度的乘积，与所述预设绝热效率修正常量求和，得到所述压后温度估算值。

10、在一些实施方式中，所述基于所述第一扭矩修正量和所述第二扭矩修正量，确定综合扭矩修正量，包括：取所述第一扭矩修正量和所述第二扭矩修正量中的较小值，作为原始扭矩修正量；对所述原始扭矩修正量进行速率限制处理和平滑滤波处理，得到所述综合扭矩修正量；所述将所述综合扭矩修正量与所述预设基础扭矩叠加，得到所述目标输出扭矩，包括：将所述综合扭矩修正量与所述预设基础扭矩相加，并对相加结果进行下限为所述预设基础扭矩的预设比例、上限为所述预设基础扭矩的限幅处理，得到所述目标输出扭矩。

11、第二方面，本技术还提供一种发动机燃烧控制装置，包括：数据获取单元，用于获取发动机的实时运行参数和当前海拔高度；闭环控制单元，用于若所述当前海拔高度大于预设高海拔阈值，则并行执行开度优化闭环控制过程和安全保护闭环控制过程，分别得到目标egr率和目标输出扭矩，其中，所述开度优化闭环控制过程和所述安全保护闭环控制过程相互独立，所述开度优化闭环控制过程是基于所述实时运行参数中的实际增压器开度与目标开度的偏差，对预设基础egr率进行修正以得到所述目标egr率，所述安全保护闭环控制过程是基于所述实时运行参数和预设估算模型确定的涡轮转速估算值与压后温度估算值，对预设基础扭矩进行修正以得到所述目标输出扭矩；燃烧控制单元，用于将所述目标egr率和所述目标扭矩输出至所述发动机的执行器，以控制所述发动机的燃烧过程。

12、第三方面，本技术还提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序时实现第一方面所述的发动机燃烧控制方法的步骤。

13、第四方面，本技术还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令或计算机程序，所述计算机可执行指令或所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的发动机燃烧控制方法的步骤。

14、第五方面，本技术还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序或计算机可执行指令，所述计算机程序或计算机可执行指令被处理器执行时，实现本技术实施例提供的发动机燃烧控制方法的步骤。

15、综上，本技术首先获取发动机实时运行参数及当前海拔高度，并在当前海拔高度超过预设高海拔阈值时启动两条相互独立的闭环控制过程，由于高海拔工况下同时存在增压器开度与进气需求匹配以及发动机硬件安全边界控制的需求，因此，将开度优化闭环控制过程与安全保护闭环控制过程并行设置，可以使两条控制链路分别针对不同控制目标进行调节，避免单一控制变量同时承担动力优化和安全保护任务，从而能够提高高海拔燃烧控制的针对性和完整性；其中，开度优化闭环控制过程以实际增压器开度与目标开度之间的偏差作为调节依据，对预设基础egr率进行修正，当实际增压器开度偏离目标开度时，通过闭环调节基础egr率，使egr率能够随实际运行状态进行相应调整；由此可使egr率与增压器开度之间形成实时匹配关系，使增压器的实际工作状态向目标开度靠近，相较于固定采用预设基础egr率的控制方式，该过程能够根据发动机实际运行状态对egr率进行动态修正，从而改善高海拔条件下因进气条件变化造成的燃烧控制偏差；与此同时，安全保护闭环控制过程基于实时运行参数以及预设估算模型确定涡轮转速估算值和压后温度估算值，并分别依据上述估算结果对预设基础扭矩进行修正，由于该安全保护过程不依赖于开度优化闭环控制过程的控制输出，而是独立依据涡轮转速和压后温度相关状态进行扭矩调节，因此，当估算的涡轮转速或压后温度反映出需要进行安全限制时，可以通过修正基础扭矩降低发动机输出，使发动机运行状态受到独立的安全约束，由此，开度优化闭环主要承担增压器开度与egr率之间的匹配调节，安全保护闭环主要承担基于涡轮转速和压后温度的扭矩限制，两者在控制目标上形成相互独立的分工。综上所述，本技术提供的发动机燃烧控制方法通过开度优化闭环与安全保护闭环相互独立、并行调节egr率和发动机输出扭矩，能够实现高海拔工况下燃烧状态优化与发动机硬件安全保护的协同控制。