发动机超级爆震后处理方法及系统与流程

1.本发明涉及发动机控制领域，尤其涉及发动机超级爆震后处理方法及系统。


背景技术：

2.油机增压技术是国内外汽车行业广泛应用的先进汽油机技术之一，是实现汽油机小型化、低速化，并大幅提升汽油机动力性和降低油耗的主流技术。但应用该技术后，在汽油机能够输出更高扭矩和功率的同时，气缸内所爆发压力峰值和燃烧温度峰值也显著增加，并且在火花塞点火前，极易发生燃油/空气混合气的自燃，也即早燃，行业内称其为超级爆震。
3.汽油机的超级爆震燃烧是一种异常的燃烧现象，具有很强的随机性，且多发生在汽油机低速、高负荷工况，同时伴随超高的缸内峰值压力和极高的压力震荡频率，极易引起如活塞崩塌等汽油机严重机械故障，使其工作失效。正是由于超级爆震异常燃烧的发生具有很强的随机性，且其引发原因主要是气缸内的热环境，彻底消除增压汽油机的超级爆震异常燃烧已成为行业公认的技术难题，只能对其发生频次进行控制，以避免发动机在过高的超级爆震燃烧频次下损坏。
4.现有的超级爆震处理控制方法，未考虑发动机实时工况及零部件老化对超级爆震的动态影响，存在超级爆震处理不及时、处理程度过多或过少的现象，使发动机的动力性、经济性和排放变差，且容易造成发动机损坏。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：提供一种发动机超级爆震后处理方法及系统，能够准确有效的控制发动机超级爆震现象，且响应速度快，同时能够保证发动机扭矩的平顺性，保护发动机不被损坏。
6.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
7.一种发动机超级爆震后处理方法，其特征在于：
8.实时检测发动机各缸的超级爆震信号，进行相应处理策略；
9.所述的处理策略包括：
10.a、当检测到任意气缸内连续发生超级爆震的超过第一预设次数时，则进行超级爆震后处理喷油加浓控制，当检测到任意气缸内连续发生超级爆震的次数均未超过第一预设次数且持续时间超过t0时，则逐步退出超级爆震后处理喷油加浓控制；
11.b、当检测到任意气缸内连续发生超级爆震的超过第二预设次数时，则在超级爆震后处理喷油加浓控制的前提下，进行超级爆震后处理气量减少控制直至达到气量减小的目标气量，并进行气量减小的目标气量和第二预设次数的自学习更新，当检测到任意气缸内连续发生超级爆震的次数均未超过第二预设次数且持续时间超过t1时，则逐步退出超级爆震后处理气量减少控制；
12.c、当检测到任意气缸内连续发生超级爆震的超过第三预设次数且发动机负荷在
预设范围内时，则在超级爆震后处理气量减少控制的前提下，进行超级爆震后处理断油指令控制，并进行第三预设次数的自学习更新，当检测到任意气缸内连续发生超级爆震的次数均未超过第三预设次数且持续时间超过t2时，则退出超级爆震后处理断油指令控制。
13.进一步的，所述的发动机超级爆震后处理方法，具体包括如下步骤：
14.s1，实时检测发动机各缸的超级爆震信号，当检测到任意气缸内连续发生超级爆震的超过第一预设次数时，则进行超级爆震后处理喷油加浓控制，当检测到任意气缸内连续发生超级爆震的次数均未超过第一预设次数且持续时间超过t0时，则逐步退出超级爆震后处理喷油加浓控制；
15.s2，实时检测发动机各缸的超级爆震信号，当检测到任意气缸内连续发生超级爆震的超过第二预设次数时，则在超级爆震后处理喷油加浓控制的前提下，进行超级爆震后处理气量减少控制直至达到气量减小的目标气量，当检测到任意气缸内连续发生超级爆震的次数均未超过第二预设次数且持续时间超过t1时，则逐步退出超级爆震后处理气量减少控制；
16.s3，进行气量减小的目标气量自学习更新，具体为进行超级爆震后处理气量减少控制后，当任意气缸内超级爆震继续发生时，则识别出超级爆震发生时的工况，在下一次工作循环里发动机达到所述超级爆震发生的工况时，以预设的目标气量变化量降低所述气量减小的目标气量；
17.s4，进行第二预设次数自学习更新，具体为进行超级爆震后处理气量减少控制后，当任意气缸所有工况下均出现超级爆震继续发生时，则在下一次工作循环里对应气缸的第二预设次数减小1次，当所有气缸所有工况下均未出现超级爆震且持续时间超过t3时，则在下一次工作循环里所有气缸的第二预设次数增加1次；
18.s5，实时检测发动机各缸的超级爆震信号，当检测到任意气缸内连续发生超级爆震的超过第三预设次数且发动机负荷在预设范围内时，则在超级爆震后处理气量减少控制的前提下，进行超级爆震后处理断油指令控制，当检测到任意气缸内连续发生超级爆震的次数均未超过第三预设次数且持续时间超过t2时，则退出超级爆震后处理断油指令控制；
19.s6，进行第三预设次数自学习更新，具体为进行超级爆震后处理断油指令控制后，当任意气缸内超级爆震继续发生时，则识别出超级爆震发生时的工况，在下一次工作循环里发动机达到所述超级爆震发生的工况时，对应气缸的第三预设次数减小2次，且对应气缸后下一个点火气缸的第三预设次数减小1次，当所有气缸所有工况下均未出现超级爆震且持续时间超过t4时，则在下一次工作循环里所有气缸的第三预设次数增加1次。
20.进一步的，所述超级爆震后处理喷油加浓控制，具体为在保持进气量不变的前提下，燃油加浓系数直接提高为原定工况的1.25倍，加浓所有气缸内下一工作循环的燃油/空气混合气，以降低气缸内的温度；所述逐步退出超级爆震后处理喷油加浓控制，具体为按照预设变化率逐步降低燃油加浓系数到原定工况与参数允许值，所述预设变化率取决于发动机转速。
21.进一步的，所述超级爆震后处理气量减少控制，具体为按照气量减小变化率减小所有气缸内下一工作循环的气量直至达到气量减小的目标气量，所述气量减小的目标气量与实时发动机转速相关；所述逐步退出超级爆震后处理气量减少控制，具体为按照气量恢复变化率逐步恢复所有气缸内的气量到原定工况与参数允许值。
22.进一步的，当各缸所有断油指令次数之和未超过预设断油指令次数时，所述气量减小变化率为
‑
a，气量恢复变化率为b，发动机转速为n时气量减小的目标气量为c；当各缸所有断油指令次数之和超过预设断油指令次数时，气量减小变化率为
‑
d，所述气量恢复变化率为e，发动机转速为n时气量减小的目标气量为f；所述a＞d，b＜e，c＜f且a＞b，d＞e。
23.进一步的，所述超级爆震后处理断油指令控制，具体为单独对连续发生超级爆震的对应气缸发出断油指令，执行断油控制，并实时读取各缸断油总次数、各缸连续断油次数和各缸未发生断油的连续燃烧次数，当各缸连续断油次数之和超过预设断油总次数时，即使有断油指令发出，也不再允许断油；所述退出超级爆震后处理断油指令控制，具体为当前对应气缸禁止断油，不再发出断油指令。
24.进一步的，所述第一预设次数＜第二预设次数＜第三预设次数，所述t0＜t1＜t2。
25.进一步的，所述工况具体指发动机的转速、负荷、水温和vvt角度，所述预设的目标气量变化量＝目标气量变化量基本值
×
乘法因子，所述乘法因子取决于相邻两次超级爆震发生的时间间隔δt2以及δt2内的发动机转速平均值n。
26.一种发动机超级爆震后处理系统，其特征在于，包括：
27.超级爆震传感器，用于实时检测发动机各缸的超级爆震信号；
28.传感器信号处理模块，用于对所述超级爆震信号进行处理，识别出超级爆震强度；
29.发动机控制器，用于实时在线检测处理后的爆震信号并对其进行分析，判断超级爆震异常燃烧连续发生的次数、对应气缸及对应工况，以及超级爆震未异常燃烧的连续燃烧次数、对应气缸及对应工况。
30.进一步的，所述发动机控制器运行有超级爆震后处理控制程序，所述发动机控制器执行所述程序时实现如权利要求1～8所述方法的步骤；所述工况具体指发动机的转速、负荷、水温和vvt角度。
31.本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：
32.1、通过循序渐进的采用喷油加浓控制、气量减少控制、断油指令控制进行发动机超级爆震后处理，可针对不同程度的超级爆震采取针对性的控制措施，能够准确有效的控制发动机超级爆震现象；
33.2、通过对超级爆震后处理气量减少控制和超级爆震后处理断油指令控制的相关系数进行自学习更新，能够快速、及时地对发动机超级爆震进行响应，有效保护发动机不被损坏；
34.3、结合发动机实时工况更新优化气量减小的目标气量，可在抑制超级爆震的前提下，减小超级爆震后处理对车辆动力性的影响，并可减小发动机扭矩的波动，且能避免发动机熄火；
35.4、不仅分析判断了超级爆震异常燃烧连续发生的次数、对应气缸及对应工况，还分析判断了超级爆震未异常燃烧的连续燃烧次数、对应气缸及对应工况，使超级爆震后处理的效果更加精确，且能够保证车辆的动力性和平顺性。
附图说明
36.图1为本发明发动机超级爆震后处理方法逻辑图；
37.图2为本发明发动机超级爆震后处理系统示意图。
具体实施方式
38.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
39.需要指出，根据实施的需要，可将本技术中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
40.实施例一，根据本发明实施的发动机超级爆震后处理方法如图1所示，具体包括以下步骤：
41.s1，实时检测发动机各缸的超级爆震信号，当检测到任意气缸内连续发生超级爆震的超过第一预设次数(本实例取1次)时，则进行超级爆震后处理喷油加浓控制；当检测到任意气缸内连续发生超级爆震的次数均未超过第一预设次数(本实例取1次)且持续时间超过t0(本实例0.25s)时，则逐步退出超级爆震后处理喷油加浓控制。
42.所述超级爆震后处理喷油加浓控制，具体为在保持进气量不变的前提下，燃油加浓系数提高为原定工况的1.25倍，加浓所有气缸内下一工作循环的燃油/空气混合气，以降低气缸内的温度。
43.所述逐步退出超级爆震后处理喷油加浓控制，具体为按照预设变化率逐步降低燃油加浓系数到原定工况与参数允许值，所述预设变化率取决于发动机转速，具体关系如下表：
[0044][0045]
其中，进入超级爆震后处理喷油加浓控制时，燃油加浓系数直接快速提高，可快速应对超级爆震，保护发动机；退出超级爆震后处理喷油加浓控制时，逐步慢速降低燃油加浓系数，可避免燃油加浓系数降低过快而导致超级爆震重新恢复。
[0046]
s2，实时检测发动机各缸的超级爆震信号，当检测到任意气缸内连续发生超级爆震的超过第二预设次数(本实例初始值取3次)时，则在超级爆震后处理喷油加浓控制的前提下，进行超级爆震后处理气量减少控制；当检测到任意气缸内连续发生超级爆震的次数均未超过第二预设次数(本实例初始值取3次)且持续时间超过t1(本实例0.6s)时，则逐步退出超级爆震后处理气量减少控制。
[0047]
所述超级爆震后处理气量减少控制，具体为按照气量减小变化率减小所有气缸内下一工作循环的气量直至达到气量减小的目标气量，即降低发动机的工作负荷、气缸内的燃烧温度和压力，所述气量减小的目标气量不小于各工况下避免发动机熄火的最小气量，且所述气量减小的目标气量与实时发动机转速相关。
[0048]
所述逐步退出超级爆震后处理气量减少控制，具体为按照气量恢复变化率逐步恢
复所有气缸内的气量到原定工况与参数允许值。
[0049]
1)当各缸所有断油指令次数之和未超过预设断油指令次数(本实例取3)时，所述气量减小变化率本实例为
‑
200mg/l/10ms，所述气量恢复变化率本实例为80mg/l/10ms，所述气量减小的目标气量与实时发动机转速关系如下表：
[0050][0051]
2)当各缸所有断油指令次数之和超过预设断油指令次数(本实例取3)时，所述气量减小变化率为
‑
100mg/l/10ms，所述气量恢复变化率为90mg/l/10ms，所述气量减小的目标气量与实时发动机转速关系如下表：
[0052][0053]
其中，由于第二种情况发动机的断油指令次数较多，扭矩变化会较大，因此第二种情况的气量降低会比第一种情况下的气量降低会相对少，避免扭矩波动更大，较大的气量可以更快应对下一次供油恢复后的扭矩响应。
[0054]
进一步的，所述气量减小的目标气量与实时发动机转速相关的原因是，在达到抑制超级爆震的前提下，不同转速下以保证对车辆动力性影响较小，使扭矩波动变化率不超过
±
5nm/100ms。
[0055]
更进一步的，所述气量减小变化率绝对值较大，是为了快速应对超级爆震，保护发动机；所述气量恢复变化率绝对值较小，是为了避免气量恢复较快而导致超级爆震重新恢复。
[0056]
s3，进行气量减小的目标气量自学习更新，具体为进行超级爆震后处理气量减少控制后，当任意气缸内超级爆震继续发生时，则识别出超级爆震发生时的工况，在下一次工作循环里发动机达到所述超级爆震发生的工况时，进一步降低所述气量减小的目标气量(逐步降低目标气量的目的是：避免气量波动较大对转速和扭矩干扰过大而出现车辆顿挫)，但气量必须不小于在各工况允许的最小气量(所述允许的最小气量是指发动机能够不熄火的最小气量)。
[0057]
其中，目标气量变化量＝目标气量变化量基本值(本实例为
‑
35mg/l)
×
乘法因子式中，n为相邻两次超级爆震发生的时间间隔δt2内的发动机转速平均值，所述乘法
因子与的关系如下表：
[0058][0059]
该标定该设定的思路是：如果两次相邻的时间越短，越需要尽快降低气量来抑制爆震的发生。采用的原因是：超级爆震的发生是各缸异常燃烧造成的，发动机每转2圈，各气缸均完成一次做功，做功冲程附近更容易发生超级爆震，因此基于发动机运行圈数作为输入比直接采用间隔时间更能保证既避免超级爆震持续发生，又尽可能降低扭矩的损失。
[0060]
s4，进行第二预设次数自学习更新，具体为进行超级爆震后处理气量减少控制后，当任意气缸所有工况下均出现超级爆震继续发生时，则在下一次工作循环里对应气缸的第二预设次数减小1次；当所有气缸所有工况下均未出现超级爆震且持续时间超过t3(本实例20s)时，则在下一次工作循环里所有气缸的第二预设次数增加1次。
[0061]
其中，所述工况具体指发动机的转速、负荷、水温和vvt(发动机可变气门正时)角度。
[0062]
s5，实时检测发动机各缸的超级爆震信号，当检测到任意气缸内连续发生超级爆震的超过第三预设次数(本实例初始值取5次)且发动机负荷在预设范围内时，则在超级爆震后处理气量减少控制的前提下，进行超级爆震后处理断油指令控制；当检测到任意气缸内连续发生超级爆震的次数均未超过第三预设次数(本实例初始值取5次)且持续时间超过t2(本实例1s)时，则退出超级爆震后处理断油指令控制。
[0063]
所述发动机负荷取决于发动机转速，负荷过高时不通过断油来实现超级爆震后保护，通过降低气量即可，此时断油对动力性影响较差；负荷过低时不通过断油指令控制，避免发动机熄火，所述发动机负荷与实时发动机转速关系如下表：
[0064][0065]
所述超级爆震后处理断油指令控制，具体为单独对连续发生超级爆震的对应气缸发出断油指令，执行断油控制，并实时读取各缸断油总次数、各缸连续断油次数和各缸未发
生断油的连续燃烧次数，当各缸连续断油次数之和超过预设断油总次数(本实例取10)时，即使有断油指令发出，也不再允许断油，避免对动力性影响造成车辆不平顺。
[0066]
所述退出超级爆震后处理断油指令控制，具体为当前对应气缸禁止断油，不再发出断油指令。
[0067]
s6，进行第三预设次数自学习更新，具体为进行超级爆震后处理断油指令控制后，当任意气缸内超级爆震继续发生时，则识别出超级爆震发生时的工况，在下一次工作循环里发动机达到所述超级爆震发生的工况时，对应气缸的第三预设次数减小2次，且对应气缸后下一个点火气缸的第三预设次数减小1次(本实例为4缸机，工作循环为1
‑3‑2‑
4，即第1号缸工作后第3缸开始工作，然后是第2缸再是第4缸，因此假定当前对应缸为2缸，则下一个点火气缸为4缸。其中，设置下一个点火气缸降低第三预设次数的原因是：当前发动机燃烧稳定性会影响到下一个点火气缸)；当所有气缸所有工况下均未出现超级爆震且持续时间超过t4(本实例25s)时，则在下一次工作循环里所有气缸的第三预设次数增加1次。
[0068]
其中，所述工况具体指发动机的转速、负荷、水温和vvt(发动机可变气门正时)角度。
[0069]
其中，所述第一预设次数＜第二预设次数＜第三预设次数，所述t0＜t1＜t2。
[0070]
上述方法适合纯发动机车型的汽车和含发动机的混动车型。
[0071]
基于同一发明构思，本技术实施例还提供了一种发动机超级爆震后处理系统，如图2所示，包括：
[0072]
超级爆震传感器，用于实时检测发动机各缸的超级爆震信号；
[0073]
传感器信号处理模块，用于对所述超级爆震信号进行处理，识别出超级爆震强度；
[0074]
发动机控制器，用于实时在线检测处理后的爆震信号并对其进行分析，判断超级爆震异常燃烧连续发生的次数、对应气缸及对应工况，以及超级爆震未异常燃烧的连续燃烧次数、对应气缸及对应工况。
[0075]
所述工况具体指发动机的转速、负荷、水温和vvt(发动机可变气门正时)角度。
[0076]
所述发动机控制器运行有超级爆震后处理控制程序，所述发动机控制器执行所述程序时实现上述方法的所有方法步骤或部分方法步骤。
[0077]
实施例二，本实施例的原理和技术方案与实施例一基本相同，其不同之处在于：若未检测到发生超级爆震或完全退出超级爆震后处理方法时，所述发动机控制器则按原定工况与参数设置运行。
[0078]
实施例三，本实施例的原理和技术方案与实施例一和实施例二基本相同，其不同之处在于：当各缸连续断油次数之和超过预设断油总次数(本实例取10)时，即使有断油指令发出，也不再允许断油，此时超过预设断油总次数请求的断油指令不响应依次分配给未发生断油的连续燃烧次数最多的缸号，即首先让未发生断油的连续燃烧次数最多的缸号恢复供油，其次让未发生断油的连续燃烧次数第二的缸号恢复供油，以此类推。
[0079]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。