一种发动机控制方法与流程

1.本发明属于发动机控制技术领域，具体涉及一种发动机控制方法。


背景技术：

2.随着排放法规的升级，氮氧化物限值进一步加严，对后处理系统净化效率提出来更高的要求，中重型柴油机国四和国五后处理系统只采用了scr系统就可以满足法规要求，而国六后处理系统相比国四国五后处理系统进行了升级换代，采用催化氧化器(doc) 颗粒过滤器(dpf) 选择性氧化还原器(scr)的后处理系统。
3.国家排放法规对nox排放要求比较高，scr转化效率要达到98％以上，由于现在发动机的燃烧模式不区分场景，为了满足全场景的排放方法，需要对发动机燃烧模式进行控制，可能需要通过牺牲发动机燃油经济性来提高排温或者降低原排来满足法规要求。
4.现有技术方案没有专门关注特定的车辆运行场景，只是考虑了确保发动机燃烧稳定的方法，如专利申请号cn 111520245a《一种发动机燃烧控制方法及系统》，通过所述发动机油轨的压力和所述发动机飞轮的角加速度，来判断所述发动机的燃油装置内是否存在空气，提高了判断结果的准确性；并通过控制发动机的燃烧模式，使所述发动机的燃油装置内的空气快速排出，保证了发动机工作过程的稳定性。根据发动机油轨的第一压力和发动机飞轮的第一角加速度是否满足设定条件，如果满足设定条件，发动机进入低压燃烧；如果不满足预设条件，发动机进入高压燃烧。
5.现有技术并没有考虑提高车辆热效率的发动机运行模式控制，无法根据不同的车辆运行工况来进行发动机运行模式控制。


技术实现要素：

6.本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种发动机控制方法，提高发动机的热效率。
7.本发明采用的技术方案是：一种发动机控制方法，车辆行驶过程中，实时采集发动机运行时间及车辆运行参数，根据发动机运行时间及车辆运行参数判断车辆是否运行在稳态工况，当判断车辆运行在稳态工况时，控制发动机进入稳态模式，调节对应工作参数，提高发动机的热效率。
8.进一步地，当同时满足以下条件时，判断车辆运行在稳态工况
9.1)发动机连续运行累积时间大于设定值；
10.2)车辆运行参数为稳定状态。
11.进一步地，所述车辆运行参数包括车速、转速、扭矩、空燃比、排气温度、废气流量、原机nox浓度中的至少两个参数。
12.进一步地，通过以下方式判断车辆运行参数是否为稳定状态：
13.实时采集车辆参数对应的信号值；
14.计算当前时刻及当前时刻之前一段时间窗口内信号值的平均值；
15.计算所述时间窗口内各时刻点的信号值与平均值之间的差值；
16.若所有时刻的差值的绝对值均小于等于设定阈值，则判断车辆运行参数为稳定状态；
17.若存在任意时刻的差值的绝对值大于设定阈值，则判断车辆运行参数为非稳定状态。
18.进一步地，所述时间窗口为2-120s。
19.进一步地，发动机进入稳态模式后，若满足以下任意条件，则退出稳态模式：
20.1)任意车辆参数为非稳定状态；
21.2)终排bsnox比排放大于设定值；
22.3)车辆部件故障；
23.4)车辆运行环境条件不满足。
24.进一步地，通过以下公式计终排bsnox比排放
25.sob＝son/worka26.其中，sob为终排bsnox比排放；son为当前时刻终排nox总量；worka为当前时刻有效功总量。
27.进一步地，通过以下公式计算当前时刻终排nox总量son28.son＝0.001587*soa*exm*time so
n-1
29.其中，soa为终排nox浓度；exm为废气流量；time为时间间隔；so
n-1
为上一时刻终排nox总量。
30.进一步地，计算有效功总量时，当某一时刻有效功总量大于设定值，则将该时刻的终排nox总量及有效功总量清零，从该时刻开始重新计算终排nox总量和有效功总量。
31.更进一步地，通过以下公式计算当前时刻有效功总量worka32.worka＝sp*t/9550*time work
a-1
33.其中，sp为转速；t为扭矩；time为时间间隔；work
a-1
为上一时刻有效功总量。
34.本发明的有益效果是：本发明根据车辆运行工况来进行发动机运行模式的控制，当车辆运行在稳定工况下，发动机排气温度比较高时后处理转化效率比较高，可以采用一种高效率的燃烧模式，提高车辆的燃油经济性，这种模式下虽然发动机原机nox排放比较高，但因为后处理转化效率比较高可以将原机nox降低，所以尾气排放也仍然满足法规要求。
附图说明
35.图1为本发明车辆运行参数稳定状态判断的示意图。
36.图2为本发明稳态模式下的终排bsnox比排放计算示意图。
具体实施方式
37.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。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互相结合。
38.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用否则还可以具有另一部分或其他部分，所用的术语通常可以是单数但也可以表示复数形式。
40.应该指出，尽管在本说明书可能出现并使用术语“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”等来描述各种不同的组件，但是这些成分和部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个成分和部分和另一个成分和部分。例如，在不脱离本说明书的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，并且类似地，第二部件可以被称为第一部件，顶部和底部的部件在一定情况下，也可以彼此对调或转换；一端和另一端的部件可以彼此性能相同或者不同。
41.此外，在构成部件时，尽管没有其明确的描述，但可以理解必然包括一定的误差区域。
42.在描述位置关系时，例如，当位置顺序被描述为“在...上”、“在...上方”、“在...下方”和“下一个”时，除非使用“恰好”或“直接”这样的词汇或术语，此外则可以包括它们之间不接触或者接触的情形。如果提到第一元件位于第二元件“上”，则并不意味着在图中第一元件必须位于第二元件的上方。所述部件的上部和下部会根据观察的角度和定向的改变而改变。因此，在附图中或在实际构造中，如果涉及了第一元件位于第二元件“上”的情况可以包括第一元件位于第二元件“下方”的情况以及第一元件位于第二元件“上方”的情况。在描述时间关系时，除非使用“恰好”或“直接”，否则在描述“之后”、“后续”、“随后”和“之前”时，可以包括步骤之间并不连续的情况。
43.本发明的各种实施方案的特征可以部分地或全部地彼此组合或者拼接，并且可以如本领域技术人员可以充分理解的以各种不同地构造来执行。本发明的实施方案可以彼此独立地执行，或者可以以相互依赖的关系一起执行。
44.本发明根据车辆运行工况来进行发动机运行模式控制的方法，当车辆运行在稳定工况下，发动机排气温度比较高时后处理转化效率比较高，可以采用一种高热效率的燃烧模式，提高车辆的燃油经济性，这种模式下虽然发动机原机nox排放比较高，但因为后处理转化效率比较高可以将原机nox降低，所以尾气排放也仍然满足法规要求。
45.为实现以上目的，本专利的技术解决方案是：提出一种根据车辆运行工况来进行发动机运行模式控制的方法，当车辆运行在稳定工况时，发动机进入稳态控制模式，稳态控制模式是一种发动机控制模式，在这种控制模式下，可以控制发动机的油轨轨压、喷油提前角、egr率、节气门开度、空燃比、预喷正时、预喷油量、进气压力等参数，使得发动机的热效率达到最高。比如在稳态控制模式下，可以将发动机油轨轨压提高或者增加喷油提前角，确保燃油与空气充分混合，燃烧更充分，发动机热效率更高。
46.本发明提供的一种发动机控制方法，具体过程为：车辆行驶过程中，实时采集发动机运行时间及车辆运行参数，根据发动机运行时间及车辆运行参数判断车辆是否运行在稳态工况，当判断车辆运行在稳态工况时，控制发动机对应工作参数，提高发动机的热效率。
47.上述方案中，当同时满足以下条件时，判断车辆运行在稳态工况
48.1)发动机连续运行累积时间大于设定值；
49.2)车辆运行参数为稳定状态，所述车辆运行参数包括车速、转速、扭矩、空燃比、排气温度、废气流量、原机nox浓度中的至少两个参数。
50.对于上述所提的任意的运行参数进行稳态判断，判断其状态稳定的方法有很多种。本发明采用窗口移动平均差的方式，如图1所示，进行稳定状态的判断：
51.1)对某一参数实时采集该车辆参数对应的信号值，即每间隔一定时间采集一次，间隔时间可以为0.2s；
52.2)计算当前时刻及当前时刻之前一段时间窗口内所有信号值的平均值；所述时间窗口为2-120s。
53.3)计算所述时间窗口内各时刻点的信号值与平均值之间的差值；
54.4)若所有时刻的差值的绝对值均小于等于设定阈值，则判断车辆运行参数为稳定状态；
55.5)若存在任意时刻的差值的绝对值大于设定阈值，则判断车辆运行参数为非稳定状态。
56.上述稳定状态判断也可以采用另一种方法，只根据当前工况点与平均值的差值来判断，即若当前时刻的差值的绝对值小于等于设定阈值，则判断车辆运行参数为稳定状态；否则判断为非稳定状态。
57.发动机停机后，窗口内存储的变量将被清除，在发动机启动后重新统计。这会导致发动机启动后初始的一段时间(window_time)，无判断结果输出，此时认为该信号为非稳态状态。
58.上述方案中，发动机进入稳态模式后，若满足以下任意条件，则退出稳态模式：
59.1)上述任意车辆参数为非稳定状态；
60.2)终排bsnox比排放大于设定值；
61.3)车辆任意一部件故障，如前、后nox传感器故障或处于非测量状态、废气流量相关的故障、尿素喷射系统故障导致停喷等；
62.4)车辆运行环境条件不满足，如环境温度过高或过低，海拔高度过高或过低。
63.上述方案中，通过以下公式计终排bsnox比排放
64.sob＝son/worka65.其中，sob为终排bsnox比排放；son为当前时刻终排nox总量；worka为当前时刻有效功总量。
66.上述方案中，通过以下公式计算当前时刻终排nox总量son67.son＝0.001587*soa*exm*time so
n-1
68.其中，soa为终排nox浓度；exm为废气流量；time为时间间隔；so
n-1
为上一时刻终排nox总量。
69.上述方案中，通过以下公式计算当前时刻有效功总量worka70.worka＝sp*t/9550*time work
a-1
71.其中，sp为转速；t为扭矩；time为时间间隔；work
a-1
为上一时刻有效功总量。
72.上述方案中，计算有效功总量时，当某一时刻有效功总量大于设定值，则将该时刻的终排nox总量及有效功总量清零，从该时刻开始重新计算终排nox总量和有效功总量，如图2所示。
73.应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
74.为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，上文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。
75.在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
76.为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本技术公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
77.上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
78.本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
79.本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(asic)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。
80.上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。