CN113586271A - 汽油机瞬态燃烧粗糙声控制方法、***及存储介质 - Google Patents

汽油机瞬态燃烧粗糙声控制方法、***及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种汽油机瞬态燃烧粗糙声控制方法、***及存储介质，通过歧管压力增加梯度或油门踏板开度增加梯度判断是否属于加速过程，通过各缸压力传感器计算的压力升高率来判断燃烧粗噪声是否不可接受，在此基础上降低燃烧粗燥声超标的缸点火角度并持续一定时间，这种通过缸压传感器信息及负荷信息精确控制燃烧粗燥声的方法，可以在最大程度发挥发动机性能的同时，精确降低瞬态过程的燃烧粗噪声，并最大限度降低整车油耗，从而提升客户满意度。

Description

汽油机瞬态燃烧粗糙声控制方法、***及存储介质
技术领域
本发明属于汽油机燃烧控制领域，特别具体涉及发动机加速过程燃烧粗糙声的控制方法。
背景技术
很多发动机在加速过程都会出现燃烧粗糙声，例如图1为某2.0升增压发动机，在不同压缩比状态下，相同工况下的压升率对比图。可以看出，在将压缩比降低以适应低辛烷值燃油市场后，发现该发动机在中高转速大负荷区域的压升率有了大幅度的上升（两种发动机状态下的相同工况的点火角均控制在爆震边界KBL），最大值甚至超过了该类发动机业界公认能达到的极限值3.5bar/CA。这些工况虽然没有发生爆震，但燃烧噪音已经明显偏大，以致在整车上会产生引起客户抱怨的燃烧粗糙声。
相关研究表明，相同的转速和负荷，瞬态时缸内最大爆发压力和最大压力升高率要比稳态下的要大20%-50%左右。同时，瞬态时下一循环的缸内最大爆发压力可能是上一循环的最大爆发压力的2-3倍。因此，在整车加速工况下，一方面缸内较大的压力升高率会产生较大的粗暴燃烧噪音并传递到驾驶舱内，另一方面剧烈的循环变动会导致活塞连杆机构、传动轴等有间隙的机械连接装置产生机械冲击噪音并传递到驾驶舱内。这两方面的噪音通常会在驾驶员急加速过程中会被驾驶舱内乘客感受得到，因此被称为整车加速粗糙声。
搭载上述发动机低压缩比版本的整车在一些特殊驾驶工况下，会产生较为明显的燃烧粗糙声。相比较而言，搭载上述发动机高压缩比版本的相同整车，任何驾驶工况下均不会产生明显的燃烧粗糙声。现有的常规点火角控制技术，其一是通过判断某缸本次燃烧循环如果发生爆震燃烧，则下一循环按一定步长退点火角来降低此缸下一循环的爆震几率；其二是根据转速梯度或负荷梯度阀值超过标定值来判定发动机动态变化幅度，然后给此循环的所有缸都预先退一定步长的点火角度，以提前预防可能出现的爆震。但对于装载上述低压缩比状态发动机的整车而言，在某些急加速因为没有发生爆震燃烧，无法通过爆震诊断的方式来控制燃烧粗糙声，且这些急加速工况下转速梯度和负荷梯度都要远小于当前ECU中触发预防动态爆震的阀值，如果采用降低动态爆震阀值来降低该整车某些急加速工况下的燃烧粗糙声，则会降低常规动态下的动力性和经济性。因此当前基于爆震燃烧来控制点火角的方式无法对该类低压缩比发动机可能产生的加速粗糙声进行精确控制。
专利文献CN107110039B公开了一种使用具有燃料效率并且具有可接受的噪声、振动和声振粗糙度特性的操作性点火分数来以跳过点火的方式操作内燃发动机的方法，该方法包括：生成递送所希望的发动机扭矩的操作性点火分数；生成用于以跳过点火的方式操作该内燃发动机的跳过点火式点火序列，该跳过点火式点火序列是基于该操作性点火分数的；确定由能量储存/释放装置施加到动力传动系的平滑扭矩，其中该平滑扭矩被安排来至少部分地抵消由该跳过点火式点火序列产生的扭矩变化，由此减少否则会由该跳过点火式点火序列产生的噪声、振动和声振粗糙度。但该技术不涉及通过缸内压力升高率来判断燃烧粗糙声的可接受度,并进行相应处理以降低加速过程的燃烧粗燥声。
专利文献CN107664082B提出一种多缸汽油机点火角单缸独立控制方法，通过实测燃烧重心与最佳燃烧重心的差异，单缸独立控制点火角使得单缸点火角在非爆震区域在最佳燃耗重心处，在爆震区域始终处于爆震临界KBL点。但是该技术没有涉及对加速过程中燃烧粗糙声的判别和处理。
发明内容
本发明提供一种汽油机瞬态燃烧粗糙声控制方法、***及存储介质，目的是解决整车加速过程中因发动机燃烧压力升高率过大，却没有发生爆震的情况下，而产生显著的加速粗糙声的问题，提升整车声品质和客户满意度。
本发明的技术方案如下：
一种汽油发动机燃烧粗糙声控制方法，其包括如下步骤：
步骤1，获取发动机的实时转速信号、进气气管压力信号，计算发动机实时负荷，当判断发动机转速大于标定值范围内，且发动机负荷信号也在标定值范围内，执行步骤2。
步骤2，当检测到进气压力增加梯度大于标定阀值，或实测油门踏板开度增加梯度大于标定阈值，或实测转速增加梯度大于标定阀值，则判定发动机处于瞬态加速工况，执行步骤3。
步骤3，当根据各缸缸压力传感器信号检测到某缸当前循环的缸内最大压力升高率超过标定阀值，则控制下一循环此缸的点火角在常规点火控制输出的基础上降低点火角度，降低的点火角度值是根据此时的发动机转速和发动机负荷查表确定；同时，控制该缸下一循环即将输出的降低压力升高率的点火角补偿值持续标定时间T，然后执行步骤4。
步骤4，当降低压力升高率的点火角值持续时间到达T后，该降低压力升高率的点火角补偿值恢复为0，结束本次瞬态燃烧粗糙声控制过程。
进一步，本发明还提供一种汽油发动机燃烧粗糙声控制***，其包括：
信号采集模块，用于获取发动机的实时转速信号、进气气管压力信号；
第一判断模块，用于计算发动机实时负荷信号，并判断发动机转速是否在标定值范围内，且发动机负荷信号是否在标定值范围内；
第二判断模块，根据检测到的进气压力增加梯度是否大于标定阀值，或实测的油门踏板开度增加梯度是否大于标定阈值，或实测的转速增加梯度是否大于标定阀值，则判定发动机是否处于瞬态加速工况；
第一控制模块，用于在根据各缸缸压力传感器信号检测到某缸当前循环的缸内最大压力升高率超过标定阀值时，控制下一循环此缸的点火角在常规点火控制输出的基础上降低点火角度，降低的点火角度值是根据此时的发动机转速和发动机负荷查表确定；同时，控制该缸下一循环即将输出的降低压力升高率的点火角补偿值持续标定时间T；
第三判断模块，判断降低压力升高率的点火角值持续时间是否到达T，判断该降低压力升高率的点火角补偿值是否恢复为0，若是则结束这本次瞬态燃烧粗糙声控制过程。
本发明还保护一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以上所述的汽油发动机燃烧粗糙声控制方法的步骤。
采用以上技术方案，本发明的优点如下：
本发明提供技术，通过歧管压力增加梯度或油门踏板开度增加梯度判断是否属于加速过程，通过各缸压力传感器计算的压力升高率来判断燃烧粗噪声是否不可接受，在此基础上降低燃烧粗燥声超标的缸点火角度并持续一定时间以提升客户满意度。这种通过缸压传感器信息及负荷信息精确控制燃烧粗燥声的方法，可以在最大程度发挥发动机性能的同时，精确降低瞬态过程的燃烧粗噪声，并最大限度降低整车油耗，从而提升客户满意度。
附图说明
图1是某发动机在不同压缩比状态下的压升率对比；
图2是本发明的汽油机瞬态燃烧粗糙声控制方法的控制流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
对于发动机，实现汽油发动机燃烧粗糙声控制方法，涉及以下硬件配置：多缸汽油机、连接在多缸汽油机上的进、排放总管和歧管、空滤器、节气门、喷油***、点火***，设置在内燃机上的转速传感器、油门踏板位置传感器、爆震传感器、多个缸压传感器、进气气管压力传感器以及电子控制单元（ECU）等。
所述的转速传感器、油门踏板位置传感器、爆震传感器、多个缸压传感器、进气歧管压力传感器、点火***和喷油***分别设置在多缸汽油机上，所述的电子控制单元分别与多缸汽油机、转速传感器、油门踏板位置传感器、爆震传感器、进气歧管压力传感器、节气门、喷油***、点火***以及多个缸压传感器连接，缸压传感器的数量应该与气缸数相等。
本发明的具体实施需要完成常规的点火角标定和爆震控制标定，以便发动机ECU能根据常规的点火角控制输出各缸当前循环的点火角度。
参见图2，汽油机瞬态燃烧粗糙声控制方的过程如下：
步骤1，获取发动机的实时转速信号、进气气管压力信号，计算发动机实时负荷信号，当判断发动机转速大于标定值范围内，且发动机负荷信号也在标定值范围内，执行步骤2。
在本实施例中，由电子控制单元ECU获取发动机的实时转速信号、进气气管压力信号，并根据进气歧管压力信号计算出发动机实时负荷信号。当发动机转速大于标定的最小值、小于标定的最大值，且同时发动机负荷信号大于标定的最小值、小于标定的最大值时，则ECU判断发动机实时工况处于燃烧粗糙声可能会过大的区域，也就是本发明所述的燃烧粗糙声控制方法可以发挥作用的发动机运行区域，此时本发明所构成的***控制功能（即降低瞬态燃烧粗糙声）功能开启。
步骤2，当检测到进气压力增加梯度大于标定阀值，或实测油门踏板开度增加梯度大于标定阈值，或实测转速增加梯度大于标定阀值，则判定发动机处于瞬态加速工况，执行步骤3。
本实施例中，在本发明所构成的***控制功能——降低瞬态燃烧粗糙声功能开启，ECU检测到进气压力升高梯度大于标定阀值、或实测油门踏板开度增大梯度大于标定阈值、或实测转速增加梯度大于标定阀值，则判定发动机处于瞬态加速工况，可以进行下一步瞬态燃烧粗糙声是否超标的判断。
步骤3，当根据各缸缸压力传感器信号检测到某缸当前循环的缸内最大压力升高率Rmax[i]超过标定阀值，其中i代表第几缸，则控制下一循环此缸的点火角在常规点火控制输出的基础上降一定低点火角度，降低的点火角度值是根据此时的发动机转速和发动机负荷查表确定。同时，控制该缸下一循环即将输出的降低压力升高率的点火角补偿值持续标定时间T，然后执行步骤4。
具体本实施例中，当ECU根据各缸缸压力传感器信号检测到某缸或多缸当前循环的缸内最大压力升高率超过标定阀值，则下一循环某缸或多缸的点火角，在常规点火控制输出的基础上，降低一定的点火角度，此点火角度值是根据此时的发动机转速和发动机负荷查表确定，该表格在整车上通过表定确定，确保该缸或多缸在降低点火角之后的下一循环的缸内最大压力升高率小于阀值，且能消除客户因燃烧粗糙声导致的客户抱怨。同时，压力升高率超阀值的某缸或多缸下一循环即将输出的降低压力升高率的点火角补偿值持续一定的标定时间值T，然后进入下一步。
步骤4，当降低压力升高率的点火角值持续时间到达T后，该降低压力升高率的点火角补偿值恢复为0，结束本次瞬态燃烧粗糙声控制过程。
具体是，当压力升高率超阀值的某缸或多缸输出的降低压力升高率的点火角补偿值持续时间t达到标定时间值T，则缸或多缸下一循环即将输出的降低压力升高率得点火角值恢复为0度曲轴转角，本次瞬态燃烧粗糙声控制过程结束。
在进一步的实施例中，步骤3还包括，，对于其它缸内压力升高率没有超过阀值的剩余缸的下一循环的点火角度按照常规点火角MAP查表输出。
为准确执行上述控制方法，首先需要对某款多缸汽油机进行额外的标定，得到下列参数：
1、根据现有的标定方法进行基于爆震传感器信号的爆震控制。
2、根据现有标定方法标定出多缸机的点火角MAP（各缸输出值一致的点火角）。
3、通过在整车上实车标定，确定发动机容易产生燃烧粗糙声的工况区域，也就是上述步骤1中的转速最小值/最大值，负荷最小值/最大值。
4、通过在整车上实车标定，确定判断发动机是否属于瞬态加速过程的进气压力增加梯度阀值、油门踏板开度增大梯度阈值、转速增加梯度阀值，用于步骤2中的相应阀值设定。
5、通过在整车上实车标定，确定引起客户抱怨的加速粗糙声所对应的缸内压力升高率阀值，用于步骤3中缸压升高率阀值设定。
6、通过在整车上实车标定，确定加速过程中出现客户抱怨的加速粗糙声时，降低缸内压力升高率所需点火角（根据转速和负荷查表），此角度可以消除客户对该过程的加速粗糙声抱怨；同步标定用于降低缸内压力升高率夺的点火角所需持续时间T。
在进一步的实施例中，还提供一种汽油发动机燃烧粗糙声控制***，其包括：
信号采集模块，用于获取发动机的实时转速信号、进气气管压力信号；
第一判断模块，用于计算发动机实时负荷信号，并判断发动机转速是否在标定值范围内，且发动机负荷信号是否在标定值范围内；
第二判断模块，根据检测到的进气压力增加梯度是否大于标定阀值，或实测的油门踏板开度增加梯度是否大于标定阈值，或实测的转速增加梯度是否大于标定阀值，则判定发动机是否处于瞬态加速工况；
第一控制模块，用于在根据各缸缸压力传感器信号检测到某缸当前循环的缸内最大压力升高率超过标定阀值时，控制下一循环此缸的点火角在常规点火控制输出的基础上降低点火角度，降低的点火角度值是根据此时的发动机转速和发动机负荷查表确定；同时，控制该缸下一循环即将输出的降低压力升高率的点火角补偿值持续标定时间T。
第二控制模块，用于控制缸内压力升高率没有超过阀值的剩余缸的下一循环的点火角度按照常规点火角MAP查表输出。
第三判断模块，判断降低压力升高率的点火角值持续时间是否到达T，判断该降低压力升高率的点火角补偿值是否恢复为0，若是则结束这本次瞬态燃烧粗糙声控制过程。
更进一步的实施例是一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以上所述的汽油发动机燃烧粗糙声控制方法的步骤。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

Claims (6)

1.一种汽油发动机燃烧粗糙声控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，获取发动机的实时转速信号、进气气管压力信号，计算发动机实时负荷，当判断发动机转速在标定值范围内，且发动机负荷也在标定值范围内，执行步骤2；
步骤2，当检测到进气压力增加梯度大于标定阀值，或实测油门踏板开度增加梯度大于标定阈值，或实测转速增加梯度大于标定阀值，则判定发动机处于瞬态加速工况，执行步骤3；
步骤3，当根据各缸缸压力传感器信号检测到某缸当前循环的缸内最大压力升高率超过标定阀值，则控制下一循环此缸的点火角在常规点火控制输出的基础上降低点火角度，降低的点火角度值是根据此时的发动机转速和发动机负荷查表确定；同时，控制该缸下一循环即将输出的降低压力升高率的点火角补偿值持续标定时间T，然后执行步骤4；
步骤4，当降低压力升高率的点火角值持续时间到达T后，该降低压力升高率的点火角补偿值恢复为0，结束本次瞬态燃烧粗糙声控制过程。
2.根据权利要求1所述的汽油发动机燃烧粗糙声控制方法，其特征在于，所述步骤3还包括，对于缸内压力升高率没有超过阀值的剩余缸的下一循环的点火角度按照常规点火角MAP查表输出。
3.根据权利要求1所述的汽油发动机燃烧粗糙声控制方法，其特征在于，所述步骤3的发动机转速和发动机负荷查表的表格是在整车上通过标定确定。
4.一种汽油发动机燃烧粗糙声控制***，其特征在于，包括：
信号采集模块，用于获取发动机的实时转速信号、进气气管压力信号；
第一判断模块，用于计算发动机实时负荷，并判断发动机转速是否在标定值范围内，且发动机负荷是否在标定值范围内；
第二判断模块，根据检测到的进气压力增加梯度是否大于标定阀值，或实测的油门踏板开度增加梯度是否大于标定阈值，或实测的转速增加梯度是否大于标定阀值，则判定发动机是否处于瞬态加速工况；
第一控制模块，用于在根据各缸缸压力传感器信号检测到某缸当前循环的缸内最大压力升高率超过标定阀值时，控制下一循环此缸的点火角在常规点火控制输出的基础上降低点火角度，降低的点火角度值是根据此时的发动机转速和发动机负荷查表确定；同时，控制该缸下一循环即将输出的降低压力升高率的点火角补偿值持续标定时间T；
第三判断模块，判断降低压力升高率的点火角值持续时间是否到达T，判断该降低压力升高率的点火角补偿值是否恢复为0，若是则结束这本次瞬态燃烧粗糙声控制过程。
5.根据权利要求4所述的汽油发动机燃烧粗糙声控制***，其特征在于，还包括第二控制模块，用于控制缸内压力升高率没有超过阀值的剩余缸的下一循环的点火角度按照常规点火角MAP查表输出。
6.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至3中任一项所述的汽油发动机燃烧粗糙声控制方法的步骤。
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