CN116006338B - 增程式发动机的电喷***的控制方法、装置及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增程式发动机的电喷***的控制方法、装置及车辆，其在空燃比闭环控制过程中，当增程式发动机处于稳态工况的时间超过预设的稳态时间tss时，如果混合气不偏浓，则先执行振荡控制策略一，再恢复执行常规控制策略，如果混合气偏浓，则先执行振荡控制策略二，再恢复执行常规控制策略。本发明在常规闭环控制的基础上，在增程式发动机长时间稳态工况中增加了定期空燃比振荡的过程，能提升催化剂的转化效率，保证排放一致性。
Description
技术领域
本发明属于汽车发动机控制领域，具体涉及一种增程式发动机的电喷***的控制方法、装置及车辆。
背景技术
目前，国家排放、油耗法规越来越严格，国六法规及双积分政策的实施，让降低油耗、提升排放稳定性刻不容缓。增程式电动车也成为电动化且可以解决续航焦虑的最佳方案。增程式电动车因发动机与驱动端完全断开，所以发动机的运行工况与整车运行工况解耦，发动机控制策略非常灵活，可以使用综合平衡排放油耗的控制方式。
现阶段大部分的增程式发动机在转速控制上，采用点工况控制，一般设置多个典型转速负荷点（从发动机最佳油耗曲线上选取），在不同的驾驶工况下，采用不同的稳态点工况保证发动机排放、充电功率、油耗等。但是，如果车辆在一段时间内一直以同一车速行驶，容易造成发动机长时间保持在同一转速负荷下稳态运行，此过程中空燃比将一直不变，一旦空燃比控制有微小误差，长时间运行后将导致催化剂储氧能力运行到极端状态，导致催化剂储氧饱和或者空载，之后的混合气过稀或者过浓将无法通过催化剂储氧能力得到缓解，混合气中的NOx或者CO将无法被有效催化，导致排放超标。
具体地，现阶段所有电喷***的稳态控制都采用闭环控制策略，通过安装于与三元催化剂相比更上游侧的排气管中的后氧传感器来控制空燃比。比如CN202001122U公开的电喷发动机全负荷工况闭环控制***，其电子控制单元根据排气中氧含量的变化，判断实际进入气缸的混合气空燃比，与设定的目标空燃比进行比较，根据比较的结果修正喷油量，最终使空燃比保持在设定值的附近，发动机的动力一致性、油耗一致性良好。但是后氧传感器信号因产品差异、安装位置、运行工况等原因也存在微小误差，长时间稳态运行将放大此误差，造成催化剂中的储氧饱和或者排空，导致无法继续发挥储氧的作用。传统发动机的工况变化频繁，无需考虑这个问题，增程式发动机因基本采用点工况来控制，长时间运行单一工况点的几率大大增加，这个问题成为了急需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种增程式发动机的电喷***的控制方法、装置及车辆，以激活催化剂除氧能力，提升转化效率，保证排放一致性。
本发明所述的增程式发动机的电喷***的控制方法，包括：
在空燃比闭环控制过程中，当增程式发动机处于稳态工况的时间超过预设的稳态时间tss时，如果混合气不偏浓，则先执行振荡控制策略一，再恢复执行常规控制策略，如果混合气偏浓，则先执行振荡控制策略二，再恢复执行常规控制策略。其中，
振荡控制策略一为：先使目标空燃比R= Rmid+Rbias，并维持作用时间tac，再使目标空燃比R= Rmid-Rbias，并维持作用时间tac，记为一次循环，重复该循环n次。
振荡控制策略二为：先使目标空燃比R= Rmid-Rbias，并维持作用时间tac，再使目标空燃比R= Rmid+Rbias，并维持作用时间tac，记为一次循环，重复该循环n次。
常规控制策略为：使目标空燃比R= Rmid。
Rmid表示空燃比中值，Rbias表示空燃比中值偏移量，n表示空燃比偏移控制的循环次数。
优选的，根据增程式发动机转速、增程式发动机负荷，查询预设的空燃比中值偏移表，得到所述空燃比中值偏移量Rbias；其中，预设的空燃比中值偏移表为通过标定获得的增程式发动机转速、增程式发动机负荷与空燃比中值偏移量的对应关系表。通过查表的方式得到空燃比中值偏移量，能更好的保证振荡控制的一致性。
优选的，根据增程式发动机转速、增程式发动机负荷，查询预设的作用时间表，得到所述作用时间tac；其中，预设的作用时间表为通过标定获得的增程式发动机转速、增程式发动机负荷与作用时间的对应关系表。通过查表的方式得到作用时间，能更好的保证振荡控制的一致性。
优选的，根据增程式发动机转速、增程式发动机负荷，查询预设的循环次数表，得到所述空燃比偏移控制的循环次数n；其中，预设的循环次数表为通过标定获得的增程式发动机转速、增程式发动机负荷与空燃比偏移控制的循环次数的对应关系表。通过查表的方式得到空燃比偏移控制的循环次数，能更好的保证振荡控制的一致性。
优选的，根据增程式发动机转速、增程式发动机负荷，查询预设的空燃比中值表，得到所述空燃比中值Rmid；其中，预设的空燃比中值表为通过标定获得的增程式发动机转速、增程式发动机负荷与空燃比中值的对应关系表。通过查表的方式得到空燃比中值，能更好的保证常规控制的一致性。
优选的，所述预设的稳态时间tss的取值范围为100ms~1000ms，其能避免增程式发动机长时间稳态运行。
优选的，如果增程式发动机转速变化量△n小于预设的转速阈值nthr，且增程式发动机负荷变化量△Pe小于预设的负荷阈值Pethr，则表示增程式发动机处于稳态工况。
优选的，如果后氧传感器输出的反应氧含量的电压小于或等于预设的电压阈值，则表示混合气不偏浓，否则表示混合气偏浓。
优选的，所述预设的转速阈值nthr的取值范围为70rpm~150rpm，所述预设的负荷阈值Pethr的取值范围为2%~8%。70rpm~150rpm以及2%~8%是比较合理的界定增程式发动机是否处于稳态工况的转速阈值范围以及负荷阈值范围。
优选的，所述预设的电压阈值的取值范围为420mV~500mV。420mV~500mV是比较合理的界定混合气是否偏浓的电压阈值范围。
本发明所述的增程式发动机的电喷***的控制装置，包括控制器，所述控制器被编程以便执行上述增程式发动机的电喷***的控制方法。
本发明所述的车辆，包括上述增程式发动机的电喷***的控制装置。
本发明在常规闭环控制的基础上，通过对稳态运行下的（发动机）空燃比进行定期加浓减稀（即在增程式发动机长时间稳态工况中增加定期空燃比振荡的过程），激活了催化剂除氧能力，确保了催化剂中储氧能力始终具备一定活性，提升了催化剂的转化效率，保证了排放一致性。
附图说明
图1为本实施例中增程式发动机的电喷***的控制流程图。
图2为本实施例中空燃比的控制示意图。
具体实施方式
后氧传感器检测增程式发动机直接排出的气体中的氧含量，并将代表氧含量的数据信息（即电压信号）发送给控制器，控制器根据排气中氧含量的变化，判断实际进入气缸的混合气空燃比（即实际空燃比），与目标空燃比进行比较，根据比较的结果修正喷油量，最终使实际空燃比保持在目标空燃比的附近，从而实现空燃比闭环控制。
如图1所示，本实施例中的增程式发动机的电喷***的控制方法，应用于空燃比闭环控制过程中，具体包括如下步骤：
S1、判断是否增程式发动机处于稳态工况的时间超过预设的稳态时间tss，如果是，则执行S2，否则执行S5。
如果增程式发动机转速变化量△n小于预设的转速阈值nthr，且增程式发动机负荷变化量△Pe小于预设的负荷阈值Pethr，则表示增程式发动机处于稳态工况。本实施例中预设的稳态时间tss=100ms，预设的转速阈值nthr=80rpm，预设的负荷阈值Pethr=3%。即如果增程式发动机转速变化量△n小于80rpm且增程式发动机负荷变化量△Pe小于3%的持续时间大于或等于100ms，就执行S2，否则执行S5。
S2、判断是否混合气偏浓，如果是，则执行S3，否则（即混合气不偏浓时）执行S4。
如果后氧传感器输出的反应氧含量的电压小于或等于预设的电压阈值，则表示混合气不偏浓，否则表示混合气偏浓。本实施例中预设的电压阈值等于450mV。
S3、执行振荡控制策略二，然后执行S5。
振荡控制策略二为：先使目标空燃比R= Rmid-Rbias（对应于空燃比减稀），并维持作用时间tac，再使目标空燃比R= Rmid+Rbias（对应于空燃比加浓），并维持作用时间tac，记为一次循环，重复该循环n次。
S4、执行振荡控制策略一，然后执行S5。
振荡控制策略一为：先使目标空燃比R= Rmid+Rbias（对应于空燃比加浓），并维持作用时间tac，再使目标空燃比R= Rmid-Rbias（对应于空燃比减稀），并维持作用时间tac，记为一次循环，重复该循环n次。
S5、执行常规控制策略，然后返回执行S1。
常规控制策略为：使目标空燃比R= Rmid。
其中，Rmid表示空燃比中值，Rbias表示空燃比中值偏移量，n表示空燃比偏移控制的循环次数。
根据增程式发动机转速、增程式发动机负荷，查询预设的空燃比中值表，得到空燃比中值Rmid。预设的空燃比中值表为通过标定获得的增程式发动机转速、增程式发动机负荷与空燃比中值的对应关系表。
根据增程式发动机转速、增程式发动机负荷，查询预设的空燃比中值偏移表，得到空燃比中值偏移量Rbias。预设的空燃比中值偏移表为通过标定获得的增程式发动机转速、增程式发动机负荷与空燃比中值偏移量的对应关系表。
根据增程式发动机转速、增程式发动机负荷，查询预设的作用时间表，得到作用时间tac。预设的作用时间表为通过标定获得的增程式发动机转速、增程式发动机负荷与作用时间的对应关系表。
根据增程式发动机转速、增程式发动机负荷，查询预设的循环次数表，得到空燃比偏移控制的循环次数n。预设的循环次数表为通过标定获得的增程式发动机转速、增程式发动机负荷与空燃比偏移控制的循环次数的对应关系表。
图2示出了增程式发动机稳态运行100ms后，混合气偏浓时，目标空燃比首先减稀（低于中值）5ms后，再加浓（高于中值）5ms，再减稀加浓，连续运行3个循环，之后恢复稳态运行的过程。其中，①表示增程式发动机转速，②表示增程式发动机负荷，③表示目标空燃比，④表示实际空燃比。
本实施例还提供一种增程式发动机的电喷***的控制装置，该控制装置包括控制器，该控制器被编程以便执行上述增程式发动机的电喷***的控制方法。
本实施例还提供一种车辆，该车辆包括上述增程式发动机的电喷***的控制装置。
Claims (10)
1.一种增程式发动机的电喷***的控制方法，其特征在于，包括：
在空燃比闭环控制过程中，当增程式发动机处于稳态工况的时间超过预设的稳态时间tss时，如果混合气不偏浓，则先执行振荡控制策略一，再恢复执行常规控制策略，如果混合气偏浓，则先执行振荡控制策略二，再恢复执行常规控制策略；其中，
振荡控制策略一为：先使目标空燃比R= Rmid+Rbias，并维持作用时间tac，再使目标空燃比R= Rmid-Rbias，并维持作用时间tac，记为一次循环，重复该循环n次；
振荡控制策略二为：先使目标空燃比R= Rmid-Rbias，并维持作用时间tac，再使目标空燃比R= Rmid+Rbias，并维持作用时间tac，记为一次循环，重复该循环n次；
常规控制策略为：使目标空燃比R= Rmid；
Rmid表示空燃比中值，Rbias表示空燃比中值偏移量，n表示空燃比偏移控制的循环次数。
2.根据权利要求1所述的增程式发动机的电喷***的控制方法，其特征在于：
根据增程式发动机转速、增程式发动机负荷，查询预设的空燃比中值偏移表，得到所述空燃比中值偏移量Rbias；其中，预设的空燃比中值偏移表为通过标定获得的增程式发动机转速、增程式发动机负荷与空燃比中值偏移量的对应关系表；
根据增程式发动机转速、增程式发动机负荷，查询预设的作用时间表，得到所述作用时间tac；其中，预设的作用时间表为通过标定获得的增程式发动机转速、增程式发动机负荷与作用时间的对应关系表；
根据增程式发动机转速、增程式发动机负荷，查询预设的循环次数表，得到所述空燃比偏移控制的循环次数n；其中，预设的循环次数表为通过标定获得的增程式发动机转速、增程式发动机负荷与空燃比偏移控制的循环次数的对应关系表。
3.根据权利要求2所述的增程式发动机的电喷***的控制方法，其特征在于：
根据增程式发动机转速、增程式发动机负荷，查询预设的空燃比中值表，得到所述空燃比中值Rmid；其中，预设的空燃比中值表为通过标定获得的增程式发动机转速、增程式发动机负荷与空燃比中值的对应关系表。
4.根据权利要求1至3任一项所述的增程式发动机的电喷***的控制方法，其特征在于：所述预设的稳态时间tss的取值范围为100ms~1000ms。
5.根据权利要求1至3任一项所述的增程式发动机的电喷***的控制方法，其特征在于：如果增程式发动机转速变化量△n小于预设的转速阈值nthr，且增程式发动机负荷变化量△Pe小于预设的负荷阈值Pethr，则表示增程式发动机处于稳态工况。
6.根据权利要求1至3任一项所述的增程式发动机的电喷***的控制方法，其特征在于：如果后氧传感器输出的反应氧含量的电压小于或等于预设的电压阈值，则表示混合气不偏浓，否则表示混合气偏浓。
7.根据权利要求5所述的增程式发动机的电喷***的控制方法，其特征在于：所述预设的转速阈值nthr的取值范围为70rpm~150rpm，所述预设的负荷阈值Pethr的取值范围为2%~8%。
8.根据权利要求6所述的增程式发动机的电喷***的控制方法，其特征在于：所述预设的电压阈值的取值范围为420mV~500mV。
9.一种增程式发动机的电喷***的控制装置，包括控制器，其特征在于：所述控制器被编程以便执行如权利要求1至8任一项所述的控制方法。
10.一种车辆，其特征在于：包括如权利要求9所述的控制装置。
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