一種直噴增壓汽油機超級爆震的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種直噴增壓汽油機超級爆震的控制方法，能夠有效控制超級爆震。所述控制方法包括：識別因進入缸內(nèi)的潤滑油自燃引發(fā)混合氣提前點火并進而引發(fā)超級爆震的氣缸，并將其標(biāo)識為超級爆震氣缸；將所述超級爆震氣缸的最后一次噴油推遲到壓縮沖程，并通過控制最后一次噴油的時間，使得形成可供燃燒的混合氣時的曲軸轉(zhuǎn)角不早于提前點火所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。本發(fā)明的控制方法較為簡單，僅需對個別超級爆震氣缸的噴油時間進行控制即可，操作可靠性較高；被識別出的超級爆震氣缸可以是一個或多于一個。試驗證明，上述控制方法能夠有效地控制超級爆震。
【專利說明】
一種直噴増壓汽油機超級爆震的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及直噴增壓汽油發(fā)動機燃燒控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種直噴增壓汽油機超級爆震的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]直噴增壓技術(shù)是汽油機小型化、節(jié)能減排的一種有效方法，由于均勻計量混合氣的燃燒和排放比稀薄混合氣分層燃燒更容易控制，采用均質(zhì)計量燃燒的直噴增壓汽油機日益成為小型增壓汽油機市場的主流。
[0003]針對上述類型的發(fā)動機，在低速高增壓工況時會遇到一種由進入氣缸的潤滑油自燃引發(fā)的混合氣提前點火導(dǎo)致的強烈爆震現(xiàn)象。由于爆震時的壓力振蕩可達(dá)到正常燃燒時氣缸爆發(fā)壓力的數(shù)量級，這種不正常燃燒被稱為超級爆震。
[0004]實踐中，超級爆震主要發(fā)生在發(fā)動機轉(zhuǎn)速在2500轉(zhuǎn)以下以及平均有效壓力高于16bar的低速大負(fù)荷工況，其頻繁發(fā)生時可造成火花塞和排氣門過熱燒蝕，活塞熔頂、穿孔或拉缸，以及連桿彎曲等發(fā)動機零部件的失效。超級爆震產(chǎn)生的高頻壓力波會清理掉附著在燃燒室壁面上的引發(fā)提前點火的殘余潤滑油或積碳，這種自清潔作用使得超級爆震具有隨機性和不持續(xù)性。
[0005]因提前點火系潤滑油自燃所為，不能像控制普通爆震那樣通過推遲火花塞點火時間的方式來控制超級爆震，事實上，火花塞點火時間越遲，超級爆震就越強烈；再者，引發(fā)提前點火的潤滑油的來源以及點火位置尚不十分清楚，完全消除缸內(nèi)附著在燃燒室壁面上的潤滑油也不現(xiàn)實。因此，目前還沒有對超級爆震進行有效控制的方法。
[0006]因此，如何設(shè)計一種直噴增壓汽油機超級爆震的控制方法，以便有效控制超級爆震，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前亟需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種直噴增壓汽油機超級爆震的控制方法，能夠有效控制超級爆震。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種直噴增壓汽油機超級爆震的控制方法，包括以下步驟:
[0009]I)識別因進入缸內(nèi)的潤滑油自燃引發(fā)提前點火而產(chǎn)生超級爆震氣缸，并將其標(biāo)識為超級爆震氣缸；
[0010]2)將所述超級爆震氣缸的最后一次噴油推遲到壓縮沖程，并通過控制最后一次噴油的時間，使得形成可供燃燒的混合氣時的曲軸轉(zhuǎn)角不早于提前點火所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。
[0011]本發(fā)明的控制方法，在識別出某個氣缸因發(fā)生潤滑油自燃引發(fā)的提前點火而發(fā)生超級爆震時，將其作為超級爆震氣缸進行單獨的噴油控制，以便有效控制超級爆震。在發(fā)動機運行過程中，每個循環(huán)的噴油可以分為若干次完成，由于前幾次噴油所形成混合氣的濃度在著火的下界限，因而需要的點火能量大且不容易形成穩(wěn)定的火焰，所以，混合氣穩(wěn)定燃燒所要求的物理條件由最后一次噴油控制。由于提前點火發(fā)生在壓縮沖程，而如果最后一次噴油發(fā)生在進氣沖程，在由進氣到壓縮的過程中，很有可能形成可供燃燒的混合氣，并在進入氣缸內(nèi)的潤滑油發(fā)生自燃時被點燃，引發(fā)混合氣的提前點火；基于上述原理，可以將最后一次噴油推遲至壓縮沖程，并控制具體地噴油時間，以便使可供燃燒的混合氣僅在火花塞點火之前形成，從而避免混合氣被過早點燃?？梢姡景l(fā)明的控制方法較為簡單，僅需對個別超級爆震氣缸的噴油時間進行控制即可，操作可靠性較高；被識別出的超級爆震氣缸可以是一個或多于一個。試驗證明，上述控制方法能夠有效地控制超級爆震。
[0012]可選地，所述步驟I)具體包括:判斷是否存在因進入缸內(nèi)的潤滑油自燃引發(fā)提前點火而產(chǎn)生超級爆震的氣缸，如果是，則將其標(biāo)識為超級爆震氣缸，并執(zhí)行所述步驟2)，如果否，則終止。
[0013]可選地，在所述步驟2)之后還包括以下步驟:
[0014]3)判斷超級爆震是否被抑制，如果是，則終止，如果否，則執(zhí)行步驟4);
[0015]4)增加各氣缸每次噴油的噴油量，使得最后一次噴油所形成混合氣的濃度對應(yīng)于最大火焰速度，并按照所述步驟2)控制各氣缸最后一次噴油的時間。
[0016]可選地，在所述步驟4)之后還包括以下步驟:
[0017]5)判斷超級爆震是否被抑制，如果是，則終止，如果否，則執(zhí)行步驟6);
[0018]6)對發(fā)動機實施限扭，以跳出超級爆震區(qū)運行。
[0019]可選地，在所述步驟6)中，對發(fā)動機降扭升速，以便其在超級爆震區(qū)外以相同的輸出功率運行。
[0020]可選地，在所述步驟6)中，發(fā)動機降扭升速運行至少500個工作循環(huán)或30秒，然后終止。
[0021]可選地，在所述步驟3)和所述步驟5)中，如果超級爆震被抑制，則按照所述步驟
2)或所述步驟4)繼續(xù)執(zhí)行至少500個工作循環(huán)或至少30秒，然后再終止。
[0022]可選地，在所述步驟2)和所述步驟4)中，每循環(huán)噴油分至少三次進行，最后一次噴油的噴油量為25%?33%。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明所提供直噴增壓汽油機超級爆震的控制方法在一種【具體實施方式】中的流程示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明所提供控制方法在第一種【具體實施方式】中的原理示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明所提供控制方法在第二種【具體實施方式】中的原理示意圖；
[0026]圖4為汽油混合氣的火焰速度和點火能量與過量空氣系數(shù)的關(guān)系示意圖；
[0027]圖5為直噴增壓汽油機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖1-5 中:
[0029]增壓器壓縮機1、中冷器2、電子節(jié)氣門3、進氣歧管4、高壓共軌供油系統(tǒng)5、發(fā)動機6、多孔噴油器7、氣缸8、排氣歧管9、增壓器廢氣禍輪機10、發(fā)動機排氣氧傳感器11、三元催化器12
【具體實施方式】
[0030]本發(fā)明的核心是提供一種直噴增壓汽油機超級爆震的控制方法，能夠有效控制超級爆震。
[0031]以下結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明的控制方法進行具體說明，以便本領(lǐng)域技術(shù)人員更加準(zhǔn)確地理解本發(fā)明。
[0032]誠如【背景技術(shù)】所述，直噴增壓汽油發(fā)動機在低速大負(fù)荷工況下，曲軸箱通風(fēng)再循環(huán)帶入氣缸內(nèi)的潤滑油顆粒在掃氣時會滯留在燃燒室壁面上；在燃燒室的壁面溫度及壓縮后期的氣體溫度作用下，滯留在燃燒室壁面上的潤滑油顆粒會蒸發(fā)并在其顆粒表面達(dá)到著火條件，產(chǎn)生和柴油顆粒類似的自燃，自燃的潤滑油進一步引發(fā)混合氣的提前點火。由于點火時間過早，且燃燒室的壁面上存在其它點火源，未燃區(qū)的混合氣會迅速達(dá)到著火條件而弓I發(fā)比常規(guī)爆震強度大得多的超級爆震。
[0033]目前，引發(fā)提前點火的潤滑油的來源以及點火位置尚不十分清楚，而完全消除氣缸內(nèi)附著在燃燒室壁面上的潤滑油也不現(xiàn)實。針對上述情況，本發(fā)明著重于減弱或消除引發(fā)爆震的條件，從超級爆震產(chǎn)生的機理入手，抑制超級爆震。超級爆震在機理上同于普通爆震，即由于未燃區(qū)的可燃混合氣在被點燃的混合氣的火焰到達(dá)之前發(fā)生自燃所致。提前點火發(fā)生的越早，發(fā)生自燃的區(qū)域就越大，爆震也就越強烈。鑒于超級爆震對發(fā)動機的破壞力較大，如何抑制超級爆震成為開發(fā)直噴增壓汽油機必須考慮的問題。
[0034]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明避開難以控制的點火源，即避開缸內(nèi)潤滑油的自燃，從被點燃的對象入手，通過控制形成可供燃燒的混合氣的時間，控制超級爆震。
[0035]如圖1所示，本發(fā)明的控制方法具體可以包括如下步驟:
[0036]S1:采集預(yù)先標(biāo)定的提前點火窗口的信號，即爆震傳感器監(jiān)控發(fā)動機振動，檢測到的發(fā)動機振動信號由濾波器濾掉預(yù)先標(biāo)定的提前點火窗口以外的信號，即因潤滑油自燃引發(fā)提前點火時所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角范圍以外的發(fā)動機振動信號；
[0037]S2:比較各氣缸在提前點火窗口內(nèi)爆震傳感器檢測到的發(fā)動機振動信號和預(yù)先標(biāo)定過的發(fā)動機正常燃燒時的振動信號的差異，判斷是否存在因進入缸內(nèi)的潤滑油自燃引發(fā)提前點火而產(chǎn)生超級爆震的氣缸，如果否，則終止，如果是，則將其標(biāo)識為超級爆震氣缸，并執(zhí)行步驟S3 ；
[0038]S3:將超級爆震氣缸的最后一次噴油時間推遲至壓縮沖程，并控制最后一次噴油的時間，以使可供燃燒的混合氣僅在火花塞點火之前形成，即可供燃燒的混合氣形成的曲軸轉(zhuǎn)角全面覆蓋提前點火窗口，避免可供燃燒的混合氣在提前點火窗口內(nèi)被缸內(nèi)的潤滑油占燃.V、、、乃 U、，
[0039]S4:判斷超級爆震是否被抑制，如果是，則終止，如果否，則執(zhí)行步驟S5 ；
[0040]S5:將各氣缸的最后一次噴油時間均推遲至壓縮沖程、且對各氣缸最后一次噴油的時間進行控制，使得提前點火窗口被覆蓋在各氣缸形成可供燃燒的混合氣所需的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)；同時，增加各氣缸多次噴油中每次噴油的噴油量，使得最后一次噴油所形成的混合氣濃度對應(yīng)于最大火焰速度，以增加提前點火所需的點火能量和滯后期，即使被點燃后的混合氣以最大火焰速度掃過未燃區(qū)，最大程度地減少火焰到達(dá)前未燃混合氣自行著火的區(qū)域，，通過對混合氣燃燒的控制進一步抑制超級爆震；
[0041]S6:判斷超級爆震是否被抑制，如果是，則終止，如果否，則執(zhí)行步驟S7 ；
[0042]S7:對發(fā)動機實施限扭，以便其跳出超級爆震區(qū)運行，并按照沒有超級爆震情況下的噴油策略進行正常的噴油控制。
[0043]進一步，步驟S4和步驟S6中，如果超級爆震被抑制，可以在步驟S3或步驟S5的控制策略下繼續(xù)運行500個工作循環(huán)左右，或者繼續(xù)運行30秒，以有效防止超級爆震的再次發(fā)生，然后再停止超級爆震的控制，回到無超級爆震的正?？刂颇Ｊ?，終止整個控制過程。至于控制的時間可以根據(jù)需要增減，不限于上述30秒或500個工作循環(huán)。
[0044]同理，在步驟S7之后，還可以增加步驟S8，繼續(xù)在步驟S7中的限扭控制策略下運行500個工作循環(huán)左右或者運行30秒，然后解除限扭，回到正常控制模式，終止整個控制過程。也就是說，在超級爆震被抑制的情況下，均可以在原有策略下繼續(xù)運行500個工作循環(huán)左右，或者繼續(xù)運行30秒，以有效防止超級爆震的再次發(fā)生，即按照步驟S8執(zhí)行，只是繼續(xù)運行時的控制策略不同。
[0045]在步驟SI之前通常涉及預(yù)先在發(fā)動機臺架上標(biāo)定的提前點火窗口。在對提前點火窗口進行標(biāo)定時，可以根據(jù)爆震傳感器的檢測信號，將提前點火發(fā)生的相應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角范圍并在前后各加以一定的曲軸轉(zhuǎn)角余度后標(biāo)定為提前點火窗口，以便對爆震傳感器所檢測到的發(fā)動機振動信號通過濾波器濾波，僅對該窗口范圍內(nèi)的發(fā)動機振動信號進行監(jiān)測，并根據(jù)檢測結(jié)果進行相應(yīng)的控制。發(fā)動機的普通爆震一般發(fā)生在壓縮上死點后曲軸轉(zhuǎn)角為10-50度之間，該曲軸轉(zhuǎn)角范圍即所謂的爆震窗口(即普通爆震發(fā)生時對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角范圍)。為對普通爆震進行控制，發(fā)動機通常設(shè)有爆震傳感器，以便發(fā)動機控制單元E⑶根據(jù)發(fā)生爆震的曲軸轉(zhuǎn)角對點火提前角進行調(diào)整，對爆震進行控制。爆震窗口只要覆蓋爆震發(fā)生的曲軸轉(zhuǎn)角范圍即可，不能定義的太大，否則會增加ECU處理數(shù)據(jù)和做出反應(yīng)的時間。同理，鑒于進入缸內(nèi)的潤滑油可能會在壓縮上死點之前的某個曲軸轉(zhuǎn)角發(fā)生自燃并引發(fā)提前點火從而改變發(fā)動機的振動，故可以將從發(fā)生提前點火時所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角范圍作為提前點火窗口，以便ECU在提前點火窗口內(nèi)通過爆震傳感器對因提前點火導(dǎo)致的發(fā)動機振動變化進行監(jiān)測，以控制因提前點火引發(fā)的超級爆震。識別提前點火的爆震傳感器可以是特別設(shè)置的也可以是控制火花塞點火時間的常規(guī)爆震傳感器。采用常規(guī)爆震傳感器同時控制普通爆震和提前點火引發(fā)的超級爆震時，必須在提前點火窗口和爆震窗口對其分別進行標(biāo)定。本文中的提前點火窗口通常對應(yīng)于壓縮上死點前10-30度的曲軸轉(zhuǎn)角范圍，而爆震窗口則通常設(shè)在壓縮上死點后10-50度的曲軸轉(zhuǎn)角范圍。
[0046]可以理解，在發(fā)動機控制單元ECU的內(nèi)存中有提前點火窗口及濾波范圍的相關(guān)信息時，可以省去步驟SI，而直接執(zhí)行步驟S2。同時，在步驟S2中，可以默認(rèn)提前點火和超級爆震的相關(guān)性，此時，只需識別出所述發(fā)生提前點火的氣缸，將其標(biāo)識為超級爆震氣缸，然后再執(zhí)行相應(yīng)的控制策略即可。
[0047]當(dāng)然，在省去步驟SI時，在步驟S3中，可以直接控制最后一次噴油的時間，以便形成可供燃燒的混合氣時的曲軸轉(zhuǎn)角不早于提前點火所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，即在可能的提前點火點之后形成可燃的混合氣，以避免混合氣被自燃的潤滑油提前點燃。此處所述的提前點火所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角在每次發(fā)生時有所不同，但最遲和最早的提前點火角通常應(yīng)落入上述提前點火窗口覆蓋范圍；因ECU必須根據(jù)內(nèi)存中事先標(biāo)定并儲存的相關(guān)信息對爆震傳感器信號進行比較來判斷發(fā)動機燃燒是否正常。
[0048]在步驟S3中，當(dāng)推遲最后一次噴油時間至壓縮沖程時，最后一次噴油的冷卻作用和形成均勻的可供燃燒的混合氣需要時間向壓縮上死點靠近，消弱了混合氣被缸內(nèi)潤滑油提前點燃的條件；通過壓縮過程的噴油冷卻及控制混合氣在壓縮過程后期的形成時間，使得提前點火的時間盡可能靠近壓縮上死點，以降低提前點火對發(fā)動機的損傷，甚至可以使?jié)櫥蜕胁荒茳c燃混合氣時完成火花塞點火，實現(xiàn)正常燃燒，從而避免發(fā)生超級爆震。即使?jié)櫥吞崆皩⒒旌蠚恻c燃，由于提前點火點被大幅度推遲，經(jīng)大量試驗證明，此時發(fā)生的提前點火僅會有限度地提高缸壓，不會引發(fā)超級爆震。
[0049]還可以理解，步驟S4-S8均可以省略，而采用步驟S3中的方法控制發(fā)動機工作若干個工作循環(huán)，如缸內(nèi)引發(fā)提前點火的潤滑油在超級爆震發(fā)生時已被大部分清除，最終也能實現(xiàn)對爆震的有效控制。當(dāng)然，在超級爆震較為強烈的情況下，增加步驟S4進行判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果改變相應(yīng)的控制策略，按照步驟S5執(zhí)行增加噴油濃度的控制策略，能夠提高爆震控制的可靠性，以便快速有效地控制超級爆震的再次發(fā)生，減小對發(fā)動機的損傷。同理，在步驟S5之后還可以增加步驟S6進行判斷，并在采用增加噴油濃度和推遲最后一次噴油時間均不能有效控制爆震時，按照步驟S7進行限扭控制，可以對車輛駕駛性影響最小的方式跳出爆震區(qū)，使其回到正常運行的控制模式，以期減小車輛駕駛?cè)藛T對發(fā)動機超級爆震控制策略的敏感性。
[0050]具體地，在步驟S7中，對發(fā)動機實施限扭的同時可以進行升速，以使得發(fā)動機在相同功率下運行，也就是說，發(fā)動機跳出了超級爆震區(qū)，以相同的輸出功率運行，保證車輛正常運行。由于在低速高負(fù)荷運行時，當(dāng)?shù)退倥ぞ叵陆档揭欢ǔ潭?，發(fā)動機將不再需要通過掃氣來提高增壓器壓縮機的流量以達(dá)到低速扭矩所需的增壓要求，也就不會使曲軸箱通風(fēng)再循環(huán)帶入缸內(nèi)的潤滑油隨從進氣道到排氣道的短路氣缸的掃氣流動而滯留在燃燒室壁面上并形成可能的提前點火源，從點火源以及燃燒條件等方面限制氣缸內(nèi)的燃燒，從而跳出超級爆震區(qū)運行。同時，降扭可能產(chǎn)生的功率下降可以通過提高轉(zhuǎn)速來補償，最終使得發(fā)動機沿等功率線按降扭升速的方法在提前點火區(qū)外(即跳出超級爆震區(qū))運行。沿等功率線跳出超級爆震區(qū)的方法對變速器換擋策略影響最小，因而該降扭策略對整車的駕駛性影響最小。請進一步結(jié)合圖2-4，對本發(fā)明控制方法的原理進行進一步的詳細(xì)說明。
[0051]實踐中，發(fā)動機供油系統(tǒng)向氣缸的噴油通常每循環(huán)只有一次，且在進氣沖程中完成。但在發(fā)生超級爆震的發(fā)動機轉(zhuǎn)速區(qū)，即低于2500轉(zhuǎn)時，由于進氣沖程對應(yīng)的時間長，可以通過提高噴油壓力，縮短一次連續(xù)噴油的時間，使噴油分若干次進行。本文所述的若干是指數(shù)量不確定的多個，通常為三個或三個以上。本文以三次噴油為例進行說明。本文所述的混合氣在無特殊說明的情況下，均指可供燃燒的混合氣，通常為均勻混合。
[0052]如圖2所示，在無超級爆震時，三次噴油均可以在進氣沖程完成，各次噴油占總噴油量的比例分別可以控制在35%、32 %?40 %、25%?33% ;缸內(nèi)混合氣的過量空氣系數(shù)隨著三次噴油的變化分別為2.86,1.33?1.5,1.0。其中，對第一次噴油量的限制主要是考慮到活塞離開進氣上死點不久，油束穿透長度不能太大，否則會和活塞產(chǎn)生干涉。由于不同的發(fā)動機活塞形狀以及缸內(nèi)湍流強度的不同，合適的噴油時間以及第二次噴油的噴油量可以通過實驗最終確定。當(dāng)?shù)诙螄娪土吭O(shè)定為32%時，對應(yīng)的過量空氣系數(shù)為1.5，其為混合氣著火的下界限，因而不能形成穩(wěn)定的火焰。也就是說，只有在完成第三次噴油后，才能夠使對應(yīng)的過量空氣系數(shù)達(dá)到1.0，形成可供燃燒的計量混合氣，因此，本發(fā)明通過控制第三次噴油的時間控制混合氣的形成時間，進而控制超級爆震。
[0053]為了提高混合質(zhì)量，在發(fā)動機供油系統(tǒng)條件許可時，應(yīng)盡量增加第二次噴油量，比如可以將其提高到40%，對應(yīng)的過量空氣系數(shù)為1.33，可使第三次噴油降為25%，有利于第三次噴油的蒸發(fā)和混合，以便形成較為均勻的混合氣。
[0054]發(fā)動機電控單元ECU可以根據(jù)接收到的各氣缸爆震傳感器信號分析在各氣缸對應(yīng)的提前點火窗口內(nèi)發(fā)動機振動是否正常，并通過比較ECU的內(nèi)存中儲存的發(fā)動機正常燃燒時的振動信號判定是否發(fā)生提前點火。
[0055]當(dāng)ECU在某一氣缸的提前點火窗口內(nèi)識別出提前點火時，將該氣缸標(biāo)記為發(fā)生超級爆震的氣缸，并將該氣缸的第三次噴油推遲至壓縮沖程，且控制第三次噴油的時間，使得計量混合氣形成的曲軸轉(zhuǎn)角能夠覆蓋提前點火窗口，即形成混合氣所需的曲軸轉(zhuǎn)角不早于提前點火窗口 ；如圖2所示，從第三次噴油開始至壓縮上死點的一段時間LI均為第三次噴油的蒸發(fā)混合時間，其完全覆蓋提前點火窗口。
[0056]由于第三次噴油對缸內(nèi)混合氣的冷卻作用及可供燃燒的均勻混合氣的形成曲軸轉(zhuǎn)角移向壓縮上死點，導(dǎo)致混合氣被缸內(nèi)潤滑油點燃時相應(yīng)的提前點火位置后移且點火滯后期延長，使得火花塞在潤滑油引發(fā)混合氣提前點火之前完成點火，即實現(xiàn)正常點火，從而抑制超級爆震。
[0057]如果在實施圖2所示的推遲第三次噴油的策略后不能有效抑制超級爆震，可以對混合氣進行加濃，使得所形成的混合氣對應(yīng)的過量空氣系數(shù)為最大火焰速度下的過量空氣系數(shù)，進而提高點燃混合氣所需的點火能量，增加提前點火的難度。
[0058]如圖4所示，計量混合氣的點火能量最小，即當(dāng)過量空氣系數(shù)等于I時，混合氣最容易被點燃，當(dāng)混合氣濃度增加時，要求的點火能量增加，同時，所形成的火焰速度提高。在圖4中，以λ表示過量空氣系數(shù)，以實線表示的曲線為火焰速度的變化，以虛線表示的曲線為點火能量的變化?？梢?，在λ = 0.78左右時達(dá)到火焰速度的最大值，此時，如果繼續(xù)加濃，火焰速度將下降，在λ = 0.61左右時到達(dá)混合氣著火濃度的下界限，在該濃度時不能形成穩(wěn)定的火焰?；旌蠚庖蟮狞c火能量越大，其被潤滑油自燃釋放的能量可能不足以點燃混合氣，故發(fā)生提前點火的可能性就越小；同時，即使發(fā)生提前點火，促使火焰以最大速度傳播，使混合氣盡可能被火焰點燃而不是自燃，因而不能引發(fā)超級爆震。上述原理可以應(yīng)用于本發(fā)明中對混合氣進行加濃的控制策略中。
[0059]詳細(xì)地，如圖3所示，如果圖2所示的控制策略不能有效抑制提前點火引發(fā)的超級爆震，可以對混合氣實施加濃，使得形成混合氣的過量空氣系數(shù)對應(yīng)于最大火焰速度，即可以處于圖4中所示的λ = 0.78位置。
[0060]增加的噴油量可以平均分配給三次噴油，由于發(fā)動機混合氣的濃度由ECU根據(jù)設(shè)置在三元催化器前的氧傳感器信號控制，故加濃需要對各氣缸同時實施，即當(dāng)ECU識別某一氣缸為超級爆震氣缸且圖2所示的控制策略不足以消除超級爆震時，各氣缸的第三次噴油均被推遲至壓縮沖程，同時實施加濃策略，并控制各氣缸的噴油時間，使得形成混合氣的曲軸轉(zhuǎn)角覆蓋提前點火窗口。
[0061]如圖3所不，各次噴油占總噴油量的比例分別可以設(shè)置為35%、40%、25%，缸內(nèi)混合氣的過量空氣系數(shù)λ隨三次噴油的變化分別為2.23、1.04、0.78。在第二次噴油完成后，λ = 1.04時所對應(yīng)的混合氣的溫度遠(yuǎn)低于混合氣的燃點，不足以被任何點火源點燃，也就不會被潤滑油點燃。同時，由于噴油量提高，與圖2所示的噴油策略相比，可以適當(dāng)提前第三次噴油的時間，以保證第三次噴油有足夠的蒸發(fā)和混合時間，形成均勻的可燃的濃混合氣。如圖3所示，從第三次噴油開始至壓縮上死點的時間L2均可以構(gòu)成第三次噴油的蒸發(fā)混合時間，其時間較長，完全覆蓋了提前點火窗口。
[0062]采用上述加濃控制策略與推遲第三次噴油時間的控制策略相互結(jié)合，一方面，第三次噴油發(fā)生在壓縮沖程，第三次噴油的燃料蒸發(fā)所需的汽化潛熱會從混合氣中吸收大量的熱能，以降低被壓縮的混合氣的溫度，起到對混合氣的冷卻作用，提高了混合氣被潤滑油點燃的難度；另一方面，第三次噴油在冷卻混合氣的同時也冷卻了附著在燃燒室壁面上的潤滑油顆粒，使得其溫度降低，消弱其達(dá)到自燃的條件，當(dāng)潤滑油顆粒表面的溫度低于著火點時便不再能成為點火源；再者，噴油量的增加減少了缸內(nèi)的氧氣濃度，導(dǎo)致混合氣的點火滯后期因缺氧而延長，即使提前點火發(fā)生，提前點火影響的區(qū)域也很小，則混合氣的燃燒依然主要由火花塞點火所控制，超級爆震從而得以抑制。
[0063]即使加濃控制策略并不能完全消除提前點火，也可以最大程度地削弱爆震強度，減小提前點火引發(fā)的不正常燃燒對發(fā)動機的破壞。
[0064]更進一步，在上述控制策略均不能抑制超級爆震時，為保護發(fā)動機，ECU可以按照對被驅(qū)動車輛影響最小的方式對發(fā)動機實施限扭，以跳出爆震區(qū)運行。對配有自動擋變速箱的車輛，ECU可以控制發(fā)動機沿等功率線降扭；對于配有手動擋變速箱的車輛，ECU可控制發(fā)動機以對駕駛性能影響盡可能小的方式離開超級爆震區(qū)運行。鑒于超級爆震發(fā)生的隨機性以及不持續(xù)性，對超級爆震的控制措施通常為有限時間控制。
[0065]需要說明的是，原則上，可以不增加新的設(shè)備而通過在ECU中增加新的控制策略實施上述控制方法，但實施前必須對發(fā)動機進行必要的標(biāo)定，且發(fā)動機的ECU及供油系統(tǒng)必須具有分缸控制和多次噴油的條件，具體參見上文的描述。但是，上述條件并不是任一臺發(fā)動機的控制系統(tǒng)及噴油系統(tǒng)均能夠滿足的，目前，歐5/歐6的發(fā)動機才具有上述控制策略的實施條件。因此，對于此類發(fā)動機，并不需增加新的裝置。但是，對不具有上述控制策略實施條件的發(fā)動機，ECU及供油系統(tǒng)必須擴展才可能具有可實施所提出控制策略的條件，否則，多次噴油及分缸噴油控制均無法實現(xiàn)。
[0066]本發(fā)明僅以其中一種發(fā)動機為例進行說明，請進一步結(jié)合圖5。如圖5所示，在直噴增壓汽油機中，空氣經(jīng)由增壓器壓縮機1、中冷器2、電子節(jié)氣門3后進入發(fā)動機6的進氣歧管4，并分配至各個氣缸8。根據(jù)發(fā)動機6噴油策略，燃油通過高壓共軌供油系統(tǒng)5及多孔噴油器7按點火次序依次向各缸噴油。燃燒廢氣經(jīng)排氣歧管9排出氣缸8，流向下游的增壓器廢氣渦輪機10，并通過該增壓器廢氣渦輪機10驅(qū)動發(fā)動機排氣氧傳感器11，再經(jīng)過三元催化器12凈化后排到外部環(huán)境中。其中，三元催化器12前的發(fā)動機排氣氧傳感器11根據(jù)排氣的氧濃度調(diào)整噴油器的噴油量，以使得三元催化器12更有效地處理發(fā)動機6排放的污染物。
[0067]其中，詳細(xì)地控制方法可以參照上文的說明執(zhí)行，此處不再贅述。
[0068]以上對本發(fā)明所提供的直噴增壓汽油機超級爆震的控制方法進行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種直噴增壓汽油機超級爆震的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)識別因進入缸內(nèi)的潤滑油自燃引發(fā)提前點火而產(chǎn)生超級爆震的氣缸，并將其標(biāo)識為超級爆震氣缸； 2)將所述超級爆震氣缸的最后一次噴油推遲到壓縮沖程，并通過控制最后一次噴油的時間，使得形成可供燃燒的混合氣時的曲軸轉(zhuǎn)角不早于提前點火所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。2.如權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步驟I)具體包括:判斷是否存在因進入缸內(nèi)的潤滑油自燃引發(fā)提前點火而產(chǎn)生超級爆震的氣缸，如果是，則將其標(biāo)識為超級爆震氣缸，并執(zhí)行所述步驟2)，如果否，則終止。3.如權(quán)利要求1-2任一項所述的控制方法，其特征在于，在所述步驟2)之后還包括以下步驟: 3)判斷超級爆震是否被抑制，如果是，則終止，如果否，則執(zhí)行步驟4); 4)增加各氣缸每次噴油的噴油量，使得最后一次噴油所形成混合氣的濃度對應(yīng)于最大火焰速度，并按照所述步驟2)控制各氣缸最后一次噴油的時間。4.如權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，在所述步驟4)之后還包括以下步驟: 5)判斷超級爆震是否被抑制，如果是，則終止，如果否，則執(zhí)行步驟6); 6)對發(fā)動機實施限扭，以跳出超級爆震區(qū)運行。5.如權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，在所述步驟6)中，對發(fā)動機降扭升速，以便其在超級爆震區(qū)外以相同的輸出功率運行。6.如權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，在所述步驟6)中，發(fā)動機降扭升速運行至少500個工作循環(huán)或30秒，然后終止。7.如權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，在所述步驟3)或所述步驟5)中，如果超級爆震被抑制，則按照所述步驟2)或所述步驟4)繼續(xù)執(zhí)行至少500個工作循環(huán)或至少30秒，然后再終止。8.如權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，在所述步驟2)和所述步驟4)中，每循環(huán)噴油分至少三次進行，最后一次噴油的噴油量為25%?33%。
【文檔編號】F02D41/22GK105986915SQ201510041093
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月27日
【發(fā)明人】騰和, 熊春英, 苗瑞剛, 胡庭軍, 駱旭薇, 廖善彬, 曹黎明, 吳敏
【申請人】江鈴汽車股份有限公司