一种直喷汽油机混合气自适应控制方法技术

本发明专利技术涉及一种直喷汽油机混合器自适应控制方法，根据空燃比偏差特性，根据和不同工况下通过混合气自适应专用控制软件增加混合气自适应控制功能，进行在线自适应调节，将此自适应值作为参数修正ECU计算的喷油量，改善车辆排放性能，将不同工况下学习到的自适应值存储在ECU的EEPROM寄存器中，同现有技术相比，能够改善系统长期累积偏差造成的空燃比变差情况，对空燃比闭环控制量进行学习修正，改善车辆长时间行驶后部件磨损及传感器、执行器特性偏移所造成的空燃比偏差，通过混合气自适应控制功能同样能够改善由于车辆所加油品变化而导致的排放变差，最终使停机后车辆再次起动行驶时能快速达到较好的空燃比闭环效果。

【技术实现步骤摘要】
一种直喷汽油机混合气自适应控制方法
本专利技术属于汽车电子控制领域。涉及一种直喷汽油机混合器自适应控制方法，适用安装有氧传感器、电控喷油器、火花塞及发动机控制单元ECU(EngineControlUnit)等部件的直喷汽油发动机及车辆。
技术介绍
随着车辆长时间的行驶，部分发动机传感器或执行器部件会出现机械磨损、电子器件灵敏度下降等情况，由此会造成一些传感器及执行器的特性偏移，例如喷油器、可变气门正时控制阀特性偏移等，除此之外车辆所使用油品的差异也会对原有控制器参数有一定影响，从而造成车辆排放性能下降。装有直喷汽油机的车辆经长时间行驶，其传感器、执行器的特性会出现细微的偏差，例如喷油器特性偏移等，同时由于车辆所加油品存在一定差异性，其燃烧过程也会有微小差异，这些变化会作为误差致使发动机控制系统出现一定控制效果恶化，为了使发动机控制系统能够修正这些系统误差，需要引入混合气自适应控制方法。针对发动机混合气自适应调节的方法，专利文献(CN2128971Y)中公开了一种采用附加空气法，用微机对化油器式汽油机混合气空燃比实施自适应控制的装置。专利文献(CN105275702A)中明提出了一种空燃比自适应调节的喷油器雾化装置，自激振荡腔是由衬套以及衬套上下两端分别通过上密封圈、下密封圈密封的自激振荡腔上喷嘴、自激振荡腔下喷嘴所围成的圆柱形空心腔，自激振荡腔的内壁即衬套侧壁上开有开孔，导流管插入开孔中与衬套固定连接，进气管与自激振荡腔上喷嘴固定连接，喷管与自激振荡腔下喷嘴固定连接；所述开孔的位置位于自激振荡腔腔体高度的1/2处。专利文献(CN103047035A)公开了一种基于博世公司宽域氧传感器的焦炉气发动机自适应空燃比控制方法，该专利技术在宽域氧传感器的基础上，根据发动机进气量、燃料供气量与测得的过量空气系数计算燃料理论化学计量空燃比，当理论化学计量空燃比与作用于前馈控制的化学计量空燃比差值满足一定条件时，通过增量式PID控制器对作用于前馈控制的化学计量空燃比进行修正，并通过自学习模块，作用于空燃比前馈控制。对于专利文献(CN2128971Y)公开的系统，其装置仅适用于化油器式汽油机混合气自适应调节，有一定局限性，可用范围较小；对于专利文献(CN105275702A)公开的系统，其通过增加在喷油器处加装雾化装置，由部件的物理特性实现了不均匀燃烧所导致的排放效果恶化，但其增加了额外的器件成本，且随着系统长时间的运行，其器件老化等问题有一定的不确定性因素；对于专利文献(CN103047035A)公开的系统，其所使用对象为焦炉气发动机，所解决的问题是焦炉气成分变化而引起的发动机排放恶化，且该方法仅针对博世公司宽域氧传感器系统，有一定的局限性，而本专利技术所涉及的对象为直喷汽油机，自适应调节过程基于发动机运行工况，消除的误差包括机械部件磨损及传感器执行器的特性偏移等。
技术实现思路
针对上述现有技术状况，本专利技术的目的在于，提供一种适用安装有氧传感器、电控喷油器、火花塞及ECU控制器等部件的直喷汽油发动机及车辆的直喷汽油机混合器自适应控制方法。现将本专利技术构思及技术解决方案叙述如下：本专利技术的基本构思是，经过长时间使用后车辆喷油器特性偏移、油品差异等造成排放恶化的情况下，根据空燃比偏差特性，通过不同工况下对直喷汽油机空燃比闭环控制量的偏差进行在线自适应调节，将此自适应值作为参数修正ECU计算的喷油量，从而改善车辆排放性能，将不同工况下学习到的自适应值存储在ECU的电擦除可编程只读存储器EEPROM(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory)中，最终使停机后车辆再次起动行驶时能快速达到较好的空燃比闭环效果，根据上述专利技术构思，本专利技术一种直喷汽油机混合气自适应控制方法，其特征在于：在通常直喷汽油机空燃比闭环功能基础上通过混合气自适应专用控制软件增加混合气自适应控制功能，包括低水温环境下混合气自适应控制、正常水温环境下混合气自适应控制两部分，其中正常水温环境下混合气自适应控制分为混合气加法自适应控制及混合气乘法自适应控制，分别用于修正改善不同工况下由于机械磨损、传感器及执行器特性偏差、油品变化等造成的排放恶化，具体步骤如下：步骤1.：根据发动机控制系统各部件及子系统状态判断混合气自适应控制基本使能条件；当系统当前不存在失火故障、凸轮轴传感器故障、废气再循环EGR(ExhaustGasRecirculation)部件故障、电子节气门故障、水温传感器故障、电池电压故障、进气温度传感器故障、氧传感器信号故障、氧传感器加热器故障、碳罐故障等，且系统未进行碳罐清空动作时，混合气自适应控制满足基本使能条件；该基本使能条件将作为后续混合气自适应控制使能的前提条件；步骤2.：在满足混合气自适应控制基本使能条件时，通过发动机水温条件来判断开启低水温环境下混合气自适应控制功能或正常水温环境下混合气自适应控制功能；步骤2.1：当发动机水温较低时，低水温环境下混合气自适应控制使能标志置位；步骤2.2：当发动机水温较高时，正常水温环境下混合气自适应控制使能标志置位；步骤3.：发动机系统排放性能变差，新鲜空气量或燃油量出现了偏差，将该偏差分为加性误差及乘性误差；步骤3.1：在正常水温环境下混合气自适应控制使能标志置位时，如附图2所示，若空燃比闭环控制使能，且此时化学计量空燃比在0.95至1.05之间，发动机工作在附图3中的加法自适应区域内，则混合气加法自适应控制功能使能标志置位，该区域选择为发动机怠速工作区，该区域系统误差成加法特性；步骤3.2：若空燃比闭环控制使能，且此时化学计量空燃比在0.95至1.05之间，发动机转速、负荷工况在附图3中的乘法自适应区域，则混合气乘法自适应控制功能使能标志置位，该区域选择为排放循环中的大转速、大负荷工况区，该区域系统误差成乘法特性；步骤4：若低水温环境下混合气自适应控制使能标志置位，则系统进行低水温环境下混合气自适应控制；步骤4.1：整个调节过程是通过对空燃比闭环控制量进行积分累加实现：步骤4.2：积分计算的条件为空燃比闭环控制使能，同时发动机系统无燃油系统故障；积分计算的初值为1；若发动机系统识别出燃油系统故障，则积分计算复位至初值；积分计算的表达式如下式所示：FacLowT＝∫(Facλ-1)*FacWaterT*KLowT*dt(1)其中FacLowT为低水温环境下积分值，Facλ为空燃比闭环控制量，KLowT为低水温环境下混合气自适应控制积分系数，FacLowT作为低水温下系统偏差学习值，需要将该积分值存储在ECU控制芯片的EEPROM存储区域中，使其能够支持掉电保存特性；；步骤4.3：与发动机水温相关的混合气自适应修正系数为FacWaterT，其计算方法如下式所示：其中TWater为发动机水温，参数TThd1、TThd2为低水温环境下混合气自适应控制水温最小、最大阈值；步骤4.4：最终低水温环境下混合气自适应控制调节因子OutputLowT的计算入下式所示OutputLowT＝(FacLowT-1)*FacWaterT+1(3)步骤5.若正常水温环境下混合气加法自适应控制使能标志置位，则系统进行混合气加法自适应控制；步骤5.1：整个调节过程是通过对空燃比闭环控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直喷汽油机混合气自适应控制方法，其特征在于：在通常直喷汽油机空燃比闭环功能基础上通过混合气自适应专用控制软件增加混合气自适应控制功能，包括低水温环境下混合气自适应控制、正常水温环境下混合气自适应控制两部分，其中正常水温环境下混合气自适应控制分为混合气加法自适应控制及混合气乘法自适应控制，分别用于修正改善不同工况下由于机械磨损、传感器及执行器特性偏差、油品变化等造成的排放恶化，具体步骤如下：步骤1：根据发动机控制系统各部件及子系统状态判断混合气自适应控制基本使能条件；当系统当前不存在失火故障、凸轮轴传感器故障、废气再循环EGR部件故障、电子节气门故障、水温传感器故障、电池电压故障、进气温度传感器故障、氧传感器信号故障、氧传感器加热器故障、碳罐故障等，且系统未进行碳罐清空动作时，混合气自适应控制满足基本使能条件；步骤2.：在满足混合气自适应控制基本使能条件时，通过发动机水温条件来判断开启低水温环境下混合气自适应控制功能或正常水温环境下混合气自适应控制功能；步骤3.：发动机系统排放性能变差，新鲜空气量或燃油量出现了偏差，将该偏差分为加性误差及乘性误差；步骤4：若低水温环境下混合气自适应控制使能标志置位，则系统进行低水温环境下混合气自适应控制；步骤5.若正常水温环境下混合气加法自适应控制使能标志置位，则系统进行混合气加法自适应控制；步骤6：若正常水温环境下混合气乘法自适应控制使能标志置位，则系统进行混合气乘法自适应控制。...

【技术特征摘要】
1.一种直喷汽油机混合气自适应控制方法，其特征在于：在通常直喷汽油机空燃比闭环功能基础上通过混合气自适应专用控制软件增加混合气自适应控制功能，包括低水温环境下混合气自适应控制、正常水温环境下混合气自适应控制两部分，其中正常水温环境下混合气自适应控制分为混合气加法自适应控制及混合气乘法自适应控制，分别用于修正改善不同工况下由于机械磨损、传感器及执行器特性偏差、油品变化等造成的排放恶化，具体步骤如下：步骤1：根据发动机控制系统各部件及子系统状态判断混合气自适应控制基本使能条件；当系统当前不存在失火故障、凸轮轴传感器故障、废气再循环EGR部件故障、电子节气门故障、水温传感器故障、电池电压故障、进气温度传感器故障、氧传感器信号故障、氧传感器加热器故障、碳罐故障等，且系统未进行碳罐清空动作时，混合气自适应控制满足基本使能条件；步骤2.：在满足混合气自适应控制基本使能条件时，通过发动机水温条件来判断开启低水温环境下混合气自适应控制功能或正常水温环境下混合气自适应控制功能；步骤3.：发动机系统排放性能变差，新鲜空气量或燃油量出现了偏差，将该偏差分为加性误差及乘性误差；步骤4：若低水温环境下混合气自适应控制使能标志置位，则系统进行低水温环境下混合气自适应控制；步骤5.若正常水温环境下混合气加法自适应控制使能标志置位，则系统进行混合气加法自适应控制；步骤6：若正常水温环境下混合气乘法自适应控制使能标志置位，则系统进行混合气乘法自适应控制。2.根据权利要求1所述的一种直喷汽油机混合气自适应控制方法，其特征在于：步骤2中所述的“通过发动机水温条件来判断开启低水温环境下混合气自适应控制功能或正常水温环境下混合气自适应控制功能”的具体步骤如下：步骤2.1：当发动机水温较低时，低水温环境下混合气自适应控制使能标志置位；步骤2.2：当发动机水温较高时，正常水温环境下混合气自适应控制使能标志置位。3.根据权利要求1所述的一种直喷汽油机混合气自适应控制方法，其特征在于：步骤3中所述的“发动机系统排放性能变差，新鲜空气量或燃油量出现了偏差，将该偏差分为加性误差及乘性误差”的具体步骤如下：步骤3.1：在正常水温环境下混合气自适应控制使能标志置位时，若空燃比闭环控制使能，且此时化学计量空燃比在0.95至1.05之间，发动机工作在加法自适应区域内，则混合气加法自适应控制功能使能标志置位，该区域选择为发动机怠速工作区，该区域系统误差成加法特性；步骤3.2：若空燃比闭环控制使能，且此时化学计量空燃比在0.95至1.05之间，发动机转速、负荷工况在乘法自适应区域，则混合气乘法自适应控制功能使能标志置位，该区域选择为排放循环中的大转速、大负荷工况区，该区域系统误差成乘法特性。4.根据权利要求1所述的一种直喷汽油机混合气自适应控制方法，其特征在于：步骤4中所述的“若低水温环境下混合气自适应控制使能标志置位，则系统进行低水温环境下混合气自适应控制”的具体步骤如下：步骤4.1：整个调节过程是通过对空燃比闭环控制量进行积分累加实现：步骤4.2：积分计算的条件为空燃比闭环控制使能，同时发动机系统无燃油系统故障；积分计算的初值为1；若发动机系统识别出燃油系统故障，则...

【专利技术属性】
技术研发人员：欣白宇，李家玲，孙鹏远，张慧峰，龙立，王强，唐江，高天宇，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22