一种多缸汽油机点火角单缸独立控制方法技术

本发明专利技术提出一种多缸汽油机点火角单缸独立控制方法，首先判定发动机所运行的工况区域是否在爆震工况区域：若发动机运行在非爆震工况区域，则逐一对比各缸实际燃烧重心AI50和最佳的燃烧重心AI50的差异，根据各缸AI50的差异独立调节各缸的点火角，使各缸的燃烧重心AI50都控制在最佳位置，从而消除单一点火角对混合气差异的不可控现象；若发动机运在爆震区域，如果检测出某缸发生爆震，则按现有的爆震控制进行。如果气缸没有发生爆震，则点火角以一定的步长逐渐增大点火角，直至把点火角增加到爆震边界（KBL），从而提高发动机的燃油经济性。

An independent control method of ignition angle single cylinder for multi cylinder gasoline engine

The invention provides independent control method of a multi cylinder gasoline engine ignition angle of single cylinder, first determine whether the operation of the engine operating region in knock condition area: if the engine runs in a non knock condition area is compared each cylinder actual combustion center AI50 and the optimum combustion center AI50 difference, independent control of each cylinder according to the ignition the difference of each cylinder of AI50 angle, the AI50 combustion center of each cylinder are controlled in the best position, thus eliminating the single ignition angle of the mixture difference of uncontrollable phenomenon; if the engine knock in the transport area, if detected in a cylinder knock, according to existing knock control. If there is no detonation, the ignition angle will increase the ignition angle with a certain step length until the ignition angle is increased to the detonation boundary (KBL), thereby improving the fuel economy of the engine.

【技术实现步骤摘要】
一种多缸汽油机点火角单缸独立控制方法
本专利技术属于汽油机燃烧、控制领域，具体涉及一种基于多缸汽油机燃烧重心和爆震反馈，独立控制各缸点火角的控制方法。
技术介绍
内燃机产品的广泛应用和制造产业的持续发展，对保障国家安全和国民经济健康运行至关重要。虽然近年来，以电动汽车、燃料电池汽车等为代表的新型动力技术得到世界各国政府以及汽车公司的高度重视，但业内仍一致认为，在2050年前传统内燃机动力和汽车仍将占主导地位。其中，汽油机由于具有升功率大、重量轻、工作柔和、微粒排放比柴油机好等多重优点，一直被广泛用于轿车和乘用车的主要动力。众所周知，汽油机是通过火花点火点燃混合气燃烧做功，点火系统及点火角的控制是整个燃烧过程的基础，它直接关系到混合气燃烧质量的好坏，进而影响发动机的燃油经济性、排放和NVH性能。对于目前的多缸汽油机而言，当发动机的转速和负荷一定的情况下，ECU输出给各缸的点火角则是一致的。但是由于发动机制造和装配的数据闪差、某缸存在漏气故障、进排气系统设计的缺陷等导致各缸进气不均匀或者缸内残余废气量差异等问题的存在，造成在点火时刻各缸的混合气状态或混合气的量存在差异，因此，此时各缸对最佳点火角大小的需求应该是不一样的，且为了避免爆震现象，一般选取各缸最小点火角作为统一的点火角。如图1所示是某四缸1.5TGDI发动机在2400rpm&IMEP=1300KPa工况、相同点火角下各缸表现出了明显的燃烧差异。可以明显看出，在相同点火角下，第一缸和第四缸的燃烧重心严重滞后，循环变动（COV）明显恶化，最大缸压（Pmax）较小，其中第一缸的恶化程度更高。从该实例可以证实，由于发动机设计、制造、装配的闪差很容易造成各缸的混合气状态差异，导致在相同点火角的情况反映出明显的燃烧差异。换言之，在这种情况下各缸需求的最佳点火角是不一样的。因此，在各缸混合气状态差异无法消除的情况下，需要根据各缸混合气的实际状态，调整各缸的点火角，以改善发动机的燃烧质量，提高发动机的动力、经济和排放性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有多缸汽油机点火整体且单一输出控制技术的不足，提出一种基于燃烧重心和爆震反馈信息，单缸独立控制各缸点火角的控制方法。本专利技术的基本控制思想为，在多缸汽油机上利用多个缸压传感器反馈各缸爆震和燃烧相位信息，独立控制各缸的点火角，使每个缸在全工况范围内都能工作在最佳的点火角和燃烧相位位置，ECU检查各个工况的燃烧重心AI50是否在最佳位置或者是否在爆震边界，如果没有则对点火角进行实时调整，使各缸点火角在全工况范围内都能进行自学习，以达到改善燃烧质量、提高燃油经济性的目的。另外，ECU通过对缸压信号的处理，得出发动机各缸的爆震信息。基于上述思想，提出的本专利技术的一种多缸汽油机点火角单缸独立控制方法，首先判定发动机所运行的工况区域是否在爆震工况区域：若发动机运行在非爆震工况区域，则逐一对比各缸实际燃烧重心AI50和最佳的燃烧重心AI50的差异，根据各缸AI50的差异独立调节各缸的点火角，使各缸的燃烧重心AI50都控制在最佳位置，从而消除单一点火角对混合气差异的不可控现象；若发动机运在爆震区域，如果检测出某缸发生爆震，则按现有的爆震控制进行。如果气缸没有发生爆震，则点火角以一定的步长逐渐增大点火角，直至把点火角增加到爆震边界（KBL），从而提高发动机的燃油经济性。本专利技术所述方法具体通过下列步骤实现：1、首先需要对多缸汽油机进行标定，得到下列信息：（1）在全工况范围内，标定出多缸机的爆震区域和非爆震区域；（2）标定出非爆震区域各工况点的最佳AI50位置，（AI50:燃烧重心位置）；（3）完成发动机的爆震控制标定；（4）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）；（5）拟合出点火角差值和AI50差值之间的曲线，得到相应的数学关系。2、根据多缸汽油机的转速和负荷，判定发动机目前运行的工况是否处于爆震工况区域，如果发动机的运行工况不处于爆震工况，转到第6步；3、如果发动机目前运行工况处于爆震工况，则逐个判定各缸是否发生爆震，如果没有气缸发生爆震，转到第5步；4、如果ECU检测到某气缸发生爆震，则按现有的爆震控制逻辑对该缸进行点火角控制，即对该缸进行点火角逐步减小控制，直至减小到该缸处于爆震边界KBL点为止；5、如果ECU检测到某一缸或某几缸没有发生爆震，ECU则对非爆震气缸在现有点火角的基础上，则以相同的步长逐渐增大点火角，直至增加到该缸处于爆震边界（KBL点）为止；其中逐渐增大点火角的步长范围是0.1°CA-1°CA。6、如果发动机目前运行工况处于非爆震工况，则基于之前标定出的最佳AI50点，逐个判定各缸的AI50是否处于最佳位置，判定标准:∣最佳AI50-AI50i∣≤1°CA，i代表第几缸。如果判定出某一缸或某几缸的AI50不处于最佳AI50位置，转到第8步；7、如果ECU检测到某一缸或某几缸的AI50正好处于最佳的AI50位置，则根据现有的点火角MAP输出点火角；8、如果ECU检测到某一缸或某几缸的AI50不在最佳的AI50位置，则按下列步骤进行：（1）首先计算出当前缸的AI50与最佳AI50的差值；（2）根据当前AI50和最佳AI50的差值，以及拟合得到的AI50差值和点火角差值之间的数学关系，得到当前缸需要补偿的点火角；（3）以补偿点火角与点火角MAP输出点火角的总和作为当前缸最终输出的点火角进行点火。本专利技术方法是以燃烧重心和爆震反馈控制为基础，独立控制各缸的点火角，具有以下积极技术效果：（1）通过点火角单缸独立控制，能够使点火角在爆震和非爆震工况范围内进行自学习，使发动机在全工况范围内都能使点火角和燃烧相位都处于最佳位置，以提高燃烧质量和燃油经济性。（2）通过点火角单缸独立控制，能够改善多缸汽油机由于设计、装配问题导致的各缸混合气质量的差异造成的各缸燃烧差异和性能恶化问题。附图说明图1是某1.5TGDI多缸汽油机各缸燃烧差异实例；图2是用以实现控制方法的系统的结构示意图；图3是本控制方法的控制流程图；图4是某四缸汽油机的点火角MAP图；图5是某四缸汽油机爆震与非爆震工况区域示意图；图6是某四缸汽油机非爆震工况区域的最佳AI50脉谱图；图7是某四缸汽油机AI50差值与点火角差值的拟合曲线及公式。具体实施方式以下结合附图给出的实施例对本专利技术作进一步详细说明。参照图2，实现本多缸汽油机点火角单缸独立控制方法的控制系统包括多缸汽油机1、连接在多缸汽油机1上的排气管2、排气总管3、排气歧管4、空滤器12、进气管11、进气总管9和进气歧管8，设置在多缸汽油机上的点火角系统5、缸压检查设备6、喷油系统7、节气门10、电子控制单元ECU13、转速传感器器14以及油门踏板传感器15。喷油系统7可以设置在进气歧管8内也可以设置在多缸汽油机1的气缸内，缸压检查设备6设置在多缸汽油机1的各气缸内，获取缸压信号的方法包括但不限于缸压传感器、离子电流等手段。缸压检查设备的数量与多缸汽油机的气缸数相等。电控单元ECU13分别与多缸汽油机1、点火系统5、缸压检查设备6、喷油系统7、节气门10、转速传感器14以及油门踏板传感器15电信号连接。从系统布局来看，在每个缸都分别设置缸压检查设备，同时利用缸压信号取代爆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多缸汽油机点火角单缸独立控制方法，其特征在于，包括步骤：（1）判定发动机所运行的工况区域是否在爆震工况区域：（2）若发动机运行在非爆震工况区域，则逐一对比最佳燃烧重心位置AI50和各缸实际燃烧重心位置AI50的差异，根据差异独立调节各缸的点火角，使各缸的燃烧重心位置AI50都控制在最佳位置，从而消除单一点火角对混合气差异的不可控现象；若发动机运在爆震区域，如果检测出某缸发生爆震，则按现有的爆震控制进行；如果检测到气缸未发生爆震，则以相同的步长逐渐增大点火角，直至把点火角增加到爆震边界KBL点，从而提高发动机的燃油经济性。

【技术特征摘要】
1.一种多缸汽油机点火角单缸独立控制方法，其特征在于，包括步骤：（1）判定发动机所运行的工况区域是否在爆震工况区域：（2）若发动机运行在非爆震工况区域，则逐一对比最佳燃烧重心位置AI50和各缸实际燃烧重心位置AI50的差异，根据差异独立调节各缸的点火角，使各缸的燃烧重心位置AI50都控制在最佳位置，从而消除单一点火角对混合气差异的不可控现象；若发动机运在爆震区域，如果检测出某缸发生爆震，则按现有的爆震控制进行；如果检测到气缸未发生爆震，则以相同的步长逐渐增大点火角，直至把点火角增加到爆震边界KBL点，从而提高发动机的燃油经济性。2.根据权利要求1所述的多缸汽油机点火角单缸独立控制方法，其特征在于，所述步骤（1）是根据多缸汽油机的转速和负荷，判定发动机目前运行的工况是否处于爆震工况区域。3.根据权利要求1所述的多缸汽油机点火角单缸独立控制方法，其特征在于，所述步骤（2）包括：（2.1）如果发动机的运行工况不处于爆震工况，转到（2.5）步；（2.2）如果发动机目前运行工况处于爆震工况，则ECU逐个判定各缸是否发生爆震，如果没有气缸发生爆震，转到（2.4）步；（2.3）如果ECU检测到某气缸发生爆震，则逐步减小该缸的点火角，直至减小到该缸处于爆震边界KBL点为止；（2.4）如果ECU检测到某一缸或某几缸没有发生爆震，ECU则对非爆震气缸在现有点火角的基础上，以相同的步长逐渐增大点火角，直至增加到该缸处于爆震边界KBL点为止；（2.5）如果发动机目前运行工况处于非爆震工况，则基于之前标定出的最佳燃烧重心位置AI50点，ECU逐个判定各缸的燃烧重心位置AI50点是否处于最佳位置，如果判定出某一缸或某几缸的燃烧重心位置AI50点不处于最佳位置，转到（2.7）步；（2.6）如果ECU检测到某一缸或某几缸的AI50正好处于最佳的AI50位置，则根据现有的点火角MAP输出点火角；（2.7）如果ECU检测到某一缸或某几缸的AI50不在最佳的AI50位置，则按下列步骤进行：首先计算出当前缸的燃烧重心位置AI50与标定得到的最佳燃烧重心位置AI50的差值；根据当前AI50和最佳AI50的差值，以及对多缸汽油机标定时拟合得到的AI50差值和点火角差值之间的数学关系，得到当前缸需要补偿的点火角；以补偿点火角与点火角MAP输出点火角的总和作为当前缸最终输出的点火角进行点火控制。4.根据权利要求3所述的多缸汽油机点火角单缸独立控制方法，其特征在于，所述判定各缸的燃烧重心位置AI50点是否处于最佳位置的判定标准是:∣最佳AI50-AI50i∣≤1°CA，i...

【专利技术属性】
技术研发人员：张龙平，刘波，詹樟松，刘斌，张才干，陈绪平，何建华，庹超，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50