增壓直噴發(fā)動機超級爆震控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動機控制領(lǐng)域，尤其涉及一種增壓直噴發(fā)動機超級爆震控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了滿足越來越嚴格的排放和油耗法規(guī)的要求，許多先進的技術(shù)應(yīng)用到汽油發(fā)動機中。增壓直噴輕量化小排量發(fā)動機(Downsizing)相比于傳統(tǒng)的自然吸氣發(fā)動機而言具備大幅節(jié)能減排的潛力，日益成為發(fā)動機發(fā)展的主流方向之一。但應(yīng)用增加直噴輕量化技術(shù)，發(fā)動機會在低速高負荷工況下發(fā)生一種對發(fā)動機危害極大的非正常燃燒現(xiàn)象一超級爆震。這種新的爆震模式極具破壞性，瞬時缸內(nèi)壓力甚至超過20MPa，由于超級爆震對發(fā)動機有很大的損壞，所以超級爆震可視為發(fā)動機進一步縮缸強化的最重要的限制因素，是目前增壓直噴汽油機提升功率和降低燃油消耗率遇到的主要障礙。目前包括大眾、通用和福特等汽車公司以及AVL、FEV、Richardo和SwRI等研究機構(gòu)均在進行相關(guān)開發(fā)工作。
[0003]超級爆震的誘因是火花塞點火前缸內(nèi)部分混合氣已發(fā)生預(yù)燃，缸內(nèi)整體溫度和壓力升高，使得未燃混合氣發(fā)生大面積自燃，從而導(dǎo)致局部缸壓大幅度震蕩，這種高頻巨幅壓力波沖擊破壞了下個循環(huán)形成預(yù)燃的條件(如燃燒室內(nèi)表面熱點、缸內(nèi)混合氣濃度分層和缸壁機油油膜等)，使得下個循環(huán)為火花點火前出現(xiàn)預(yù)燃燒，而不是正常火花點火燃燒。預(yù)燃燒的形成可能與汽油的自然特性、機油的自然特性有關(guān)，也可能與汽油噴霧質(zhì)量、燃燒室內(nèi)表面的沉積物有關(guān)?？偟膩碚f，超級爆震產(chǎn)生的機理在國際上目前也沒有完全定論，需要進一步深入研究。因而如何識別是否發(fā)生超級爆震，進而可以采取相應(yīng)的措施來抑制超級爆震的產(chǎn)生，減小超級爆震破壞力，對于發(fā)動機研究具有極其重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種增壓直噴發(fā)動機超級爆震控制系統(tǒng)及方法，通過對超級爆震次數(shù)或發(fā)動機運行參數(shù)的判斷，采取相應(yīng)措施抑制超級爆震繼續(xù)發(fā)生，能有效降低發(fā)生超級爆震的概率，延長發(fā)動機的使用壽命，提高汽車的安全性。
[0005]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:
[0006]—種增壓直噴發(fā)動機超級爆震控制系統(tǒng)，包括:超級爆震判斷單元、數(shù)據(jù)采集存儲單元、超級爆震抑制單元及發(fā)動機控制器；
[0007]所述發(fā)動機控制器的輸入端與所述超級爆震判斷單元的輸出端相連，所述發(fā)動機控制器的第一輸出端與所述數(shù)據(jù)采集存儲單元的控制端相連，所述發(fā)動機控制器的第二輸出端與所述超級爆震抑制單元的第一輸入端相連；
[0008]所述超級爆震抑制單元的第二輸入端與所述數(shù)據(jù)采集存儲單元的輸出端相連；
[0009]所述超級爆震判斷單元，確定發(fā)動機是否發(fā)生超級爆震并輸出超級爆震信號；
[0010]所述發(fā)動機控制器根據(jù)所述超級爆震信號輸出采集控制信號和抑制信號；
[0011]所述數(shù)據(jù)采集存儲單元，根據(jù)所述采集控制信號采集發(fā)動機運行參數(shù)數(shù)據(jù)，輸出所述發(fā)動機運行參數(shù)數(shù)據(jù)并存儲；
[0012]所述超級爆震抑制單元，根據(jù)所述抑制信號累計超級爆震次數(shù)，并控制發(fā)動機運行狀態(tài)；
[0013]所述超級爆震抑制單元，還根據(jù)所述發(fā)動機運行參數(shù)數(shù)據(jù)，控制發(fā)動機運行狀態(tài)。
[0014]優(yōu)選的，所述超級爆震判斷單元包括:缸壓傳感器、判斷模塊；
[0015]所述缸壓傳感器的輸出端與所述判斷模塊的輸入端相連，所述判斷模塊的輸出端為所述超級爆震判斷單元的輸出端；
[0016]所述缸壓傳感器檢測發(fā)動機氣缸壓力并輸出缸壓信號，如果所述缸壓信號大于設(shè)定值，則所述判斷模塊輸出所述超級爆震信號。
[0017]優(yōu)選的，所述超級爆震抑制單元包括:濃度控制單元、扭矩控制單元、噴油控制單元及MCU;
[0018]所述M⑶的第一輸入端為所述超級爆震抑制單元的第一輸入端，所述M⑶的第二輸入端為所述超級爆震抑制單元的第二輸入端，所述MCU的第一輸出端與所述濃度控制單元的輸入端相連，所述MCU的第二輸出端與所述扭矩控制單元的輸入端相連，所述MCU的第三輸出端與所述噴油控制單元的輸入端相連；
[0019]當所述MCU接到所述抑制信號時，所述MCU累計超級爆震次數(shù)；
[0020]如果所述超級爆震次數(shù)大于第一設(shè)定次數(shù)，則MCU輸出斷油控制信號給所述噴油控制單元；
[0021]如果所述超級爆震次數(shù)大于第二設(shè)定次數(shù)且小于所述第一設(shè)定次數(shù)，則MCU輸出扭矩控制信號給所述扭矩控制單元，減小發(fā)動機輸出的扭矩；
[0022]如果所述超級爆震次數(shù)大于第三設(shè)定次數(shù)且小于所述第二設(shè)定次數(shù)，則MCU輸出濃度控制信號給所述濃度控制單元，減小發(fā)動機混合氣體濃度；
[0023 ]所述MCU還統(tǒng)計所述發(fā)動機運行參數(shù)數(shù)據(jù)，并預(yù)判超級爆震的發(fā)動機運行參數(shù)閾值；
[0024]如果當前所述發(fā)動機運行參數(shù)數(shù)據(jù)大等于所述發(fā)動機運行參數(shù)閾值，則輸出濃度控制信號，控制發(fā)動機內(nèi)的混合氣體濃度減小。
[0025]優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集存儲單元包括:傳感器、ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采集芯片、存儲器；
[0026]所述ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與所述傳感器的輸出端相連，所述ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與所述數(shù)據(jù)采集芯片的輸入端相連；
[0027]所述數(shù)據(jù)采集芯片的輸出端與所述存儲器的輸入端相連，所述數(shù)據(jù)采集芯片的控制端作為所述數(shù)據(jù)采集存儲單元的控制端。
[0028]優(yōu)選的，所述傳感器包括:發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、發(fā)動機溫度傳感器、車速傳感器、油門開度傳感器、氣體濃度傳感器、水溫傳感器。
[0029]本發(fā)明還提供一種增壓直噴發(fā)動機超級爆震控制方法，具體包括以下:
[0030]獲取缸壓信號，如果所述缸壓信號大于設(shè)定值，則輸出超級爆震信號；
[0031]根據(jù)所述超級爆震信號，輸出采集控制信號，采集存儲并輸出發(fā)動機運行參數(shù)數(shù)據(jù)；
[0032]根據(jù)所述超級爆震信號，還輸出抑制信號，累計超級爆震次數(shù)；
[0033]根據(jù)所述超級爆震次數(shù)或所述發(fā)動機運行參數(shù)數(shù)據(jù)輸出控制信號。
[0034]優(yōu)選的，所述控制信號包括:斷油控制信號、扭矩控制信號及濃度控制信號；
[0035]如果所述爆震次數(shù)大于第一設(shè)定次數(shù)，則輸出斷油控制信號，控制發(fā)動機斷油；
[0036]如果所述爆震次數(shù)大于第二設(shè)定次數(shù)且小于所述第一設(shè)定次數(shù)，則輸出扭矩控制信號，控制發(fā)動機減小扭矩輸出；
[0037]如果所述爆震次數(shù)大于第三設(shè)定次數(shù)且小于所述第二設(shè)定次數(shù)，則輸出濃度控制信號，控制發(fā)動機內(nèi)的混合氣體濃度減小；
[0038]如果當前所述發(fā)動機運行參數(shù)大等于超級爆震的發(fā)動機運行參數(shù)閾值，則輸出濃度控制信號，控制發(fā)動機內(nèi)的混合氣體濃度減小。
[0039]優(yōu)選的，所述發(fā)動機運行參數(shù)數(shù)據(jù)，包括:發(fā)動機轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)、發(fā)動機溫度數(shù)據(jù)、發(fā)動機輸出扭矩數(shù)據(jù)、發(fā)動機混合氣體濃度數(shù)據(jù)、發(fā)動機油門開度數(shù)據(jù)及發(fā)動機缸壓數(shù)據(jù)。
[0040]可見，本發(fā)明提供一種增壓直噴發(fā)動機超級爆震控制系統(tǒng)及方法，通過對超級爆震次數(shù)進行累計，或根據(jù)超級爆震次數(shù)控制發(fā)動機的運行狀態(tài)，有效抑制超級爆震繼續(xù)發(fā)生，降低超級爆震發(fā)生的現(xiàn)象，延長發(fā)動機的使用壽命，提高汽車的安全性。
【附圖說明】
[0041]為了更清楚地說明本發(fā)明的具體實施例，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹。
[0042]圖1:是本發(fā)明提供的一種增壓直噴發(fā)動機超級爆震控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖2:本發(fā)明提供的一種增壓直噴發(fā)動機超級爆震控制方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0044]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明實施例的方案，下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明實施例作進一步的詳細說明。
[0045]針對增壓直噴發(fā)動機在低速高負荷工況下易出現(xiàn)超級爆震現(xiàn)象，本發(fā)明提供一種增壓直噴發(fā)動機超級爆震控制系統(tǒng)及方法，通過對超級爆震次數(shù)進行累計，或根據(jù)超級爆震次數(shù)控制發(fā)動機的運行狀態(tài)，有效抑制超級爆震繼續(xù)發(fā)生，降低超級爆震發(fā)生的概率，延長發(fā)動機的使用壽命，提高汽車的安全性。
[0046]如圖1所示，為本發(fā)明提供的一種增壓直噴發(fā)動機超級爆震控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，包括:超級爆震判斷單元、數(shù)據(jù)采集存儲單元、超級爆震抑制單元及發(fā)動機控制器。所述發(fā)動機控制器的輸入端與所述超級爆震判斷單元的輸出端相連，所述發(fā)動機控制器的第一輸出端與所述數(shù)據(jù)采集存儲單元的控制端相連，所述發(fā)動機控制器的第二輸出端與所述超級爆震抑制單元的第一輸入端相連;所述超級爆震抑制單元的第二輸入端與所述數(shù)據(jù)采集存儲單元的輸出端相連;所述超級爆震判斷單元，確定發(fā)動機是否發(fā)生超級爆震并輸出超級爆震信號;所述發(fā)動機控制器根據(jù)所述超級爆震信號輸出采集控制信號和抑制信號;所述數(shù)據(jù)采集存儲單元，根據(jù)所述采集控制信號采集發(fā)動機運行參數(shù)數(shù)據(jù)，輸出所述發(fā)動機運行參數(shù)數(shù)據(jù)并存儲;所述超級爆震抑制單元，根據(jù)所述抑制信號累計超級爆震次數(shù)，并控制發(fā)動機運行狀態(tài);所述超級爆震抑制單元，還根據(jù)所述發(fā)動機運行參數(shù)數(shù)據(jù)，控制發(fā)動機運行狀態(tài)。
[0047]進一步，所述超級爆震判斷單元包括:缸壓傳感器、判斷模塊。所述缸壓傳感器的輸出端與所述判斷模塊的輸入端相連，所述判斷模塊的輸出端為所述超級爆震判斷單元的輸出端;所述缸壓傳感器檢測發(fā)動機氣缸壓力并輸出缸壓信號，如果所述缸壓信號大于設(shè)定值，則所述判斷模塊輸出所述超級爆震信號。
[0048]在實際應(yīng)用中，判斷模塊可采用單片機和采集模塊組成，通過采集模塊對缸壓傳感器的信號進行采集，并由單片機進行分析判斷，如果所述缸壓傳感器輸出的缸壓信號大于單片機中設(shè)定的缸壓閾值，則單片機輸出超級爆震信號。當然判斷模塊也可以采用其它硬件電路實現(xiàn)，可通過邏輯電路直接對缸壓信號進行判斷，然后輸出電平信號作為超級爆震信號。
[0049]所述超級爆震抑制單元包括:濃度控制單元、扭矩控制單元、噴油控制單元及MCU。所述MCU的第一輸入端為所述超級爆震抑制單元的第一輸入端，所述MCU的第二輸入端為所述超級爆震抑制單元的第二輸入端，所述MCU的第一輸出端與所述濃度控制單元的輸入端相連，所述MCU的第二輸出端與所述扭矩控制單元的輸入端相連，所述MCU的第三輸出端與所述噴油控制單元的輸入端相連。
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