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CN109611227B - 一种柴油发动机空燃比动态的执行器开度控制方法 - Google Patents

一种柴油发动机空燃比动态的执行器开度控制方法 Download PDF

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CN109611227B
CN109611227B CN201910095282.0A CN201910095282A CN109611227B CN 109611227 B CN109611227 B CN 109611227B CN 201910095282 A CN201910095282 A CN 201910095282A CN 109611227 B CN109611227 B CN 109611227B
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张鹏
王明卿
李凡杰
杨茜
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FAW Jiefang Automotive Co Ltd
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种柴油发动机空燃比动态的执行器开度控制方法，汽车发动机电子控制领域，针对传统的执行器开度限制方式一般根据转速和油量来确定当前执行器开度的上限值存在的缺陷。本发明提出一种基于动态工况的自适应限制上限值的计算，能够最大程度的提升新型柴油发动机的动态排放质量。对满足国Ⅵ排放法规的新一代柴油机的控制有着极为重要的意义。

Description

一种柴油发动机空燃比动态的执行器开度控制方法
技术领域
本发明属于汽车发动机电子控制领域。
背景技术
随着世界范围内环保意识的持续提高，车辆排放法规日趋严格。未来2020年左右将推行国Ⅵ排放法规。为了满足WHTC等动态测试循环试验的要求。需要对柴油发动机全工况的动态情况进行优化控制，降低排放物。
在满足国Ⅵ排放法规的新一代柴油机结构中，气路系统中空燃比通过EGR(废气再循环)和节流阀等执行器进行耦合控制，改善柴油机的燃烧、控制排温、优化排放。当柴油发动机处在正常的运行工况时，由于执行器存在开度，突然的加速会导致执行器来不及关闭，使得排放烟度超标，严重影响排放的质量。
传统的限制方式，一般根据转速和油量来确定当前执行器开度的上限值。本发明提出一种基于动态工况的自适应限制上限值的计算，能够最大程度的提升新型柴油发动机的动态排放质量。对满足国Ⅵ排放法规的新一代柴油机的控制有着极为重要的意义。
发明内容
本发明为了解决传统的通过转速和油量来确定当前执行器开度的控制方法存在的上述问题，公开了一种柴油发动机空燃比动态的执行器开度控制方法。
所采用的技术方案是：
1)计算当前的空燃比：通过排气文丘里计算出参与废气再循环EGR的排气量m排，根据式(1)和式(2)通过进气压力P进和进气歧管的能够容纳的气体体积V进进气温度T进计算出歧管总进气量m进，
P进V进＝n进RT进 (1)
m进＝n进·Mair (2)
根据式(3)
m新＝m进-m排 (3)
进一步计算新鲜空气的进气量m新；
最后通过新鲜空气的进气量m新和油量moil的比值计算当前的空燃比lambda
Figure GDA0003451034060000021
2)将空燃比lambda划分为三个区间，分界点分别是A点和B点，A点为烟度限制空燃比lambda值，B点通过根据实时转速和油量查询发动机标定的图表map先获得B点基础lambda，即a1；在由a1和A点lambda加和得到a2；B点lambda的值为a1+a2；三个区间具体如下：
空燃比lambda≤A时为烟度限制区间，对油量进行正常的柴油机标定限制；
A＜lambda≤B时为空燃比缓冲区间，对EGR阀执行器或者节流阀执行器进行动态限制操作；
当lambda＞B时为空燃比限制区间，不进行空燃比lambda的限制操作，正常进行控制；
3)计算lambda动态限制因子β
Figure GDA0003451034060000022
其中IN为lambda当前实际值，UP为B点lambda值，LOW为A点lambda值；公式的边界条件为当UP＜IN是输出β1，当UP＜LOW或者IN≤LOW时输出β＝0；
4)计算执行器动态限制上限值Max
Max＝β×(UP0-LOW0)+LOW0 (6)
其中，UP0为执行器控制静态上限值，通过转速和油量发动机标定图表得到，范围为80％-100％；
通过转速和油量查发动机标定图表得到基础值Bas，再根据大气压力查表得到压力修正值P、大气温度查表得到大气温度修正值T、进气温度偏差修查表得到偏差修正TD；执行器控制静态下限值LOW0由Bas+P+T+TD得到，范围为0％-10％；
5)当EGR、节气门和增压器的执行器开度pos≥Max时，执行器控制输出值为Max，当执行器开度pos＜Max执行器控制输出值为pos。
本发明的有益效果：
在满足条件的工况下，通过边界算法计算动态控制因子β，通过边界控制算法，将动态限制因子β转换为执行器动态最大限制开度Max。此动态限制开度Max将会对处在动态工况时的执行器进行动态限制，阻止由于执行器在动态工况下的异常动作导致的排放恶化。
附图说明
图1是满足国Ⅵ排放法规的新一代柴油机系统结构图。
图2是动态lambda计算的原理图。
具体实施方式
本发明的控制方法适用于新一代柴油机系统，如图1所示，由节流阀、EGR阀和VGT执行器组成空燃比控制闭环系统，其中，节流阀和EGR阀中至少有一种即可实现该方法。
本实施例中的一种柴油发动机空燃比动态的执行器开度控制方法，具体步骤如下:
1)计算当前的空燃比：通过排气文丘里计算出参与废气再循环EGR的排气量m排，根据式(1)和式(2)通过进气压力P进和进气歧管的能够容纳的气体体积V进进气温度T进计算出歧管总进气量m进，
P进V进＝n进RT进 (7)
m进＝n进Mair (8)
根据式(3)
m新＝m进-m排 (9)
其中，进一步计算新鲜空气的进气量m新。
最后通过新鲜进气量m新和油量moil的比值计算当前的空燃比lambda
Figure GDA0003451034060000041
2)将空燃比lambda划分为三个区间，分界点分别是A点和B点，A点为烟度限制空燃比lambda值；B点通过根据实时转速和油量查询发动机标定的图表map先获得B点基础lambda，即a1；在由a1和A点lambda加和得到a2；B点lambda的值为a1+a2；三个区间具体如下：
A<lambda≤B时为空燃比缓冲区间，对EGR阀执行器或者节流阀执行器进行动态限制操作；
当lambda＞B时为空燃比限制区间，不进行空燃比lambda的限制操作，正常进行控制。
3)计算lambda动态限制因子β
Figure GDA0003451034060000042
其中IN为lambda当前实际值，UP为B点lambda值，LOW为A点lambda值。公式的边界条件为当UP<IN时输出β＝1，当UP<LOW或者IN≤LOW时输出β＝0。
4)计算执行器动态限制上限值Max
Max＝ β×(UP0-LOW0)+LOW0 (12)
其中，UP0为执行器控制静态上限值，通过转速和油量发动机标定图表得到，范围为80％-100％；
通过转速和油量查发动机标定图表得到基础值Bas，再根据大气压力查表得到压力修正值P、大气温度查表得到大气温度修正值T、进气温度偏差修查表得到偏差修正TD；执行器控制静态下限值LOW0由Bas+P+T+TD得到，范围为0％-10％。
5)当EGR、节气门和增压器的执行器开度pos≥Max时，执行器控制输出值为Max，当执行器开度pos<Max执行器控制输出值为pos。

Claims (1)

1.一种柴油发动机空燃比动态的执行器开度控制方法，具体步骤如下：
1)计算当前的空燃比：通过排气文丘里计算出参与废气再循环EGR的排气量m排，根据式(1)和式(2)通过进气压力P进和进气歧管的能够容纳的气体体积V进进气温度T进计算出歧管总进气量m进，
P进V进＝n进RT进 (1)
m进＝n进·Mair (2)
根据式(3)
m新＝m进-m排 (3)
进一步计算新鲜空气的进气量m新；
最后通过新鲜空气的进气量m新和油量moil的比值计算当前的空燃比lambda
Figure FDA0003451034050000011
2)将空燃比lambda划分为三个区间，分界点分别是A点和B点，A点为烟度限制空燃比lambda值，B点通过根据实时转速和油量查询发动机标定的图表map先获得B点基础lambda，即a1；再由a1和A点lambda加和得到a2；B点lambda的值为a1+a2；三个区间具体如下：
空燃比lambda≤A时为烟度限制区间，对油量进行正常的柴油机标定限制；
A＜lambda≤B时为空燃比缓冲区间，对EGR阀执行器或者节流阀执行器进行动态限制操作；
当lambda＞B时为空燃比限制区间，不进行空燃比lambda的限制操作，正常进行控制；
3)计算lambda动态限制因子β
Figure FDA0003451034050000012
其中IN为lambda当前实际值，UP为B点lambda值，LOW为A点lambda值；公式的边界条件为当UP＜IN时输出β＝1，当UP＜LOW或者IN≤LOW时输出β＝0；
4)计算执行器动态限制上限值Max
Max＝β×(UP0-LOW0)+LOW0 (6)
其中，UP0为执行器控制静态上限值，通过转速和油量发动机标定图表得到，范围为80％-100％；
通过转速和油量查发动机标定图表得到基础值Bas，再根据大气压力查表得到压力修正值P、大气温度查表得到大气温度修正值T、进气温度偏差修查表得到偏差修正TD；执行器控制静态下限值LOW0由Bas+P+T+TD得到，范围为0％-10％；
5)当EGR、节气门和增压器的执行器开度pos≥Max时，执行器控制输出值为Max，当执行器开度pos＜Max执行器控制输出值为pos。
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