确认点火提前角的方法、装置及系统与流程

1.本发明涉及发动机技术领域，尤其为一种确认点火提前角的方法、装置及系统。


背景技术：

2.本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
3.优化发动机的控制参数，力求其运行在最佳的状态，是发动机控制的重要内容。针对大功率的发动机，运行在轻微爆震边缘能够保证其获取最优的经济性。
4.在现有的发动机控制中，爆震传感器主要采集爆震信号，主要用于避免过度爆震，而导致气体机损坏，现有发动机控的控制方法是发现爆震信号超过限值时，就会推辞点火提前角，保证气体机远离爆震状态，这样就导致发动机经济性无法实现最优的控制，因此确认最优的点火提前角，以使发动机达到最优的燃烧效率，提升经济性，成为亟需解决的问题。
5.补充说明：在正常点火的火焰未达到前，燃烧末端自发引燃，与正常点火的火焰形成一种爆燃状态，爆震又称爆燃，是一种非正常燃烧现象，微弱的爆震可以提高燃料经济性，但长时间的爆震极易损坏发动机。点火提前角是控制发动机爆震的最直接最有效手段，通常点火提前角越大越易发生爆震或爆震越强，此时发动机经济性也越好，点火提前角越小越不易发生爆震或爆震越弱，此时发动机经济性也越差。


技术实现要素：

6.本发明的目的是至少解决如何确认最优的点火提前角，以使发动机达到最优燃烧效率的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
7.本发明的第一方面提出了一种确认点火提前角的方法，包括：
8.获取发动机达到轻微爆震的最小爆震指数时的爆震电压预设值v1以及发动机达到轻微爆震的最大爆震指数时的爆震电压预设值v2；
9.基于最小爆震指数和最大爆震指数之间选取多个爆震指数；
10.获取所述多个爆震指数对应的多个爆震电压方差；
11.计算所述多个爆震电压方差的平均值获取爆震电压预设值方差；
12.获取所述发动机处于实际运行工况的爆震电压实际值和爆震电压实际值方差，根据所述爆震电压实际值与所述爆震电压预设值v1和所述爆震电压预设值v2的关系以及所述爆震电压实际值方差与所述爆震电压预设值方差的关系确认所述发动机的点火提前角。
13.根据本发明的确认点火提前角的方法，利用爆震电压预设值v1和爆震电压预设值v2确定爆震稳定运行边界，同时获得爆震电压预设值方差作为爆震稳定运行线，将待测发动机测试得到的爆震电压实际值和爆震电压实际值方差分别与爆震稳定运行边界和爆震稳定运行线进行对比，根据对比结果来调节点火提前角，最终保证发动机控制在爆震稳定运行边界并且能够稳定运行；很好地解决了如何确认最优的点火提前角，以使发动机达到最优燃烧效率的问题。
14.另外，根据本发明的确认点火提前角的方法，还可具有如下附加的技术特征：
15.在本发明的一些实施例中，在所述根据所述爆震电压实际值与所述爆震电压预设值v1和所述爆震电压预设值v2的关系以及所述爆震电压实际值方差与所述爆震电压预设值方差的关系确认所述发动机的点火提前角的步骤中包括：
16.基于所述爆震电压实际值大于所述爆震电压预设值v1且小于所述爆震电压预设值v2，获取爆震电压实际值方差；
17.基于所述爆震电压实际值方差小于所述爆震电压预设值方差，点火提前角符合要求。
18.在本发明的一些实施例中，在所述获取所述多个爆震指数对应的多个爆震电压方差的步骤中包括：
19.基于最小爆震指数、最大爆震指数以及多个爆震指数，且基于发动机运行相同的时间间隔，分别获取对应的多组爆震电压预设值；
20.基于所述多组爆震电压预设值获取对应的所述多个爆震电压方差。
21.在本发明的一些实施例中，在所述获取所述发动机处于实际运行工况的爆震电压实际值和爆震电压实际值方差的步骤中包括：
22.基于发动机处于实际运行工况运行多个工作循环，分别获取发动机的多个爆震电压值；
23.基于所述多个爆震电压值的平均值得到爆震电压实际值。
24.在本发明的一些实施例中，在所述基于所述爆震电压实际值大于所述爆震电压预设值v1且小于所述爆震电压预设值v2，获取爆震电压实际值方差的步骤中还包括：
25.基于所述爆震电压实际值大于所述爆震电压预设值v1且小于所述爆震电压预设值v2，且基于发动机的所述多个爆震电压值，获取所述爆震电压实际值方差。
26.在本发明的一些实施例中，在所述基于所述爆震电压实际值大于所述爆震电压预设值v1且小于所述爆震电压预设值v2，获取爆震电压实际值方差的步骤中还包括：
27.基于所述爆震电压实际值小于所述爆震电压预设值v1，增大点火提前角至所述爆震电压实际值大于所述爆震电压预设值v1且小于所述爆震电压预设值v2，获取所述爆震电压实际值方差。
28.在本发明的一些实施例中，在所述基于所述爆震电压实际值大于所述爆震电压预设值v1且小于所述爆震电压预设值v2，获取爆震电压实际值方差的步骤中还包括：
29.基于所述爆震电压实际值大于所述爆震电压预设值v2，减小点火提前角至所述爆震电压实际值大于所述爆震电压预设值v1且小于所述爆震电压预设值v2，获取所述爆震电压实际值方差。
30.在本发明的一些实施例中，在所述基于所述爆震电压实际值方差小于所述爆震电压预设值方差，点火提前角符合要求的步骤中还包括：
31.基于所述爆震电压实际值方差大于所述爆震电压预设值方差，减小点火提前角至所述爆震电压实际值方差小于所述爆震电压预设值方差，点火提前角符合要求。
32.本发明第二方面还提供了一种确认点火提前角的装置，所述装置用于执行如上权利要求中所述的确认点火提前角的方法，包括：
33.获取单元、控制单元、计算单元以及对比单元；
34.所述获取单元用于采集发动机爆震信号并获取爆震电压预设值v1、爆震电压预设值v2；
35.所述控制单元用于存储爆震电压预设值v1、爆震电压预设值v2以及爆震电压预设值方差；
36.所述计算单元用于计算多个爆震电压方差的平均值；
37.所述对比单元用于对比爆震电压实际值和爆震电压预设值v1、爆震电压实际值和爆震电压预设值v2、爆震电压实际值方差和爆震电压预设值方差。
38.根据本发明实施例的确认点火提前角的装置与上述确认点火提前角的方法具有相同的优势，此处不再赘述。
39.本发明第三方面还提供了一种确认点火提前角的系统，所述系统包括如上权利要求中所述的确认点火提前角的装置，还包括存储器，所述存储器内的程序存储有如上权利要求中所述的确认点火提前角的方法。
40.根据本发明实施例的确认点火提前角的系统与上述确认点火提前角的方法具有相同的优势，此处不再赘述。
附图说明
41.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
42.图1示意性地示出了根据本发明第一个实施方式中确认点火提前角的方法的流程示意图；
43.图2示意性地示出了根据本发明第二个实施方式中确认点火提前角的方法的流程示意图。
具体实施方式
44.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
45.应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
46.尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指
出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
47.为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在
……
下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
48.参阅图1所示，本发明的第一方面提出了一种确认点火提前角的方法，包括：
49.获取发动机达到轻微爆震的最小爆震指数时的爆震电压预设值v1以及发动机达到轻微爆震的最大爆震指数时的爆震电压预设值v2；
50.基于最小爆震指数和最大爆震指数之间选取多个爆震指数；
51.获取所述多个爆震指数对应的多个爆震电压方差；
52.计算所述多个爆震电压方差的平均值获取爆震电压预设值方差；
53.获取所述发动机处于实际运行工况的爆震电压实际值和爆震电压实际值方差，根据所述爆震电压实际值与所述爆震电压预设值v1和所述爆震电压预设值v2的关系以及所述爆震电压实际值方差与所述爆震电压预设值方差的关系确认所述发动机的点火提前角。
54.根据本发明的确认点火提前角的方法，利用爆震电压预设值v1和爆震电压预设值v2确定爆震稳定运行边界，同时获得爆震电压预设值方差作为爆震稳定运行线，将待测发动机测试得到的爆震电压实际值和爆震电压实际值方差分别与爆震稳定运行边界和爆震稳定运行线进行对比，根据对比结果来调节点火提前角，最终保证发动机控制在爆震稳定运行边界并且能够稳定运行；很好地解决了如何确认最优的点火提前角，以使发动机达到最优燃烧效率的问题。
55.更为具体地，在本发明的一些实施例中，在所述根据所述爆震电压实际值与所述爆震电压预设值v1和所述爆震电压预设值v2的关系以及所述爆震电压实际值方差与所述爆震电压预设值方差的关系确认所述发动机的点火提前角的步骤中包括：基于所述爆震电压实际值大于所述爆震电压预设值v1且小于所述爆震电压预设值v2，获取爆震电压实际值方差；基于所述爆震电压实际值方差小于所述爆震电压预设值方差，点火提前角符合要求。也就是说，只要满足以上要求时则表明点火提前角符合要求。
56.具体而言，对于传统的大功率发动机控制中，往往采用检测其爆震电压值，并设定一个爆震电压预设值作为限制，当超过该限制时就减小点火提前角，来避免发动机运行至爆震区域。
57.在本发明的一些实施例中，发动机能够利用燃烧分析仪来界定轻微爆震稳定运行边界，所谓轻微爆震稳定运行边界就是有轻微爆震但是不强烈，一般通过检测工作人员主观判定，此时发动机的燃料经济性较好，还不易损坏发动机；通过选取燃烧分析仪的两个不同的爆震指数，对应地读取爆震传感器的爆震电压预设值，更为具体地，当燃烧分析仪的爆
震指数为a％(轻微爆震的最小爆震指数)，获取爆震电压预设值v1，当燃烧分析仪的爆震指数为(a+b)％(轻微爆震的最大爆震指数)，获取爆震电压预设值v2；并利用爆震电压预设值v1和爆震电压预设值v2确定爆震稳定运行边界，当点火提前角位于爆震稳定运行边界内时，则表明此时发动机的燃料经济性较好。
58.当然，在本发明的一些实施例中，需要在基于最小爆震指数和最大爆震指数之间选取多个爆震指数后，然后获取所述多个爆震指数对应的多个爆震电压方差，具体过程为：
59.基于燃烧分析仪的爆震指数为最小爆震指数a％和最大爆震指数(a+b)％内，选取多个爆震指数；
60.基于最小爆震指数a％、最大爆震指数(a+b)％以及多个爆震指数，且基于发动机运行相同的时间间隔，分别获取对应的多组爆震电压预设值。
61.值得注意的是，多个爆震指数可设置为1个、2个、3个及以上等等；更为具体地，当中间爆震指数为3个时，依次在[a％，(a+b1)％，(a+b2)％，(a+b3)％，(a+b)％]各个爆震指数下将发动机运行相同的时间间隔(时间间隔不受限制)，并通过爆震传感器获取多组爆震电压预设值(此处为5组，包括最小爆震指数a％、最大爆震指数(a+b)％所对应的2组爆震电压预设值)。
[0062]
另外，燃烧分析仪的一个爆震指数对应一个爆震电压值，当燃烧分析仪的爆震指数达到预设指数时，燃烧分析仪向ecu控制系统发送爆震信号，爆震传感器采集发动机的爆震信号，并转换成爆震电压值。
[0063]
在本发明的一些实施例中，在所述获取所述多个爆震指数对应的多个爆震电压方差、计算所述多个爆震电压方差的平均值得到爆震电压预设值方差的步骤中包括：
[0064]
基于多组爆震电压预设值，分别计算对应的多个爆震电压方差；
[0065]
计算多个爆震电压方差的平均值得到最终的爆震电压预设值方差。
[0066]
结合上文论述，当中间爆震指数为3个时，此时爆震电压预设值为5组，并分别计算各个爆震指数下的爆震电压方差s1，s2，s3，s4，s5，将多个爆震电压方差的平均值得到爆震电压预设值方差s0，最后将爆震电压预设值v1、爆震电压预设值v2以及爆震电压预设值方差s0写入到ecu控制系统中进行后续对比；当然，通过检测爆震电压预设值方差s0能够判定发动机的稳定性，最终保证控制发动机在爆震稳定运行边界并且能够稳定运行，控制精度更高，稳定性更好。
[0067]
具体而言，下面进入到检测发动机稳定性的步骤中，此时将发动机处于实际运行工况运行，爆震传感器能够持续采集发动机爆震信号，并转换成爆震电压值；在此步骤中，需要注意的是，发动机需要运行多个工作循环，以使爆震传感器分别获取发动机的多个爆震电压值，这样设置的原因在于通过多组数据能够避免单组数据可能带来的误差，使检测结果准确性更高。
[0068]
基于发动机需要运行多个工作循环，其中，一个工作循环指的是发动机进行的四大冲程(吸气、压缩、做功、排气)，发动机在一个工作循环中能够得到一个爆震电压值；最后将多个爆震电压值取平均值得到爆震电压实际值。
[0069]
值得注意的是，发动机需要运行多个工作循环与上文中获取多组爆震电压变化值时需要发动机运行一端时间间隔的本质和效果相同，都是为了得到多组数据，这是由于，发动机运行一端时间间隔就等同于发动机运行多个工作循环。
[0070]
参阅图2所示，具体而言，爆震电压实际值与爆震电压预设值v1和爆震电压预设值v2的关系决定着此时的发动机的点火提前角是否符合第一要求，当点火提前角符合第一要求还需要进一步获取通过所述多个爆震电压值计算得到的爆震电压实际值方差，并将爆震电压实际值方差与爆震电压预设值方差进行对比，才能确定点火提前角是否最终符合要求。
[0071]
其中，当爆震电压实际值大于爆震电压预设值v1且小于爆震电压预设值v2，点火提前角符合第一要求，表明此时的发动机工作效率较好，无需做出改变，此时需要获取爆震电压实际值方差；而当爆震电压实际值小于爆震电压预设值v1时，则需要增大点火提前角，使点火提前角位于轻微爆震稳定运行边界内，直至所述爆震电压实际值大于爆震电压预设值v1且小于爆震电压预设值v2，并获取爆震电压实际值方差；当然，当爆震电压实际值大于爆震电压预设值v2，则需要减小点火提前角，使点火提前角位于轻微爆震稳定运行边界内，直至所述爆震电压实际值大于爆震电压预设值v1且小于爆震电压预设值v2，并获取爆震电压实际值方差。
[0072]
由于判定爆震电压实际值方差与爆震电压预设值方差的关系，可以检测发动机的稳定性，而爆震电压实际值方差是通过将发动机运行多个工作循环而得到的多个爆震电压值来计算获取的，具体地，当爆震电压实际值方差小于爆震电压预设值方差时，点火提前角符合要求，表明此时的发动机稳定性较好；而当爆震电压实际值方差大于爆震电压预设值方差，则需要减小点火提前角至所述爆震电压实际值方差小于所述爆震电压预设值方差，点火提前角符合要求，以使发动机稳定运行。
[0073]
本发明第二方面还提供了一种确认点火提前角的装置，所述装置用于执行如上权利要求中所述的确认点火提前角的方法，包括：
[0074]
获取单元、控制单元、计算单元以及对比单元；
[0075]
所述获取单元用于采集发动机爆震信号并获取爆震电压预设值v1、爆震电压预设值v2；
[0076]
所述控制单元用于存储爆震电压预设值v1、爆震电压预设值v2以及爆震电压预设值方差；
[0077]
所述计算单元用于计算多个爆震电压方差的平均值；
[0078]
所述对比单元用于对比爆震电压实际值和爆震电压预设值v1、爆震电压实际值和爆震电压预设值v2、爆震电压实际值方差和爆震电压预设值方差。
[0079]
根据本发明实施例的确认点火提前角的装置与上述确认点火提前角的方法具有相同的优势，此处不再赘述。
[0080]
本发明还提供了一种确认点火提前角的系统，所述系统包括如上权利要求中所述的确认点火提前角的装置，还包括存储器，所述存储器内的程序存储有如上权利要求中所述的确认点火提前角的方法。
[0081]
根据本发明实施例的确认点火提前角的系统与上述确认点火提前角的方法具有相同的优势，此处不再赘述。
[0082]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。