阅读说明：本技术 发动机怠速工况下烟度限制的控制方法和控制系统 (Control method and control system for smoke limit under idle working condition of engine ) 是由 姜江 许振营 张少华 殷实 汤自丽 胡巍瀚 张磊 于 2020-07-24 设计创作，主要内容包括：本申请公开一种发动机怠速工况下烟度限制的控制方法和控制系统,控制方法包括：用发动机常规的控制策略根据发动机的实际转速输出第一输出量；控制方法还包括：设置发动机怠速工况下烟度限制的激活条件；构建新的控制策略模型,新的控制策略模型的参数包括过量空气修正系数、进气量；获取发动机的实际转速、实际进气量,并根据发动机怠速工况下预设的烟度限制脉谱图,查询对应的过量空气修正系数；将实际进气量、查询到的过量空气修正系数代入到新的控制策略模型,得到第二输出量；判断发动机当前怠速工况是否满足激活条件,选择采用第一输出量或第二输出量来控制发动机进行喷油。本申请能够避免发动机转速不够而持续喷油,造成烟度过大堵塞颗粒捕捉器。(The application discloses control method and control system for smoke limit under idle working condition of engine, the control method comprises: outputting a first output quantity according to the actual rotating speed of the engine by using a conventional control strategy of the engine; the control method further comprises the following steps: setting an activation condition of smoke intensity limitation under an idle working condition of the engine; constructing a new control strategy model, wherein parameters of the new control strategy model comprise an excess air correction coefficient and air inflow; acquiring the actual rotating speed and the actual air inflow of the engine, and inquiring a corresponding excess air correction coefficient according to a preset smoke limit map under the idling working condition of the engine; substituting the actual air inflow and the inquired excess air correction coefficient into a new control strategy model to obtain a second output quantity; and judging whether the current idling working condition of the engine meets the activation condition, and selecting to adopt the first output quantity or the second output quantity to control the engine to inject oil. This application can avoid engine speed not enough and last oil spout, causes the too big granule trapper that blocks up of smoke intensity.)

发动机怠速工况下烟度限制的控制方法和控制系统

技术领域

本申请涉及冒烟限制技术领域，特别涉及一种发动机怠速工况下烟度限制的控制方法和控制系统。

背景技术

发动机在加速过程中易引起进气量不足，导致空燃比下降，燃油不能完全燃烧，从而产生冒黑烟的现象。一般地，常根据实际进气量来对柴油机的喷油量进行限制，以满足空燃比的要求，从而防止在瞬态加速过程中冒黑烟。

然而，目前的烟度限制的控制范围局限于发动机有油门开度的工况，当发动机处于怠速工况时，是无法进行烟度限制的。在发动机出现怠速时的负载过大或缺缸的时候，发动机转速过低而无法到达怠速目标转速，此时，发动机采用常规的控制策略控制发动机不断进行喷油，从而导致缸内燃烧不充分，排除大量的黑烟，从而堵塞颗粒捕捉器并造成颗粒捕捉器的损坏。

发明内容

本申请实施例提供一种发动机怠速工况下烟度限制的控制方法和控制系统，能够避免发动机转速不够而持续喷油，造成烟度过大堵塞颗粒捕捉器。

一方面，本申请实施例提供了一种发动机怠速工况下烟度限制的控制方法，其包括采用发动机常规的控制策略根据发动机的实际转速输出第一输出量；所述控制方法还包括：

设置发动机怠速工况下烟度限制的激活条件；

构建新的控制策略模型，所述新的控制策略模型的参数包括过量空气修正系数、进气量；

获取发动机的实际转速、实际进气量，并根据发动机怠速工况下预设的烟度限制修正脉谱图，查询对应的过量空气修正系数；

将所述实际进气量、查询到的过量空气修正系数代入到新的控制策略模型，输出第二输出量；

判断发动机当前怠速工况是否满足所述激活条件，选择采用第一输出量或第二输出量来控制所述发动机进行喷油。

在本实施例中，优选地，所述构建新的控制策略模型，所述新的控制策略模型的参数包括过量空气修正系数、进气量的具体步骤包括：

将过量空气修正系数、进气量作为新的控制策略模型的参数；

根据发动机的转速、进气量，标定发动机怠速工况下的烟度限制修正脉谱图；

根据发动机的实际转速、实际进气量，在所述烟度限制修正脉谱图中，查询对应的过量空气修正系数；

将预设的当量空燃比除以实际进气量和查询到的过量空气修正系数，得到发动机怠速工况下的烟度限值油量；

换算所述烟度限值油量为烟度限值扭矩，所述烟度限值扭矩即第二输出量。

优选地，所述根据发动机的转速、进气量，标定发动机怠速工况下的烟度限制修正脉谱图的具体步骤为：

根据发动机的转速、进气量，标定发动机怠速工况下的烟度限制脉谱图、高原烟度限制脉谱图；

获取发动机的实际转速、实际进气量，在标定的烟度限制脉谱图、高原烟度限制脉谱图中分别查询对应的过量空气系数、高原过量空气系数；

获取发动机的实际大气压力，并根据预设的高原烟度限制修正曲线图查询对应的高原修正因子；

将查询到的高原过量空气系数与查询到的高原修正因子相乘，并加上查询到的过量空气系数，得到过量空气修正系数。

优选地，所述激活条件为：

发动机当前怠速工况下的实际油门开度低于预设的油门开度值，且发动机当前怠速工况的发动机的实际转速低于预设的转速。

优选地，所述判断发动机当前怠速工况是否满足所述激活条件，选择采用第一输出量或第二输出量来控制所述发动机进行喷油的具体步骤包括：

获取发动机的实际油门开度和实际转速，判断发动机当前怠速工况下的烟度是否满足所述激活条件，若是，则比较所述第一输出量、第二输出量，并根据比较结果控制发动机进行喷油，否则，采用发动机常规的控制策略输出的第一输出量控制发动机进行喷油。

优选地，所述比较所述第一输出量、第二输出量，并根据比较结果控制发动机进行喷油的具体步骤包括：

比较所述第一输出量、第二输出量，并以其中的较小量作为比较结果控制发动机进行喷油。

优选地，所述根据比较结果控制发动机进行喷油的具体步骤为：

换算所述比较结果为喷油量；

根据所述喷油量控制发动机进行喷油。

另一方面，本申请实施例还提供了一种发动机怠速工况下烟度限制的控制系统，所述控制系统包括：

多个不同的传感器，其用于获取发动机的实际转速、实际进气量；

存储器，其用于存储发动机怠速工况下烟度限制的激活条件，存储发动机怠速工况下预设的烟度限制修正脉谱图，以及存储常规的控制策略模型和新的控制策略模型；其中，所述常规的控制策略模型的参数包括转速，所述新的控制策略模型的参数包括过量空气修正系数、进气量；

处理器，其用于根据获取到的实际转速，采用发动机常规的控制策略输出第一输出量；用于根据获取到实际转速、实际进气量在所述烟度限制修正脉谱图中查询对应的过量空气修正系数；用于将所述实际进气量、查询到的过量空气修正系数代入到新的控制策略模型，输出第二输出量；以及用于判断发动机当前怠速工况是否满足所述激活条件，选择采用第一输出量或第二输出量；

控制器，其用于根据选择的第一输出量或第二输出量来控制所述发动机进行喷油。

优选地，所述激活条件为：

发动机当前怠速工况下的实际油门开度低于预设的油门开度值，且发动机当前怠速工况的发动机的实际转速低于预设的转速。

优选地，所述传感器包括油门位置传感器，其用于获取发动机的实际油门开度；所述处理器具体包括判断单元、比较单元和输出单元；其中，

所述判断单元用于根据发动机的实际油门开度和实际转速，判断发动机当前怠速工况下的烟度是否满足所述激活条件；

所述比较单元用于在发动机当前怠速工况下的烟度满足所述激活条件时，比较所述第一输出量、第二输出量；

输出单元，其用于当发动机当前怠速工况下的烟度满足所述激活条件时，输出所述第一输出量、第二输出量的比较结果；当发动机当前怠速工况下的烟度不满足所述激活条件时，输出第一输出量。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种发动机怠速工况下烟度限制的控制方法和控制系统，在不改变控制发动机喷油原有的常规的控制策略，设置发动机喷油的激活条件，并结合发动机怠速工况下的烟度限制修正脉谱图，设置新的控制策略；根据发动机当前怠速工况是否满足激活条件来选择采用常规的或新的控制策略来控制发动机喷油。本申请能够使得发动机在怠速工况下的喷油量受烟度限制的控制，不会造成怠速目标转速不够时而持续喷油，导致烟度过大而堵塞颗粒捕捉器的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种发动机怠速工况下烟度限制的控制方法的主要流程框图；

图2为本申请实施例步骤S2的流程框图；

图3为本申请实施例提供的一种发动机怠速工况下烟度限制的控制系统的结构框图；

图4为本申请实施例中处理器的结构框图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参见图1所示，本申请实施例提供了一种发动机怠速工况下烟度限制的控制方法，其包括采用发动机常规的控制策略根据发动机的实际转速输出第一输出量；所述控制方法还包括：

步骤S1：设置发动机怠速工况下烟度限制的激活条件；

步骤S2：构建新的控制策略模型，所述新的控制策略模型的参数包括过量空气修正系数、进气量；

步骤S3：获取发动机的实际转速、实际进气量，并根据发动机怠速工况下预设的烟度限制修正脉谱图，查询对应的过量空气修正系数；

步骤S4：将所述实际进气量、查询到的过量空气修正系数代入到新的控制策略模型，输出第二输出量；

步骤S5：判断发动机当前怠速工况是否满足所述激活条件，选择采用第一输出量或第二输出量来控制所述发动机进行喷油。

本申请实施例提供了一种发动机怠速工况下烟度限制的控制方法的工作原理为：

根据发动机的转速，采用发动机常规的控制策略根据发动机的实际转速输出第一输出量；所述常规的控制策略为控制发动机喷油的常规操作，例如，架设发动机的实际转速为500r/s，怠速目标转速为600r/s，当实际转速达不到怠速目标转速时，发动机则会不断地进行喷油操作；

构建新的控制策略模型，所述新的控制策略模型的参数包括过量空气修正系数、进气量；其中，过量空气修正系数是根据发动机的转速、进气量标定烟度限制修正脉谱图，通过查询烟度限制修正脉谱图中对应的转速、进气量得到的；

获取发动机的实际转速、实际进气量，在标定的烟度限制修正脉谱图中查询对应的过量空气修正系数；

将所述实际进气量、查询到的过量空气修正系数代入到新的控制策略模型，得到第二输出量；

判断发动机当前怠速工况是否满足所述激活条件，选择采用常规的控制策略输出的第一输出量还是新的控制策略输出的第二控制量来控制发动机执行喷油操作。

其中，本申请实施例在不改变控制发动机喷油原有的常规的控制策略，设置发动机喷油的激活条件，并结合发动机怠速工况下的烟度限制修正脉谱图来设置新的控制策略，第二输出量即为烟度限值扭矩；根据发动机当前怠速工况的实际情况是否满足激活条件来选择采用常规的或新的控制策略来控制发动机喷油，够使得发动机在怠速工况下喷油量受烟度限制的控制，因此，不会造成怠速目标转速不够时而持续喷油，从而导致烟度过大而堵塞颗粒捕捉器的情况。

如图2所示，进一步地，所述步骤S2的具体步骤包括：

步骤S201：将过量空气修正系数、进气量作为新的控制策略模型的参数；

步骤S202：根据发动机的转速、进气量，标定发动机怠速工况下的烟度限制修正脉谱图；

步骤S203：根据发动机的实际转速、实际进气量，在所述烟度限制修正脉谱图中，查询对应的过量空气修正系数；

步骤S204：将预设的当量空燃比除以实际进气量和查询到的过量空气修正系数，得到发动机怠速工况下的烟度限值油量；

步骤S205：换算所述烟度限值油量为烟度限值扭矩，所述烟度限值扭矩即第二输出量。

在本实施例中，预设的当量空燃比为14.5，根据标定的烟度限制修正脉谱图，在发动机的实际转速为Ni，实际进气量为Qi时，查询到过量空气修正系数λi，将λi、Qi代入计算烟度限值油量的数学公式中，求得烟度限值油量，之后换算该烟度限值油量为烟度限值扭矩并输出。本实施例能够在发动机处于怠速工况时，得到避免发动机油缸冒烟的极限值。

更进一步地，在本实施例中，发动机所处的外界环境并不是一成不变的，为了提高怠速工况下查询到的过量空气系数更为准确，常常需要对过量空气系数进行修正来获得过量空气修正系数，所述根据发动机的转速、进气量，标定发动机怠速工况下的烟度限制修正脉谱图的具体步骤为：

根据发动机的转速、进气量，标定发动机怠速工况下的烟度限制脉谱图、高原烟度限制脉谱图；

获取发动机的实际转速、实际进气量，在标定的烟度限制脉谱图、高原烟度限制脉谱图中分别查询对应的过量空气系数、高原过量空气系数；

获取发动机的实际大气压力，并根据预设的高原烟度限制修正曲线图查询对应的高原修正因子；

将查询到的高原过量空气系数与查询到的高原修正因子相乘，并加上查询到的过量空气系数，得到过量空气修正系数。

其中，预设的高原烟度限制修正曲线图是根据发动机所在的大气压力进行标定的，以查询对应的高原修正因子。获取发动机在当前怠速工况下的实际大气压力，并在所述高原烟度限制修正曲线图中查询对应的高原修正因子。将高原修正因子与当前怠速工况下查询到的高原过量空气系数相乘，加上当前怠速工况下查询到的过量空气系数，得到修正后的过量空气系数，即过量空气修正系数。采用过量空气修正系数计算烟度限值油量，得到的结果更为准确，使得发动机的冒烟限制的效果更好。

优选地，所述激活条件为：

发动机当前怠速工况下的实际油门开度低于预设的油门开度值，且发动机当前怠速工况的发动机的实际转速低于预设的转速。其中，预设的油门开度值、预设的转速均可标定，取值大小根据实际情况设置。

优选地，所述步骤S5的具体步骤包括：

获取发动机的实际油门开度和实际转速，判断发动机当前怠速工况下的烟度是否满足所述激活条件，若是，则比较所述第一输出量、第二输出量，并根据比较结果控制发动机进行喷油，否则，采用发动机常规的控制策略输出的第一输出量控制发动机进行喷油。

可见，本申请在不新增硬件设备的前提下，以发动机常规的控制策略为基础，设置一个新的控制策略，根据发动机在怠速工况的实际情况下，选择合适的控制策略对发动机进行喷油控制。

进一步地，所述比较所述第一输出量、第二输出量，并根据比较结果控制发动机进行喷油的具体步骤包括：

比较所述第一输出量、第二输出量，并以其中的较小量作为比较结果控制发动机进行喷油。

在本实施例中，当发动机的当前怠速工况满足激活条件时，选择第一输出量、第二输出量中的较小量，并以该较小量最为输出量控制发动机进行喷油。在满足激活条件时选择较小的输出量，能够进一步降低喷油量，避免发动机油缸内燃烧不足，产生大量的黑烟。

更进一步地，所述根据比较结果控制发动机进行喷油的具体步骤为：

换算所述比较结果为喷油量；

根据所述喷油量控制发动机进行喷油。

在本申请实施例中，所述比较结果的物理量为扭矩，换算扭矩为喷油量即可实现对发动机喷油的有效控制。

如图3所示，另一方面，本申请实施例还提供了一种发动机怠速工况下烟度限制的控制系统，所述控制系统包括：

多个不同的传感器，其用于获取发动机的实际转速、实际进气量；

存储器，其用于存储发动机怠速工况下烟度限制的激活条件，存储发动机怠速工况下预设的烟度限制修正脉谱图，以及存储常规的控制策略模型和新的控制策略模型；其中，所述常规的控制策略模型的参数包括转速，所述新的控制策略模型的参数包括过量空气修正系数、进气量；

处理器，其用于根据获取到的实际转速，采用发动机常规的控制策略输出第一输出量；用于根据获取到实际转速、实际进气量在所述烟度限制修正脉谱图中查询对应的过量空气修正系数；用于将所述实际进气量、查询到的过量空气修正系数代入到新的控制策略模型，输出第二输出量；以及用于判断发动机当前怠速工况是否满足所述激活条件，选择采用第一输出量或第二输出量；

控制器，其用于根据选择的第一输出量或第二输出量来控制所述发动机进行喷油。

本申请实施例提供的一种发动机怠速工况下烟度限制的控制系统，其硬件组成与常规的烟度限制的控制系统而言，其硬件设备并无新增，且能够有效解决发动机怠速工况时的冒黑烟的缺陷，具备一定的经济前景。

本申请实施例在不改变控制发动机喷油原有的常规的控制策略的前提下，存储发动机喷油的激活条件，并结合发动机怠速工况下的烟度限制修正脉谱图来存储新的控制策略；处理器根据发动机当前怠速工况的实际情况是否满足激活条件来选择采用常规的或新的控制策略，控制器根据常规的控制策略输出的第一输出量、或新的控制策略输出的第二控制量来控制发动机喷油，使得发动机在怠速工况下喷油量受烟度限制的控制。因此，本申请实施例提供的控制系统不会造成怠速目标转速不够时而持续喷油，从而导致烟度过大而堵塞颗粒捕捉器的情况。

在本申请实施例中，多个传感器包括用于获取发动机的实际转速的转速传感器、用于获取发动机的实际进气量的空气流量传感器、用于获取发动机外的实际大气压力的大气压力传感器。

优选地，所述激活条件为：

发动机当前怠速工况下的实际油门开度低于预设的油门开度值，且发动机当前怠速工况的发动机的实际转速低于预设的转速。

如图4所示，优选地，所述传感器包括油门位置传感器，其用于获取发动机的实际油门开度；所述处理器具体包括判断单元、比较单元和输出单元；其中，

所述判断单元用于根据发动机的实际油门开度和实际转速，判断发动机当前怠速工况下的烟度是否满足所述激活条件；

所述比较单元用于在发动机当前怠速工况下的烟度满足所述激活条件时，比较所述第一输出量、第二输出量；

输出单元，其用于当发动机当前怠速工况下的烟度满足所述激活条件时，输出所述第一输出量、第二输出量的比较结果；当发动机当前怠速工况下的烟度不满足所述激活条件时，输出第一输出量。

可见，本申请在不新增硬件设备的前提下，以发动机常规的控制策略为基础，设置一个新的控制策略，根据发动机在怠速工况的实际情况下，选择合适的控制策略对发动机进行喷油控制，以解决发动机在怠速工况时的冒黑烟的缺陷。

同时，本申请实施例提供的控制系统的具体实施例已在上述的控制方法的具体实施例中进行了描述，在此，不再一一赘述。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。