一种发动机燃烧粗糙声控制方法、系统及存储介质与流程

1.本发明属于汽油机燃烧控制领域，特别具体涉及发动机瞬态过程燃烧粗糙声的控制方法

背景技术：
很多发动机在加速过程都会出现燃烧粗糙声，例如图1为某2.0升增压发动机，在不同压缩比状态下，相同工况下的压升率对比图。可以看出，在将压缩比降低以适应低辛烷值燃油市场后，发现该发动机在中高转速大负荷区域的压升率有了大幅度的上升（两种发动机状态下的相同工况的点火角均控制在爆震边界kbl），最大值甚至超过了该类发动机业界公认能达到的极限值3.5bar/ca。这些工况虽然没有发生爆震，但燃烧噪音已经明显偏大，以致在整车上会产生引起客户抱怨的燃烧粗糙声。
2.相关研究表明，相同的转速和负荷，瞬态时缸内最大爆发压力和最大压力升高率要比稳态下的要大20%-50%左右。同时，瞬态时下一循环的缸内最大爆发压力可能是上一循环的最大爆发压力的2-3倍。因此，在整车加速工况下，一方面缸内较大的压力升高率会产生较大的粗暴燃烧噪音并传递到驾驶舱内，另一方面剧烈的循环变动会导致活塞连杆机构、传动轴等有间隙的机械连接装置产生机械冲击噪音并传递到驾驶舱内。这两方面的噪音通常会在驾驶员急加速过程中会被驾驶舱内乘客感受得到，因此被称为整车加速粗糙声。
3.搭载上述发动机低压缩比版本的整车在一些特殊驾驶工况下，会产生较为明显的燃烧粗糙声。相比较而言，搭载上述发动机高压缩比版本的相同整车，任何驾驶工况下均不会产生明显的燃烧粗糙声。现有的常规点火角控制技术，其一是通过判断某缸本次燃烧循环如果发生爆震燃烧，则下一循环按一定步长退点火角来降低此缸下一循环的爆震几率；其二是根据转速梯度或负荷梯度阀值超过标定值来判定发动机动态变化幅度，然后给此循环的所有缸都预先退一定步长的点火角度，以提前预防可能出现的爆震。但对于装载上述低压缩比状态发动机的整车而言，在某些急加速因为没有发生爆震燃烧，无法通过爆震诊断的方式来控制燃烧粗糙声，且这些急加速工况下转速梯度和负荷梯度都要远小于当前ecu中触发预防动态爆震的阀值，如果采用降低动态爆震阀值来降低该整车某些急加速工况下的燃烧粗糙声，则会降低常规动态下的动力性和经济性。因此当前基于爆震燃烧来控制点火角的方式无法对该类低压缩比发动机可能产生的加速粗糙声进行精确控制。
4.现有技术对如何控制发动机粗糙声已提出一些解决方案，例如专利文献cn101213368a公开了一种通过感知燃烧噪音的主参数-燃烧压力上升率和（或）燃烧噪音的次要参数如发动机转速、发动机负载、加速度节气门位置、空气燃料比、歧管压力及这些参数的变化作为燃烧噪音的判别，当上述参数有超过阈值，则触发点火正时的延迟，通过点火延迟来降低燃烧压力升高率，进而减低燃烧噪音。又例如专利文献cn107110039b公开了一种使用具有燃料效率并且具有可接受的噪声、振动和声振粗糙度特性的操作性点火分数来以跳过点火的方式操作内燃发动机的方法，该方法包括：生成递送所希望的发动机扭矩的操作性点火分数；生成用于以跳过点火的方式操作该内燃发动机的跳过点火式点火序列，
该跳过点火式点火序列是基于该操作性点火分数的；确定由能量储存/释放装置施加到动力传动系的平滑扭矩，其中该平滑扭矩被安排来至少部分地抵消由该跳过点火式点火序列产生的扭矩变化，由此减少否则会由该跳过点火式点火序列产生的噪声、振动和声振粗糙度。再例如，专利文献cn107664082b提出一种多缸汽油机点火角单缸独立控制方法，通过实测燃烧重心与最佳燃烧重心的差异，单缸独立控制点火角使得单缸点火角在非爆震区域在最佳燃耗重心处，在爆震区域始终处于爆震临界kbl点。 另外，专利文献cn113586271a一种汽油机瞬态燃烧粗糙声控制方法，通过歧管压力增加梯度或油门踏板开度增加梯度判断是否属于加速过程，通过各缸压力传感器计算的压力升高率来判断燃烧粗噪声是否不可接受，在此基础上降低燃烧粗燥声超标的缸点火角度并持续一定时间。
5.以上这些技术虽然提出了各种控制发动机燃烧粗糙声的方法，但是文献cn101213368a是单纯通过推迟点火角度来降低燃烧噪音，会导致输出的扭矩下降、燃油消耗率上升。文献cn107110039b是通过对整个传统系统（包括发动机、转动轴及变速器）的扭矩过滤，并根据过滤后的扭矩来分配合适的点火方式，来降低整个传动系统的nvh，但这需要负责的nvh合适性的判断方式，也不适合于单纯的降低发动机的燃烧噪音。文献cn107664082b仅仅考虑到了如何在任何工况均能工作在爆震边界，但没有考虑到工作在爆震边界可能火导致无法接受的燃烧噪音问题。文献cn113586271a也是在判断出现不可接受的燃烧噪音后，仅仅通过延迟点火角并持续一定时间来降低燃烧噪音，但这种方式会影响动力响应、增加燃烧消耗。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本发明提供一种发动机燃烧粗糙声控制方法、系统及存储介质，目的是解决整车加速过程中因发动机燃烧压力升高率过大，却没有发生爆震的情况下，而产生显著的加速粗糙声的问题，提升整车声品质和客户满意度。
7.本发明的技术方案如下：本发明在第一方面，提供一种发动机燃烧粗糙声控制方法，其包括如下步骤：步骤1，获取发动机的实时转速信号、进气气管压力信号，计算发动机实时负荷信号，当判断发动机转速在转速标定值范围内，且发动机负荷信号也在负荷标定值范围内，执行步骤2。
8.步骤2，当检测到进气压力增加梯度大于标定阀值，或实测油门踏板开度增加梯度大于标定阈值，或实测转速增加梯度大于标定阀值，则判定发动机处于瞬态加速工况，执行步骤3。
9.步骤3，当根据各缸缸压力传感器信号检测到任意某缸当前循环的缸内最大压力升高率超过标定阀值，则控制发动机开始进入降低瞬态燃烧噪音工作状态：喷油策略从当前喷油模式切换为降低燃烧噪音的喷油策略；vvt控制策略从当前vvt控制模式切换为降低燃烧噪音的vvt控制策略；点火角控制map切换为与上述降低燃烧噪音的喷油策略和vvt控制相对应的点火角控制map；以上的喷油策略包含各循环喷油次数、每次喷油起始角度、各次喷油比例等，以上，当前喷油模式一般就是发动机常规的喷油模式，当前vvt控制模式就是发动机常规的vvt控制模式。
10.所述降低燃烧噪音的喷油策略、vvt控制策略及对应的点火角控制map都是通过整车上实车标定获得，预先写入ecu。
11.发动机在降低燃烧噪音的工作状态下持续一定的时间t，然后执行步骤4步骤4，当降低瞬态燃烧噪音的工作状态持续时间t达到标定的时间阈值t后，喷油策略从为降低燃烧噪音的喷油策略切换为之前（即常规）的喷油策略，vvt控制策略从为降低燃烧噪音的喷油策略切换为之前（即常规）vvt控制策略，点火角控制map从对应的降低燃烧噪音的map切换为之前（即常规）点火角控制map。本次降低瞬态燃烧粗糙声的控制过程结束。
12.进一步，本发明在第二方面，还提供一种发动机燃烧粗糙声控制系统，其包括：信号采集模块，用于获取发动机的实时转速信号、进气气管压力信号。
13.第一判断模块，用于计算发动机实时负荷信号，并判断发动机转速是否在转速标定值范围内，且发动机负荷信号是否在负荷标定值范围内。
14.第二判断模块，根据检测到的进气压力增加梯度是否大于标定阀值，或实测的油门踏板开度增加梯度是否大于标定阈值，或实测的转速增加梯度是否大于标定阀值，则判定发动机是否处于瞬态加速工况。
15.第一控制模块，用于在根据各缸缸压力传感器信号检测到任意某缸当前循环的缸内最大压力升高率超过标定阀值时，控制发动机开始进入降低瞬态燃烧噪音工作状态：即喷油策略从当前喷油模式切换为降低燃烧噪音的喷油策略；vvt控制策略从当前vvt控制模式切换为降低燃烧噪音的vvt控制策略；点火角控制map切换为与上述降低燃烧噪音的喷油策略和vvt控制相对应的点火角控制map。
16.第三判断模块，判断发动机在降低燃烧噪音的工作状态下持续一定的时间t是否到达标定阈值时间t，若是，则这本次瞬态燃烧粗糙声的控制过程。结束本发明在第三方面，还保护一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以上所述的发动机燃烧粗糙声控制方法的步骤。
17.采用以上技术方案，本发明的优点如下：本发明提供的技术，通过歧管压力增加梯度或油门踏板开度增加梯度判断是否属于加速过程、通过各缸压力传感器计算的压力升高率来判断燃烧粗噪声是否不可接受，在此基础上通过改变瞬态下的喷油策略、vvt控制策略及相应的点火角策略来降低发动机瞬态下的燃烧粗燥声超标问题，并持续一定时间以提升客户满意度。这种通过缸压传感器信息及工况信息精确控制燃烧粗燥声的方法，可以在最大程度发挥发动机性能的同时，精确降低瞬态过程的燃烧粗噪声，并最大限度降低整车油耗，从而提升客户满意度。
18.并且，本发明在瞬态下的喷油策略、vvt控制策略及相应的点火角策略是通过实车标定获得，在控制过程中，当达到设定条件，在判定出现不可接受的燃烧噪音后，直接切换到另外一种喷油模式、辅助另外一种vvt组合及相应的点火角，确保在降低燃烧噪音的同时，保证动力性不下降、燃油消耗不增加。
19.本发明通过改变喷油策略及可变正时角度的方法来降低改变混合气形成过程，通过缸内压力升高率来判断燃烧粗糙声的可接受度，对加速过程中燃烧粗糙声的判别和处理。最终达到限制燃烧压力升高率降低燃烧噪音。
附图说明
20.图1是某发动机在不同压缩比状态下的压升率对比；图2是本发明的发动机燃烧粗糙声控制方法实现需要的硬件结构示意图；图3是本发明的发动机燃烧粗糙声控制方法的控制流程图。
具体实施方式
21.以下结合附图进一步详细说明本发明。
22.参见图2，对于发动机，实现发动机燃烧粗糙声控制方法，涉及以下硬件配置：多缸汽油机1、连接在多缸汽油机上的排放出口管2、排气总管3、排气歧管4、空滤器13、节气门11、喷油系统7、点火系统6，设置在内燃机上的转速传感器15、油门踏板位置传感器16、爆震传感器17、缸压传感器5、进气歧管压力传感器10以及电子控制单元14（ecu）等。
23.所述的转速传感器、油门踏板位置传感器、爆震传感器、多个缸压传感器、进气歧管压力传感器、点火系统和喷油系统分别设置在多缸汽油机上，所述的电子控制单元分别与多缸汽油机、转速传感器、油门踏板位置传感器、爆震传感器、进气歧管压力传感器、节气门、喷油系统、点火系统以及多个缸压传感器连接，缸压传感器的数量应该与气缸数相等。
24.本发明的具体实施除需要完成常规的喷油策略、vvt控制策略及对应的点火角控制标定和爆震控制标定，以便发动机ecu能根据常规的点火角控制输出各缸当前循环的点火角度之外，还需要完成在容易发生瞬态燃烧噪音的区域，单独完成用于降低瞬态燃烧噪音的专门喷油策略、专门vvt控制策略及其对应的专门的点火角控制map的标定。
25.以某款多缸汽油机为例，为准确本发明控制方法，还需要对多缸汽油机进行额外的标定，得到下列参数：1、根据现有的标定方法进行基于爆震传感器信号的爆震控制。
26.2、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）。
27.3、通过在整车上实车标定，确定发动机容易产生燃烧粗糙声的工况区域，也就是以下步骤1中的转速最小值/最大值，负荷最小值/最大值。
28.4、通过在整车上实车标定，确定判断发动机是否属于瞬态加速过程的进气压力增加梯度阀值、油门踏板开度增大梯度阈值、转速增加梯度阀值，用于以下步骤2中的相应阀值设定。
29.5、通过在整车上实车标定，确定引起客户抱怨的加速粗糙声所对应的缸内压力升高率阀值，用于步骤3中缸压升高率阀值设定。
30.6、通过在整车上实车标定，确定加速过程中出现客户抱怨的加速粗糙声时，降低缸内压力升高率所需的专门的喷油策略（包含各循环喷油次数、每次喷油起始角度、各次喷油比例等）、专门的vvt控制map及其对应的点火角，上述三种专门策略组合在一起，在降低发动机瞬态加速粗糙声的同时，整车的动力性能、经济性能的衰减在可接受的范围内；同步标定用于在降低瞬态燃烧噪音的工作状态下发动机持续工作时间阈值t。
31.参见图3，以下实施例对汽油发动机燃烧粗糙声控制方法的实施例过程进行说明：步骤1，获取发动机的实时转速信号、进气气管压力信号，计算发动机实时负荷信号，当判断发动机转速大于速度标定值范围内，且发动机负荷信号也在负荷标定值范围内，执行步骤2。
32.在本实施例中，由电子控制单元ecu获取发动机的实时转速信号、进气气管压力信号，并根据进气歧管压力信号计算出发动机实时负荷信号。当发动机转速大于标定的最小值、小于标定的最大值，且同时发动机负荷信号大于标定的最小值、小于标定的最大值时，则ecu判断发动机实时工况处于燃烧粗糙声可能会过大的区域，也就是本发明所述的燃烧粗糙声控制方法可以发挥作用的发动机运行区域，此时本发明所构成的系统控制功能（即降低瞬态燃烧粗糙声）功能开启。
33.步骤2，当检测到进气压力增加梯度大于标定阀值，或实测油门踏板开度增加梯度大于标定阈值，或实测转速增加梯度大于标定阀值，则判定发动机处于瞬态加速工况，发动机降低瞬态燃烧噪音工作状态置位，并执行步骤3。
34.本实施例中，在本发明所构成的系统控制功能——降低瞬态燃烧粗糙声功能开启，ecu检测到进气压力升高梯度大于标定阀值、或实测油门踏板开度增大梯度大于标定阈值、或实测转速增加梯度大于标定阀值，则判定发动机处于瞬态加速工况，可以进行下一步瞬态燃烧粗糙声是否超标的判断。
35.步骤3，当根据各缸缸压力传感器信号检测到任意某缸当前循环的缸内最大压力升高率rmax[i]超过标定阀值，其中i代表第几缸，则可判定瞬态燃烧粗糙声超标，就可以控制发动机开始进入降低瞬态燃烧噪音工作状态：喷油策略（包含各循环喷油次数、每次喷油起始角度、各次喷油比例等）从当前（即常规）模式切换为降低燃烧噪音的专门喷油策略；可变正时凸轮轴（vvt）控制策略从当前（即常规）模式切换为降低燃烧噪音的专门vvt控制策略；以及与上述为降低燃烧噪音的专门喷油策略和为降低燃烧噪音的专门vvt控制相对应的点火角度控制map，上述在降低燃烧噪音的工作状态下持续一定的时间t，然后执行步骤4。
[0036]
步骤4，当降低瞬态燃烧噪音的工作状态持续时间t达到标定阈值时间t后，喷油策略从为降低燃烧噪音的专门喷油策略切换为常规喷油策略，vvt控制策略从为降低燃烧噪音的专门喷油策略切换为常规vvt控制策略，点火角控制策略从对应的降低燃烧噪音工作状态下map切换为常规点火角控制map。本次降低瞬态燃烧粗糙声的控制过程结束。
[0037]
在进一步的实施例中，还提供一种汽油发动机燃烧粗糙声控制系统，其包括：信号采集模块，用于获取发动机的实时转速信号、进气气管压力信号；第一判断模块，用于计算发动机实时负荷信号，并判断发动机转速是否在标定值范围内，且发动机负荷信号是否在标定值范围内；第二判断模块，根据检测到的进气压力增加梯度是否大于标定阀值，或实测的油门踏板开度增加梯度是否大于标定阈值，或实测的转速增加梯度是否大于标定阀值，则判定发动机是否处于瞬态加速工况；第一控制模块，用于在根据各缸缸压力传感器信号检测到某缸当前循环的缸内最大压力升高率超过标定阀值时，控制发动机喷油策略（包含各循环喷油次数、每次喷油起始角度、各次喷油比例等）从常规模式切换为降低燃烧噪音的专门喷油策略；可变正时凸轮轴（vvt）控制策略从常规模式切换为降低燃烧噪音的专门vvt控制策略；以及与上述为降低燃烧噪音的专门喷油策略和为降低燃烧噪音的专门vvt控制相对应的点火角度控制map，。同时，控制上述在降低燃烧噪音的工作状态下发动机持续工作的时间t。
[0038]
第二判断模块，判断降低燃烧噪音的工作状态下发动机持续工作的时间t是否到
达持续的时间阈值t，若是，则结束这本次瞬态燃烧粗糙声控制过程。
[0039]
更进一步的实施例是一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以上所述的汽油发动机燃烧粗糙声控制方法的步骤。

技术特征：
1.一种发动机燃烧粗糙声控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，获取发动机的实时转速信号、进气气管压力信号，计算发动机实时负荷信号，当判断发动机转速进入转速标定值范围，且发动机负荷信号也在负荷标定值范围内，执行步骤2；步骤2，判断发动机是否处于瞬态加速工况，若是，执行步骤3；步骤3，当根据各缸缸压力传感器信号检测到任意某缸当前循环的缸内最大压力升高率超过标定阀值，则控制发动机进入降低瞬态燃烧噪音工作状态：喷油策略从当前喷油模式切换为降低燃烧噪音的喷油策略；vvt控制策略从当前vvt控制模式切换为降低燃烧噪音的vvt控制策略；点火角控制map切换为与上述降低燃烧噪音的喷油策略和vvt控制相对应的点火角控制map；所述降低燃烧噪音的的喷油策略、vvt控制策略及对应的点火角控制map是通过标定获得 ；步骤4，当降低瞬态燃烧噪音的工作状态持续时间t达到标定时间阈值t后，将喷油策略切换为之前的喷油策略，vvt控制策略切换为之前的vvt控制策略，点火角控制map切换为之前的点火角控制map。2.根据权利要求1所述的发动机燃烧粗糙声控制方法，其特征在于，所述步骤2中，判断发动机处于瞬态加速工况的条件是，当检测到进气压力增加梯度大于标定阀值，或实测油门踏板开度增加梯度大于标定阈值，或实测转速增加梯度大于标定阀值，则判定发动机处于瞬态加速工况。3.根据权利要求1或2所述的发动机燃烧粗糙声控制方法，其特征在于，所述喷油策略包含各循环喷油次数、每次喷油起始角度、各次喷油比例。4.根据权利要求1或2所述的一种发动机燃烧粗糙声控制方法，其特征在于，所述步骤1中的转速标定值范围和负荷标定值范围是通过在整车上实车标定的确定发动机容易产生燃烧粗糙声的工况区域。5.一种发动机燃烧粗糙声控制系统，其特征在于，包括：信号采集模块，用于获取发动机的实时转速信号、进气气管压力信号；第一判断模块，用于计算发动机实时负荷信号，并判断发动机转速是否在转速标定值范围内，且发动机负荷信号是否在负荷标定值范围内；第二判断模块，判定发动机是否处于瞬态加速工况；第一控制模块，用于在根据各缸缸压力传感器信号检测到任意某缸当前循环的缸内最大压力升高率超过标定阀值时，控制发动机开始进入降低瞬态燃烧噪音工作状态：喷油策略从当前喷油模式切换为降低燃烧噪音的喷油策略；vvt控制策略从当前vvt控制模式切换为降低燃烧噪音的vvt控制策略；点火角控制map切换为与上述降低燃烧噪音的喷油策略和vvt控制相对应的点火角控制map；所述降低燃烧噪音的的喷油策略、vvt控制策略及对应的点火角控制map是通过标定获得 ；第三判断模块，判断发动机在降低燃烧噪音的工作状态下持续时间t是否到达标定阈值时间t，若是，则这本次瞬态燃烧粗糙声的控制过程。6.根据权利要求5所述的发动机燃烧粗糙声控制系统，其特征在于，所述第二判断模块判定是根据检测到的进气压力增加梯度是否大于标定阀值，或实测的油门踏板开度增加梯度是否大于标定阈值，或实测的转速增加梯度是否大于标定阀值，
则判定发动机是否处于瞬态加速工况。7.根据权利要求5或6所述的发动机燃烧粗糙声控制系统，其特征在于，所述喷油策略包含各循环喷油次数、每次喷油起始角度、各次喷油比例。8.根据权利要求5或6所述的发动机燃烧粗糙声控制系统，其特征在于，所述步骤1中的转速标定值范围和负荷标定值范围是通过在整车上实车标定的确定发动机容易产生燃烧粗糙声的工况区域。9.一种可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一项所述的发动机燃烧粗糙声控制方法的步骤。

技术总结
本发明提供一种发动机燃烧粗糙声控制方法、系统及存储介质，通过歧管压力增加梯度或油门踏板开度增加梯度判断是否属于加速过程、通过各缸压力传感器计算的压力升高率来判断燃烧粗噪声是否不可接受，在此基础上通过切换瞬态下的喷油策略、VVT控制策略及相应的点火角策略来降低发动机瞬态下的燃烧粗燥声超标问题，并持续一定时间以提升客户满意度。本发明可以在最大程度发挥发动机性能的同时，精确降低瞬态过程的燃烧粗噪声，并最大限度降低整车油耗，从而提升客户满意度。从而提升客户满意度。从而提升客户满意度。


技术研发人员：陈绪平 胡显力 赵云超 陈建设
受保护的技术使用者：重庆长安汽车股份有限公司
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/6/28