一种氢燃料内燃机异常燃烧控制方法及系统与流程

1.本发明涉及氢燃料内燃机技术领域，特别涉及一种氢燃料内燃机异常燃烧控制方法及系统。


背景技术：

2.氢能是一种来源丰富、应用广泛、绿色低碳的二次能源，对构建清洁低碳安全高效的能源体系、实现碳达峰、碳中和目标，具有重要意义。氢气发动机作为一种高效零碳排放的动力系统，具有十分广阔的使用前景，对节能减排的意义重大。
3.氢燃料内燃机在使用过程中可能会出现异常燃烧，包括回火、早燃或爆震等现象，影响发动机运行的安全性及稳定性。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种氢燃料内燃机异常燃烧控制方法及系统，旨在解决现有技术中，氢燃料内燃机安全性及稳定性不佳的技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明是通过如下技术方案来实现的：一种氢燃料内燃机异常燃烧控制方法，包括以下步骤：
6.采集当前异常燃烧信号，并根据所述当前异常燃烧信号判断是否发生回火、早燃或爆震，所述当前异常燃烧信号包括进气管压力强度值、缸内压力强度值及振荡压力值；
7.当判定发生回火时，获取发动机的实时运转状态；
8.其中，当所述发动机处于高负荷运转状态时，根据所述进气管压力强度值对缸内进行喷水冷却控制；
9.其中，当所述发动机处于低负荷运转状态时，通过减少氢气供给量，以对缸内的氢气浓度进行控制；
10.当判定发生早燃时，根据所述缸内压力强度值对缸内进行喷水冷却控制；
11.当判定发生爆震时，判断所述振荡压力值是否超出预设阈值；
12.当所述振荡压力值超出预设阈值范围时，根据所述振荡压力值对缸内进行喷水冷却控制；
13.若所述振荡压力值处于预设阈值范围内时，通过减少氢气供给量，以对缸内的氢气浓度进行控制。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：由于喷水量过大会对发动机性能造成影响，而喷水量过小无法对异常燃烧进行有效抑制，当判定发生回火时，首先对发动机的实时运转状态进行获取，当发动机处于高负荷运转状态时，对缸内进行喷水冷却控制，并进一步根据进气管压力强度值调节喷水量，以对回火进行控制，当发动机处于低负荷运转状态时，避免使用喷水冷却控制，采用通过减少氢气供给量对缸内的氢气浓度进行控制，以对回火进行控制，该方式实现对异常回火进行有效控制的同时，减小了过量喷水对内燃机的影响；当判定发生早燃时，根据所述缸内压力强度值对缸内进行喷水冷却控制；当判定发生爆
震时，判断所述振荡压力值是否超出预设阈值；在振荡压力值处于轻微爆震的发生阈值时，通过减少喷氢量来抑制轻微爆震现象的产生，处于强爆震和超级爆震的发生阈值时，采取喷水冷却控制，同时进一步根据实时振荡压力值对喷水量进行精确控制，同样避免过量喷水对发动机性能造成影响，该方案通过分别对进气管压力强度值、缸内压力强度值及振荡压力值进行信号采集，并通过车载ecu进行信号处理，以判断是否发生回火、早燃或爆震，来实现异常燃烧的全面控制，保证内燃机运行的稳定性及安全性。
15.根据上述技术方案的一方面，根据所述当前异常燃烧信号判断是否发生回火、早燃或爆震的步骤具体包括：
16.设置目标压力值，并根据所述当前异常燃烧信号根据以下公式得到修正阈值：
[0017][0018]
式中，k
′
为所述修正阈值，p1
′
为所述当前异常燃烧信号，p1为所述目标压力值；
[0019]
若所述修正阈值k
′
大于预设值k时，则判定缸内发生回火、早燃或爆震。
[0020]
根据上述技术方案的一方面，当所述发动机处于高负荷运转状态时，根据所述进气管压力强度值对缸内进行喷水冷却控制的步骤具体包括：
[0021]
当所述发动机处于高负荷运转状态时，利用pid控制器，并根据以下公式对喷水量进行控制：
[0022][0023]
δp＝p1
′‑
p1；
[0024]
式中，q为所述喷水量，k
p
为比例长度，k
t
为控制积分常数，kd为控制微分常数，t为控制系统系统延迟，所述p1
′
为所述进气管压力强度值。
[0025]
根据上述技术方案的一方面，当所述发动机处于低负荷运转状态时，通过减少氢气供给量，以对缸内的氢气浓度进行控制的步骤具体包括：
[0026]
当所述发动机处于低负荷运转状态时，通过以下公式设置氢气供给的停止时间，以对缸内的氢气浓度进行控制：
[0027]
t1’＝n
·
t1；
[0028]
式中，t1’为所述停止时间，n为回火强度，t1为预设停止时间。
[0029]
根据上述技术方案的一方面，当判定发生早燃时，根据所述缸内压力强度值对缸内进行喷水冷却控制的步骤具体包括：
[0030]
利用pid控制器，并根据以下公式对喷水量进行控制：
[0031][0032]
δp＝p1
′‑
p1；
[0033]
式中，q为所述喷水量，k
p
为比例长度，k
t
为控制积分常数，kd为控制微分常数，t为控制系统系统延迟，所述p1
′
为所述缸内压力强度值。
[0034]
根据上述技术方案的一方面，当所述振荡压力值超出预设阈值范围时，根据所述振荡压力值对缸内进行喷水冷却控制的步骤具体包括：
[0035]
当所述振荡压力值超出预设阈值范围时，利用pid控制器，并根据以下公式对喷水量进行控制：
[0036][0037]
δp＝p1
′‑
0；
[0038]
式中，q为所述喷水量，k
p
为比例长度，k
t
为控制积分常数，kd为控制微分常数，t为控制系统系统延迟，所述p1
′
为所述振荡压力值。
[0039]
根据上述技术方案的一方面，判断所述振荡压力值是否超出预设阈值的步骤具体包括：
[0040]
对振荡压力信号进行滤波处理，并根据以下公式取滤波后的压力振荡的最大幅值作为所述振荡压力值：
[0041]
mapo＝max|pf|；
[0042]
式中，mapo为所述振荡压力值，pf为所述振荡压力信号。
[0043]
另一方面，本发明还提供了一种氢燃料内燃机异常燃烧控制系统，包括：
[0044]
采集模块，用于采集当前异常燃烧信号，并根据所述当前异常燃烧信号判断是否发生回火、早燃或爆震，所述当前异常燃烧信号包括进气管压力强度值、缸内压力强度值及振荡压力值；
[0045]
回火状态模块，用于当判定发生回火时，获取发动机的实时运转状态；
[0046]
第一回火控制模块，用于当所述发动机处于高负荷运转状态时，根据所述进气管压力强度值对缸内进行喷水冷却控制；
[0047]
第二回火控制模块，用于当所述发动机处于低负荷运转状态时，通过减少氢气供给量，以对缸内的氢气浓度进行控制；
[0048]
早燃控制模块，用于当判定发生早燃时，根据所述缸内压力强度值对缸内进行喷水冷却控制；
[0049]
爆震状态模块，当判定发生爆震时，判断所述振荡压力值是否超出预设阈值；
[0050]
第一爆震控制模块，用于当所述振荡压力值超出预设阈值范围时，根据所述振荡压力值对缸内进行喷水冷却控制；
[0051]
第二爆震控制模块，用于当所述振荡压力值处于预设阈值范围内时，通过减少氢气供给量，以对缸内的氢气浓度进行控制。
[0052]
根据上述技术方案的一方面，所述采集模块具体用于：设置目标压力值，并根据所述当前异常燃烧信号根据以下公式得到修正阈值：
[0053][0054]
式中，k
′
为所述修正阈值，p1
′
为所述当前异常燃烧信号，p1为所述目标压力值；
[0055]
若所述修正阈值k
′
大于预设值k时，则判定缸内发生回火、早燃或爆震。
[0056]
根据上述技术方案的一方面，所述第一回火控制模块具体用于：当所述发动机处于高负荷运转状态时，利用pid控制器，并根据以下公式对喷水量进行控制：
[0057][0058]
δp
×
p1
′‑
p1；
[0059]
式中，q为所述喷水量，k
p
为比例长度，k
t
为控制积分常数，kd为控制微分常数，t为控制系统系统延迟，所述p1
′
为所述进气管压力强度值。
[0060]
根据上述技术方案的一方面，所述第二回火控制模块具体用于：当所述发动机处于低负荷运转状态时，通过减少氢气供给量，以对缸内的氢气浓度进行控制的步骤具体包括：
[0061]
当所述发动机处于低负荷运转状态时，通过以下公式设置氢气供给的停止时间，以对缸内的氢气浓度进行控制：
[0062]
t1’＝n
·
t1；
[0063]
式中，t1’为所述停止时间，n为回火强度，t1为预设停止时间。
[0064]
根据上述技术方案的一方面，所述早燃控制模块具体用于：当判定发生早燃时，根据所述缸内压力强度值对缸内进行喷水冷却控制的步骤具体包括：
[0065]
利用pid控制器，并根据以下公式对喷水量进行控制：
[0066][0067]
δp＝p1
′‑
p1；
[0068]
式中，q为所述喷水量，k
p
为比例长度，k
t
为控制积分常数，kd为控制微分常数，t为控制系统系统延迟，所述p1
′
为所述缸内压力强度值。
[0069]
根据上述技术方案的一方面，所述第一爆震控制模块具体用于：当所述振荡压力值超出预设阈值范围时，根据所述振荡压力值对缸内进行喷水冷却控制的步骤具体包括：
[0070]
当所述振荡压力值超出预设阈值范围时，利用pid控制器，并根据以下公式对喷水量进行控制：
[0071][0072]
δp＝p1
′‑
0；
[0073]
式中，q为所述喷水量，k
p
为比例长度，k
t
为控制积分常数，kd为控制微分常数，t为控制系统系统延迟，所述p1
′
为所述振荡压力值。
[0074]
根据上述技术方案的一方面，爆震状态模块具体用于：对振荡压力信号进行滤波处理，并根据以下公式取滤波后的压力振荡的最大幅值作为所述振荡压力值：
[0075]
mapo＝max|pf|；
[0076]
式中，mapo为所述振荡压力值，pf为所述振荡压力信号。
附图说明
[0077]
图1为本发明第一实施例中氢燃料内燃机异常燃烧控制方法的流程示意图；
[0078]
图2为本发明第二实施例中氢燃料内燃机异常燃烧控制系统的结构框图；
[0079]
图3为本发明第二实施例中氢燃料内燃机异常燃烧控制系统的结构分布示意图；
[0080]
主要元件符号说明：
[0081]
采集模块10、回火状态模块20、第一回火控制模块30、第二回火控制模块40、早燃控制模块50、爆震状态模块60、第一爆震控制模块70、第二爆震控制模块80、水箱1、高压水泵2、水流量传感器3、水喷射器4、缸内压力温度传感器5、进气道压力温度传感器6、爆震传感器7、火花塞8、ecu9。
[0082]
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
[0083]
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
[0084]
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0085]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0086]
请参阅图1至图2，所示为本发明第一实施例中的氢燃料内燃机异常燃烧控制方法，包括以下步骤：
[0087]
步骤s100，采集当前异常燃烧信号，并根据所述当前异常燃烧信号判断是否发生回火、早燃或爆震，所述当前异常燃烧信号包括进气管压力强度值、缸内压力强度值及振荡压力值。在本步骤中，上述进气管压力强度值、缸内压力强度值及振荡压力值分别通过设置于进气管处的压力传感器、设置于缸内的压力传感器及爆震传感器获取；此外，上述判断是否发生回火、早燃或爆震的步骤具体包括：
[0088]
设置目标压力值，并根据所述当前异常燃烧信号根据以下公式得到修正阈值：
[0089][0090]
式中，k
′
为所述修正阈值，p1
′
为所述当前异常燃烧信号，p1为所述目标压力值；
[0091]
若所述修正阈值k
′
大于预设值k时，则判定缸内发生回火、早燃或爆震。
[0092]
可以理解的，上述p1
′
可以为上述进气管压力强度值、缸内压力强度值及振荡压力值中的任意一种，同时p1根据上述数值类型的不同，分别设置有三个对应的数值，分别为回火发生的阈值压力值、早燃发生的阈值压力值及爆震发生的阈值压力值，进一步地，在本实施例中，当上述三类数值类型所对应的预设值k均为10％，当k
′
≤10％时，则判定未发生回火/早燃/爆震。
[0093]
步骤s110，当判定发生回火时，获取发动机的实时运转状态；
[0094]
步骤s111，当所述发动机处于高负荷运转状态时，根据所述进气管压力强度值对
缸内进行喷水冷却控制。具体来说，在本实施例中，该步骤具体包括：
[0095]
当所述发动机处于高负荷运转状态时，利用pid控制器，并根据以下公式对喷水量进行控制：
[0096][0097]
δp＝p1
′‑
p1；
[0098]
式中，q为所述喷水量，k
p
为比例长度，k
t
为控制积分常数，kd为控制微分常数，t为控制系统系统延迟，所述p1
′
为所述进气管压力强度值。具体来说，在本实施例的一些应用场景中，上述喷水作业通过水箱、高压水泵及水喷射器实现，喷水量的监控及控制分别通过水流量传感器及pid控制器实现。
[0099]
步骤s112，当所述发动机处于低负荷运转状态时，通过减少氢气供给量，以对缸内的氢气浓度进行控制。具体来说，在本实施例中，该步骤具体包括：
[0100]
当所述发动机处于低负荷运转状态时，通过以下公式设置氢气供给的停止时间，以对缸内的氢气浓度进行控制：
[0101]
t1’＝n
·
t1；
[0102]
式中，t1’为所述停止时间，n为回火强度，t1为预设停止时间。在本实施例中，与上述预设停止时间t1对应的预设值为20
°
ca(发动机曲轴转角大小)，即预设停止时间t1为发动机曲轴转动20
°
ca所对应的时间。
[0103]
步骤s120，当判定发生早燃时，根据所述缸内压力强度值对缸内进行喷水冷却控制。具体来说，在本实施例中，该步骤具体包括：利用pid控制器，并根据以下公式对喷水量进行控制：
[0104][0105]
δp＝p1
′‑
p1；
[0106]
式中，q为所述喷水量，k
p
为比例长度，k
t
为控制积分常数，kd为控制微分常数，t为控制系统系统延迟，所述p1
′
为所述缸内压力强度值。
[0107]
步骤s130，当判定发生爆震时，判断所述振荡压力值是否超出预设阈值。具体来说，在本实施例中，该步骤具体包括：
[0108]
步骤s131，对振荡压力信号进行滤波处理，并根据以下公式取滤波后的压力振荡的最大幅值作为所述振荡压力值：
[0109]
mapo＝max|pf|；
[0110]
式中，mapo为所述振荡压力值，pf为所述振荡压力信号。
[0111]
在本步骤中的一些应用场景中，当mapo≥1mpa，此时缸内极大概率会发生强爆震和超级爆震；当mapo≤1mpa，时，缸内有概率发生轻微爆震。
[0112]
步骤s132，当所述振荡压力值超出预设阈值范围时，根据所述振荡压力值对缸内进行喷水冷却控制。由于当mapo≥1mpa，此时缸内极大概率会发生强爆震和超级爆震，为抑制强爆震现象的产生，当mapo≥0.5mpa时，对缸内进行喷水冷却控制，喷水量为q，利用pid控制器，并根据以下公式进行喷水量的控制：
[0113]
δp＝p1
′‑
o；
[0114]
式中，q为所述喷水量，k
p
为比例长度，k
t
为控制积分常数，kd为控制微分常数，t为控制系统系统延迟，所述p1
′
为所述振荡压力值。
[0115]
步骤s133，若所述振荡压力值处于预设阈值范围内时，通过减少氢气供给量，以对缸内的氢气浓度进行控制。由于当mapo≤1mpa，时，缸内有概率发生轻微爆震，为抑制轻微爆震现象的产生，当0≤mapo≤0.5mpa时，通过负反馈减少喷氢量，从而降低mapo值，目标mapo值为0mpa。
[0116]
通过对振荡压力值进行分级处理，在振荡压力值处于轻微爆震的发生阈值时，通过减少喷氢量来抑制轻微爆震现象的产生，处于强爆震和超级爆震的发生阈值时，采取喷水冷却控制，同时进一步根据实时振荡压力值对喷水量进行精确控制，避免过量喷水对发动机性能造成影响。
[0117]
综上，本发明上述实施例当中的氢燃料内燃机异常燃烧控制方法，通过获取异常燃烧信号来判断是否发生异常燃烧，由于喷水量过大会对发动机性能造成影响，而喷水量过小无法对异常燃烧进行有效抑制，当判定发生回火时，首先对发动机的实时运转状态进行获取，当发动机处于高负荷运转状态时，对缸内进行喷水冷却控制，并进一步根据进气管压力强度值调节喷水量，以对回火进行控制，当发动机处于低负荷运转状态时，避免使用喷水冷却控制，采用通过减少氢气供给量对缸内的氢气浓度进行控制，以对回火进行控制，该方式实现对异常回火进行有效控制的同时，减小了过量喷水对内燃机的影响；当判定发生早燃时，根据所述缸内压力强度值对缸内进行喷水冷却控制；当判定发生爆震时，判断所述振荡压力值是否超出预设阈值；在振荡压力值处于轻微爆震的发生阈值时，通过减少喷氢量来抑制轻微爆震现象的产生，处于强爆震和超级爆震的发生阈值时，采取喷水冷却控制，同时进一步根据实时振荡压力值对喷水量进行精确控制，同样避免过量喷水对发动机性能造成影响，通过分别对进气管压力强度值、缸内压力强度值及振荡压力值进行信号采集，并通过车载ecu进行信号处理，以判断是否发生回火、早燃或爆震，来实现异常燃烧的全面控制，保证内燃机运行的稳定性及安全性。
[0118]
如图2所示，本技术的第二实施例提供了一种氢燃料内燃机异常燃烧控制系统。
[0119]
该氢燃料内燃机异常燃烧控制系统包括采集模块10、回火状态模块20、第一回火控制模块30、第二回火控制模块40、早燃控制模块50、爆震状态模块60、第一爆震控制模块70及第二爆震控制模块80：
[0120]
所述采集模块10用于采集当前异常燃烧信号，并根据所述当前异常燃烧信号判断是否发生回火、早燃或爆震，所述当前异常燃烧信号包括进气管压力强度值、缸内压力强度值及振荡压力值；
[0121]
所述回火状态模块20用于当判定发生回火时，获取发动机的实时运转状态；
[0122]
所述第一回火控制模块30用于当所述发动机处于高负荷运转状态时，根据所述进气管压力强度值对缸内进行喷水冷却控制；
[0123]
所述第二回火控制模块40用于当所述发动机处于低负荷运转状态时，通过减少氢气供给量，以对缸内的氢气浓度进行控制；
[0124]
所述早燃控制模块50用于当判定发生早燃时，根据所述缸内压力强度值对缸内进行喷水冷却控制；
[0125]
所述爆震状态模块60当判定发生爆震时，判断所述振荡压力值是否超出预设阈值；
[0126]
所述第一爆震控制模块70用于当所述振荡压力值超出预设阈值范围时，根据所述振荡压力值对缸内进行喷水冷却控制；
[0127]
所述第二爆震控制模块80用于当所述振荡压力值处于预设阈值范围内时，通过减少氢气供给量，以对缸内的氢气浓度进行控制。
[0128]
便于理解地，如图3所示为上述氢燃料内燃机异常燃烧控制系统的部分结构分布示意图，图中，p1为进气系统、p2为缸内喷水系统、p3为氢气供给系统、p4为电控系统。
[0129]
缸内喷水系统p2，其上依次串联有水箱1、高压水泵2、水流量传感器3、水喷射器4；
[0130]
电控系统p4，其中ecu9分别与缸内压力传感器5、进气道压力传感器6、爆震传感器7、火花塞8和水喷射器4有信号交互。
[0131]
优选地，在本实施例中，上述采集模块10具体用于：设置目标压力值，并根据所述当前异常燃烧信号根据以下公式得到修正阈值：
[0132][0133]
式中，k
′
为所述修正阈值，p1
′
为所述当前异常燃烧信号，p1为所述目标压力值；
[0134]
若所述修正阈值k
′
大于预设值k时，则判定缸内发生回火、早燃或爆震。
[0135]
优选地，在本实施例中，上述第一回火控制模块30具体用于：当所述发动机处于高负荷运转状态时，利用pid控制器，并根据以下公式对喷水量进行控制：
[0136][0137]
δp＝p1
′‑
p1；
[0138]
式中，q为所述喷水量，k
p
为比例长度，k
t
为控制积分常数，kd为控制微分常数，t为控制系统系统延迟，所述p1
′
为所述进气管压力强度值。
[0139]
优选地，在本实施例中，上述第二回火控制模块40具体用于：当所述发动机处于低负荷运转状态时，通过减少氢气供给量，以对缸内的氢气浓度进行控制的步骤具体包括：
[0140]
当所述发动机处于低负荷运转状态时，通过以下公式设置氢气供给的停止时间，以对缸内的氢气浓度进行控制：
[0141]
t1’＝n
·
t1；
[0142]
式中，t1’为所述停止时间，n为回火强度，t1为预设停止时间。
[0143]
优选地，在本实施例中，上述早燃控制模块50具体用于：当判定发生早燃时，根据所述缸内压力强度值对缸内进行喷水冷却控制的步骤具体包括：
[0144]
利用pid控制器，并根据以下公式对喷水量进行控制：
[0145][0146]
δp＝p1
′‑
p1；
[0147]
式中，q为所述喷水量，k
p
为比例长度，k
t
为控制积分常数，kd为控制微分常数，t为控制系统系统延迟，所述p1
′
为所述缸内压力强度值。
[0148]
优选地，在本实施例中，上述第一爆震控制模块70具体用于：当所述振荡压力值超出预设阈值范围时，根据所述振荡压力值对缸内进行喷水冷却控制的步骤具体包括：
[0149]
当所述振荡压力值超出预设阈值范围时，利用pid控制器，并根据以下公式对喷水量进行控制：
[0150][0151]
δp＝p1
′‑
0；
[0152]
式中，q为所述喷水量，k
p
为比例长度，k
t
为控制积分常数，kd为控制微分常数，t为控制系统系统延迟，所述p1
′
为所述振荡压力值。
[0153]
优选地，在本实施例中，上述第二爆震控制模块80具体用于：若所述振荡压力值处于预设阈值范围内时，通过减少氢气供给量，以对缸内的氢气浓度进行控制。
[0154]
优选地，在本实施例中，上述爆震状态模块60具体用于：对振荡压力信号进行滤波处理，并根据以下公式取滤波后的压力振荡的最大幅值作为所述振荡压力值：
[0155]
mapo＝max|pf|；
[0156]
式中，mapo为所述振荡压力值，pf为所述振荡压力信号。
[0157]
综上，本发明上述实施例当中的氢燃料内燃机异常燃烧控制系统，通过采集模块10获取异常燃烧信号来判断是否发生异常燃烧，当判定发生回火时，首先通过回火状态模块20对发动机的实时运转状态进行获取，当发动机处于高负荷运转状态时，通过第一回火控制模块30对缸内进行喷水冷却控制，并进一步根据进气管压力强度值调节喷水量，以对回火进行控制，当发动机处于低负荷运转状态时，通过第二回火控制模块40避免使用喷水冷却控制，采用通过减少氢气供给量对缸内的氢气浓度进行控制，以对回火进行控制，该方式实现对异常回火进行有效控制的同时，减小了过量喷水对内燃机的影响；当判定发生早燃时，通过早燃控制模块50根据所述缸内压力强度值对缸内进行喷水冷却控制；当判定发生爆震时，首先通过爆震状态模块60判断所述振荡压力值是否超出预设阈值；在振荡压力值处于轻微爆震的发生阈值时，通过第一爆震控制模块70减少喷氢量来抑制轻微爆震现象的产生，处于强爆震和超级爆震的发生阈值时，通过第二爆震控制模块80采取喷水冷却控制，同时进一步根据实时振荡压力值对喷水量进行精确控制，同样避免过量喷水对发动机性能造成影响，该方案通过分别对进气管压力强度值、缸内压力强度值及振荡压力值进行信号采集，并通过车载ecu进行信号处理，以判断是否发生回火、早燃或爆震，来实现异常燃烧的全面控制，保证内燃机运行的稳定性及安全性。
[0158]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0159]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种氢燃料内燃机异常燃烧控制方法，其特征在于，包括以下步骤：采集当前异常燃烧信号，并根据所述当前异常燃烧信号判断是否发生回火、早燃或爆震，所述当前异常燃烧信号包括进气管压力强度值、缸内压力强度值及振荡压力值；当判定发生回火时，获取发动机的实时运转状态；其中，当所述发动机处于高负荷运转状态时，根据所述进气管压力强度值对缸内进行喷水冷却控制；其中，当所述发动机处于低负荷运转状态时，通过减少氢气供给量，以对缸内的氢气浓度进行控制；当判定发生早燃时，根据所述缸内压力强度值对缸内进行喷水冷却控制；当判定发生爆震时，判断所述振荡压力值是否超出预设阈值；当所述振荡压力值超出预设阈值范围时，根据所述振荡压力值对缸内进行喷水冷却控制；若所述振荡压力值处于预设阈值范围内时，通过减少氢气供给量，以对缸内的氢气浓度进行控制。2.根据权利要求1所述的氢燃料内燃机异常燃烧控制方法，其特征在于，根据所述当前异常燃烧信号判断是否发生回火、早燃或爆震的步骤具体包括：设置目标压力值，并根据所述当前异常燃烧信号根据以下公式得到修正阈值：式中，k
′
为所述修正阈值，p1
′
为所述当前异常燃烧信号，p1为所述目标压力值；若所述修正阈值k
′
大于预设值k时，则判定缸内发生回火、早燃或爆震。3.根据权利要求2所述的氢燃料内燃机异常燃烧控制方法，其特征在于，当所述发动机处于高负荷运转状态时，根据所述进气管压力强度值对缸内进行喷水冷却控制的步骤具体包括：当所述发动机处于高负荷运转状态时，利用pid控制器，并根据以下公式对喷水量进行控制：δp＝p1
′‑
p1；式中，q为所述喷水量，k
p
为比例长度，k
t
为控制积分常数，k
d
为控制微分常数，t为控制系统系统延迟，所述p1
′
为所述进气管压力强度值。4.根据权利要求2所述的氢燃料内燃机异常燃烧控制方法，其特征在于，当所述发动机处于低负荷运转状态时，通过减少氢气供给量，以对缸内的氢气浓度进行控制的步骤具体包括：当所述发动机处于低负荷运转状态时，通过以下公式设置氢气供给的停止时间，以对缸内的氢气浓度进行控制：t1’＝n
·
t1；式中，t1’为所述停止时间，n为回火强度，t1为预设停止时间。
5.根据权利要求2所述的氢燃料内燃机异常燃烧控制方法，其特征在于，当判定发生早燃时，根据所述缸内压力强度值对缸内进行喷水冷却控制的步骤具体包括：利用pid控制器，并根据以下公式对喷水量进行控制：δp
×
p1
′‑
p1；式中，q为所述喷水量，k
p
为比例长度，k
t
为控制积分常数，k
d
为控制微分常数，t为控制系统系统延迟，所述p1
′
为所述缸内压力强度值。6.根据权利要求2所述的氢燃料内燃机异常燃烧控制方法，其特征在于，当所述振荡压力值超出预设阈值范围时，根据所述振荡压力值对缸内进行喷水冷却控制的步骤具体包括：当所述振荡压力值超出预设阈值范围时，利用pid控制器，并根据以下公式对喷水量进行控制：δp＝p1
′‑
0；式中，q为所述喷水量，k
p
为比例长度，k
t
为控制积分常数，k
d
为控制微分常数，t为控制系统系统延迟，所述p1
′
为所述振荡压力值。7.根据权利要求1所述的氢燃料内燃机异常燃烧控制方法，其特征在于，判断所述振荡压力值是否超出预设阈值的步骤具体包括：对振荡压力信号进行滤波处理，并根据以下公式取滤波后的压力振荡的最大幅值作为所述振荡压力值：mapo＝max|p
f
|；式中，mapo为所述振荡压力值，p
f
为所述振荡压力信号。8.一种氢燃料内燃机异常燃烧控制系统，其特征在于，包括：采集模块，用于采集当前异常燃烧信号，并根据所述当前异常燃烧信号判断是否发生回火、早燃或爆震，所述当前异常燃烧信号包括进气管压力强度值、缸内压力强度值及振荡压力值；回火状态模块，用于当判定发生回火时，获取发动机的实时运转状态；第一回火控制模块，用于当所述发动机处于高负荷运转状态时，根据所述进气管压力强度值对缸内进行喷水冷却控制；第二回火控制模块，用于当所述发动机处于低负荷运转状态时，通过减少氢气供给量，以对缸内的氢气浓度进行控制；早燃控制模块，用于当判定发生早燃时，根据所述缸内压力强度值对缸内进行喷水冷却控制；爆震状态模块，当判定发生爆震时，判断所述振荡压力值是否超出预设阈值；第一爆震控制模块，用于当所述振荡压力值超出预设阈值范围时，根据所述振荡压力值对缸内进行喷水冷却控制；
第二爆震控制模块，用于当所述振荡压力值处于预设阈值范围内时，通过减少氢气供给量，以对缸内的氢气浓度进行控制。9.根据权利要求8所述的氢燃料内燃机异常燃烧控制系统，其特征在于，所述采集模块具体用于：设置目标压力值，并根据所述当前异常燃烧信号根据以下公式得到修正阈值：式中，k
′
为所述修正阈值，p1
′
为所述当前异常燃烧信号，p1为所述目标压力值；若所述修正阈值k
′
大于预设值k时，则判定缸内发生回火、早燃或爆震。10.根据权利要求9所述的氢燃料内燃机异常燃烧控制系统，其特征在于，所述第一回火控制模块具体用于：当所述发动机处于高负荷运转状态时，利用pid控制器，并根据以下公式对喷水量进行控制：δp＝p1
′‑
p1；式中，q为所述喷水量，k
p
为比例长度，k
t
为控制积分常数，k
d
为控制微分常数，t为控制系统系统延迟，所述p1
′
为所述进气管压力强度值。

技术总结
本发明提供一种氢燃料内燃机异常燃烧控制方法及系统，该方法包括以下步骤：采集当前异常燃烧信号，并判断是否发生回火、早燃或爆震；当判定发生回火且发动机处于高负荷运转状态时，根据进气管压力强度值对缸内进行喷水冷却控制；当处于低负荷运转状态时，通过减少氢气供给量，对缸内的氢气浓度进行控制；当判定发生早燃时，根据缸内压力强度值对缸内进行喷水冷却控制；当判定发生爆震时，根据振荡压力值对缸内进行喷水冷却控制，或减少氢气供给量。通过分别对进气管压力强度值、缸内压力强度值及振荡压力值进行信号采集，以判断是否发生回火、早燃或爆震，来实现异常燃烧的全面控制，保证内燃机运行的稳定性及安全性。保证内燃机运行的稳定性及安全性。保证内燃机运行的稳定性及安全性。


技术研发人员：谭丕强 田原 楼狄明 张允华 赵克秦
受保护的技术使用者：南昌智能新能源汽车研究院
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/6/28