小型发动机动态闭环控制方法
专利汇可以提供小型发动机动态闭环控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种小型 发动机 动态闭环控制方法，在非满负荷状态时，设定 氧 传感器 的 输出 电压 中性值为0.45伏，通过 过量空气系数 λ闭环控制调整喷油时间，把过量空气系数λ限定在1附近的一个小范围内；当发动机处于满负荷状态时，设定氧传感器的电压中性值为0.85伏，在过量空气系数λ闭环控制中通过调整喷油时间使过量空气系数λ值维持在燃油浓度偏浓的一个小范围内。本发明能够实现过量空气系数λ动态闭环控制，适用于小型发动机尤其是采用 风 冷的小型发动机，使其在满负荷工况下得到热保护，同时保证发动机的最大功率输出。，下面是小型发动机动态闭环控制方法专利的具体信息内容。
1.一种小型发动机动态闭环控制方法，其特征在于包括如下步骤：首先进行发动机工况的判定，通过节气门开度和发动机转速判断发动机是否处于满负荷状态；在非满负荷状态时，设定氧传感器的输出电压中性值，通过过量空气系数λ闭环控制调整喷油时间，把过量空气系数λ限定在1附近的一个小范围内；当发动机处于满负荷状态时，设定氧传感器的电压中性值，在过量空气系数λ闭环控制中通过调整喷油时间使过量空气系数λ值维持在燃油浓度偏浓的一个小范围内。
2.根据权利要求1所述的小型发动机动态闭环控制方法，其特征在于：在非满负荷状态时，设定氧传感器的输出电压中性值为0.45伏。
3.根据权利要求1所述的小型发动机动态闭环控制方法，其特征在于：当发动机处于满负荷状态时，设定氧传感器的电压中性值为0.85伏。
4.根据权利要求1所述的小型发动机动态闭环控制方法，其特征在于：当发动机处于满负荷状态时，设定氧传感器的电压中性值为随发动机工况变化的脉谱。
5.根据权利要求1所述的小型发动机动态闭环控制方法，其特征在于：所述的空气系数λ值维持在燃油浓度偏浓的一个小范围内，是指λ＝0.85～0.95。
6.根据权利要求1或5中任何一项所述的小型发动机动态闭环控制方法，其特征在于：判断发动机是否处于满负荷工况的方法为：如果wdk＞WDKVL(N) B_vl＝ture；否则B_vl＝false；其中：wdk为：节气门开度；N为：发动机转速；WDKVL(N)为：随发动机转速变化的节气门开度的门槛值；B_vl为：满负荷标志位，B_vl＝ture表示发动机处于满负荷工况，B_vl＝false表示发动机处于非满负荷工况。
小型发动机动态闭环控制方法
技术领域
背景技术
汽油机排放的有害污染物主要是HC(碳氢化合物)，CO(一氧化碳)和NOx(氮氧化合物)。目前汽油机排放污染物治理手段中最重要的是利用三效催化转化器净化。净化后的废气有害物质的浓度与燃油和空气混合气的过量空气系数λ密切相关。只有在过量空气系数λ为0.99～1.00的一个小范围内才能使这三种有害物质同时得到最大限度的净化。过量空气系数λ闭环控制的目标就是控制过量空气系数λ在目标范围内变化。
目前汽油机在满负荷工况下为了达到最大的功率，采用的是λ开环控制。而对于小型发动机因为批量生产过程中的散差较大，在过量空气系数λ开环控制下发动机喷油无法达到精确控制。在燃油浓度过稀的情况下会引起活塞过热，特别是对于采取风冷的小型发动机，内部热量只能通过机件之间的逐渐传递与辐射才能到达外界，这就有可能导致发动机严重损坏。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明小型发动机动态闭环控制方法包括如下步骤：首先进行发动机工况的判定，通过节气门开度和发动机转速判断发动机是否处于满负荷状态；在非满负荷状态时，设定氧传感器的输出电压中性值为0.45伏，通过过量空气系数λ闭环控制调整喷油时间，把过量空气系数λ限定在1附近的一个小范围内；当发动机处于满负荷状态时，设定氧传感器的电压中性值为0.85伏，在过量空气系数λ闭环控制中通过调整喷油时间使过量空气系数λ值维持在燃油浓度偏浓的一个小范围内。
根据两点式氧传感器的电压特性可知(参见图1)，当过量空气系数λ＜1时，氧传感器的电压为0.8～1.0V；当过量空气系数λ＞1时，氧传感器的电压小于0.1V；当过量空气系数λ＝1时，氧传感器的电压为0.45～0.5V。在发动机非满负荷工况，可通过过量空气系数λ闭环控制设定氧传感器电压中性值为0.45伏，从而把过量空气系数λ控制在1附近的一个小范围内(即λ为0.99～1.00)，以达到最佳的排放净化效率。在满负荷工况，也可以通过过量空气系数λ闭环控制把氧传感器电压中性值设定为0.85伏，于是过量空气系数λ被控制在燃油浓度偏浓的一个小范围内，既避免了发动机活塞温度过高，同时也保证了发动机能够输出最大功率。
两点式氧传感器的输出电压特性同时也受到温度影响。由图1可知，氧传感器的输出电压随着温度的升高而降低。温度越高，同一输出电压所对应的过量空气系数λ值越低，混合气中燃油浓度也就越高。
图2显示了在排气温度达到640℃，而λ闭环控制电压中性值设定为0.85伏时，两点式氧传感器的输出电压和实际测得过量空气系数λ值的变化曲线。其中XUSOND/ETKC为两点式氧传感器的输出电压，xusond_mean为电压中性值，LA4：1_Lambda_Word/LA4为连续式氧传感器实际所测定的过量空气系数λ值，lambda_mean为过量空气系数λ的平均值。从图中可以看出，当λ闭环控制维持两点式氧传感器输出电压在中性值0.85伏上下波动时，过量空气系数λ值被控制在平均值0.9上下变化。从而避免了稀薄燃烧时发动机温度过高引起损坏，实现了发动机的热保护，同时也保证了发动机的最大功率输出。
图3表明了在排气温度达到460℃，λ闭环控制电压中性值同样设定为0.85伏时，两点式氧传感器的输出电压和实际测得过量空气系数λ值的变化曲线。
由图可见，当λ闭环控制维持两点式氧传感器输出电压在中性值0.85伏上下变化时，过量空气系数λ值被控制在0.95上下波动。这样利用了两点式氧传感器输出电压随温度变化的特性，在排气温度较低时使混合气中燃油浓度不至过高，即兼顾了油耗，同时也避免了发动机活塞温度过高引起损害的问题。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是两点式氧传感器的电压特性曲线图；图2、图3是两点式氧传感器的输出电压和实际测得过量空气系数λ值的变化曲线图；图4是本发明的控制流程图。
具体实施方式
λ开环控制时，ECU(电子控制单元)并不知晓执行器执行指令后的实际效果。而λ闭环控制时ECU通过传感器监测指令执行后过氧空气系数λ的变化，并将λ的实测值与设定值对比，在两者不一致时调整指令使之达到一致。
如图4所示，当发动机运行时，ECU根据当前的发动机参数(节气门开度wdk，发动机转速n)来判断发动机是否处于满负荷工况，具体判断方法为：如果wdk＞WDKVL(N) B_vl＝ture；否则B_vl＝false；其中：wdk为：节气门开度；N为：发动机转速；WDKVL(N)为：随发动机转速变化的节气门开度的门槛值；B_vl为：满负荷标志位，B_vl＝ture表示发动机处于满负荷工况，B_vl＝false表示发动机处于非满负荷工况。
如果是非满负荷工况，将λ闭环控制的电压中性值VSR(即λ闭环控制中两点式氧传感器的控制目标值)设定为0.45伏，此时λ闭环控制将通过调整喷油时间使得经过发动机燃烧后废气中的过量空气系数λ被控制在1.0附近，从而使废气通过三效催化转化器得到最大程度的净化，达到优化排放的目的。这种工况下的控制与常规的EMS(发动机管理系统)系统中的λ控制方法相同。
如果是满负荷工况，则将λ闭环控制的电压中性值VSRVL(即λ闭环控制中两点式氧传感器的控制目标值)设定为0.85伏。此时λ闭环控制将通过调整喷油时间控制过量空气系数λ，从而使发动机获得最佳动力性。而过量空气系数λ随发动机的排温不同而有所差异，如图2、3所示，如果排气温度为640℃时，则过量空气系数λ将被控制在0.9附近；如果排气温度为400℃时，则过量空气系数λ被控制在0.95附近。由此可见，满负荷下的闭环控制可以把过量空气系数λ控制在合适的范围以获得最佳的发动机动力性能，同时随着发动机排气温度的升高，ECU会自动减小过量空气系数λ(增加燃油在混合气中的浓度)，从而有效地对发动机的零部件实施过热保护。
这样避免了燃烧时发动机温度过高，同时也可以保证发动机能够输出最大功率；在实际ECU控制中，氧传感器的电压中性值为可匹配的参数，可根据不同的发动机设定不同的电压中性值，从而控制过量空气系数λ值在目标范围内变化。
另外，对于不同的项目，在获得发动机最佳满负荷动力性能时过量空气系数λ的范围可能是不同的。通过调整VSRVL的值，可以满足不同项目的要求。同时也可以将VSRVL设计为随发动机工况变化的脉谱，比如VSRVL(n，wdk)。这样可以实现当发动机工况在满负荷和非满负荷之间切换时，过量空气系数λ的中性值能够平滑过渡。
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