一种基于爆震自学习的点火控制方法

本发明涉及汽车发动机控制方法，尤其是涉及一种基于爆震自学习的点火控制方法。

背景技术：

1、爆震是汽油机中一种不正常燃烧的现象，主要是指在发动机燃烧过程中，由于混合气局部过热而引发的自发性燃烧现象。急剧燃烧的末端气体快速释放能量，在燃烧室内形成高频压力振荡波，压力波不断地对发动机的缸壁进行冲击，引起发动机缸体的被动振动。为了尽量避免由爆震产生的内燃机的损伤，使内燃机尽可能高效率地运转，基于内燃机的效率提高和爆震频率的降低之间的折中来适当地控制内燃机的点火正时。

2、现有技术中，申请号为cn202011595326.5的发明专利1公开了一种发动机点火正时的控制方法及装置，通过爆震控制激活，检测到爆震，无爆震自学习值三者与逻辑进行启动调节判定。当三者满足启动爆震自学习，前进角度为0.75，最大值限制(3°-9°)，进行学习区域的划分，偏向于爆震控制，而不是自学习，没有学习终止的判定条件，没有对于工况稳定的判定条件。只能正向学习，只能对各个工况进行一次学习。

3、申请号为cn202110818344.3的发明专利2公开了一种瞬态工况下爆震保护控制方法，包括确定工况点，决定基础map值；根据上次学习瞬态爆震自学习因子和基础map值计算理想输出值；根据理想瞬态值与设定值比较，根据反馈爆震进行自学习因子修正；其中自学习因子对于爆震推迟角度是比例的调节，同时每次循环运行都会更新自学习因子，整体偏向于保留上次工作记忆的爆震控制方法。

4、此外，点火控制策略主要进行发动机点火线圈的充电时间以及点火提前角的控制，发动机点火提前角影响汽车发动机的动力性、经济性、排放等性能指标，国内一些研究对于最佳点火提前角的影响因素进行了分析，国外有大学基于深度学习开发了汽油机的自动点火控制，其精准与否对于训练集数据相关性较大，实时性较差。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于爆震自学习的点火控制方法，实现了点火提前角的在线学习，能在发动机最佳点火角度变动时，在防止爆震的前提下，自动寻找最佳点火提前角，最大化发挥发动机性能，降低油耗。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于爆震自学习的点火控制方法，包括以下步骤：

3、s1、点火角度控制；

4、s2、前馈角度确定；

5、s3、爆震自学习；

6、s4、爆震临时控制；

7、s5、爆震信号检测；

8、s6、爆震自学习策略验证。

9、优选的，步骤s1中，所述点火角度控制包括前馈点火控制策略和点火反馈闭环控制策略，前馈点火控制基于标定数据和历史学习值输出模块，反馈闭环控制包括爆震自学习模块和临时调整模块；

10、则实际点火角度的输出为历史学习值、基础值、临时调整值三者之和，即：

11、ignangle＝tempangle+learnedangle+baseangle (1)

12、其中tempangle为临时调整值，其值根据爆震信号进行反馈调整，learnedangle为历史学习值，根据历史运行工况学习后确定，baseangle为基础值，根据初始发动机标定确定。

13、优选的，步骤s2中，所述前馈角度确定分为基础角度确定和历史学习角度确定，基础角度确定根据当前工况，采用map确定基础点火提前角，所述map是通过调查原型发动机获取的，具体过程为通过对不同转速、歧管压力和进气温度进行工况点遍历，获得三维基础点火map；

14、所述历史学习输出值模块根据当前发动机转速和歧管压力，输出对应的历史学习值，其中历史学习值初始状态默认为0，在后续发动机运转时根据爆震自学习模块实时更新并保存。

15、优选的，步骤s3中，所述点火反馈闭环控制策略用于爆震的控制，所述爆震自学习模块工作流程如下：

16、sa1、工况点记录：

17、根据爆震信号进行数据记录，当监测到爆震信号为微爆震范围时，此时启动信号记录，同时记录转速，歧管压力，以及调整后的点火角度；其中调整后的点火角度为：

18、ignadjangle＝tempangle+learnedangle (2)

19、即临时调整值以及历史学习值之和；

20、sa2、连续性判断、稳定性判断：

21、每次工况记录会进行连续性判断，即此时记录的爆震信号与上n次爆震信号是否连续的n+1个发动机循环；

22、每次工况记录会进行稳定性判断，根据转速数组和歧管压力数组的方差，判断所记录的工况信息是否为同一个工况；

23、若同时满足上述两条件，则进入爆震角度学习，此时输出learned flag，传递给临时调整模块，表示当前工况已更新；

24、sa3、信号记录：

25、基于map，将工况点划分为一个个小区域，当满足学习条件时，根据数值进行对应map的数值更新。

26、优选的，所述临时调整模块同时接收爆震信号和工况信息，具体工作流程如下：

27、sb1、当存在爆震信号时，根据爆震信号确定是否提前点火或推迟点火；

28、sb2、针对调整值进行大小值判断，限制其调整范围，防止数值异常；

29、sb3、根据当前工况点与上次循环工况的差异性进行工况连续性判断，判断转速与歧管压力差异情况，差异过大时认为工况不连续，则判断是否点火提前，若点火提前，则归0，若点火推迟，此时正常输出；

30、sb4、最后进行工况点学习判断，若工况点已学习，则令临时调整值归0，由历史学习值进行相应工况点爆震反馈修正。

31、优选的，步骤s5中，利用tpic8101芯片进行爆震信号检测，具体过程如下：

32、s51、采用两个宽带放大器处理来自压电传感器的信号，放大器的输出输入一个通道选择mux开关，然后输入一个三阶抗混叠滤波器，并通过增益进行调整；

33、s52、进入带通滤波器进行提取相应特征频率，其中带通滤波器输出的为全波整流，并且低于供电电压vdd，利用spi设置的积分器时间常数和int/hold脉冲持续时间设置的积分时间窗口对全波整流信号进行积分；

34、s53、在每个爆震检测窗口开始时，积分器输出被重置，数字输出直接连接到微处理器，集成信号通过dac转换为模拟格式，微处理器连接此信号，读取此数据，并调整火花点火时间；

35、其中输出的电压可以描述为：

36、

37、其中，vo为输出电压，vin为输入电压峰值，ain为输入放大器增益，ap为可编程增益，abp为带通滤波增益，aint为积分器增益，tint为积分时间，τc为可编程的积分时间常数，ao输出缓冲增益，vreset为开始积分时的重置电压。

38、优选的，步骤s6中，利用硬件在环与快速控制原型联合仿真平台进行策略验证，具体流程如下：

39、s61、利用硬件在环系统进行工况模拟，将控制策略部署于快速控制原型当中，并通过物理接线进行两者信号交互，设置三种典型工况。

40、s62、在工况一下，使爆震信号处于爆震范围，测试控制策略在面对爆震时的点火延迟调节能力；

41、s63、当爆震临时调节达到一定范围时，将爆震信号置于微爆震状态，验证爆震自学习功能是否有效；

42、s64、确认学习功能生效后，将发动机转入工况二，测试控制策略在非爆震情况下的点火提前调节能力；

43、s65、当爆震点火提前调节到一定范围时，将爆震信号置于微爆震状态，检验爆震自学习对点火提前的影响是否有效；

44、s66、在工况二完成爆震学习后，将发动机转入工况三，测试控制策略在面对工况突变时临时调整策略的有效性。

45、因此，本发明采用上述一种基于爆震自学习的点火控制方法，有益效果如下：

46、(1)本发明搭建了临时调整模块，确保了发动机在爆震时具有良好的爆震控制效果。

47、(2)本发明建立了原型发动机的标定map和历史学习值输出map的前馈角度控制，既能保留原型发动机的工况特征，也能对特定发动机有适应性调整。

48、(3)本发明搭建了爆震自学习模块，针对特定发动机因运转时长、部分老化等问题导致的点火特征变动问题，实现了学习值的在线更新，能够保证发动机的动力输出、也不会增加爆震的风险，优化了发动机的控制。

49、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。