CN101832189A - 一种汽车发动机进气歧管状态的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机可变长度进气歧管系统的控制方法，属于汽车发动机管理技术领域。汽车电子控制单元利用传感器采集车速信号、发动机转速信号和进气歧管空气流量信号。汽车发动机起动前进气歧管缺省为长管状态；发动机起动后以一定周期，以发动机转速、车速、进气流量信号为参数，分别与转速阈值、车速阈值、进气流量阈值比较并结合汽车发动机具体工况进行循环控制进气歧管的长短管切换。本发明通过精确算法控制可变长度进气歧管的长短管切换，使之符合汽车发动机实际运行的工况，满足发动机在各种不同转速下的扭力输出达到最佳值，尤其能提高发动机在中低转速时的扭力输出，对燃油经济性和高转速动力没有坏的影响，因而能改善发动机的适应性。

Description

一种汽车发动机进气歧管状态的控制方法

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机进气歧管状态的控制方法，属于汽车发动机管理技术领域。

背景技术

由于在进气过程中具有间歇性和周期性，致使进气歧管内产生一定幅度的压力波。此压力波以当地声速在进气系统内传播和往复反射。如果以一定长度和直径的进气歧管与一定容积的谐振室组成谐振系统图，并使其固有频率与气门的进气周期协调，那么在特定的转速下，就会在进气门关闭之前，在进气歧管内产生大幅度的压力波，使进气歧管的压力增高，从而增加进气量，这就是进气波动效应。

可变进气歧管就是充分利用进气波动效应和尽量缩小发动机在高低转速下的进气速度的差别，从而达到改善发动机经济性及动力性的目的。因此要求发动机在高转速、大负荷时装备粗短的进气歧管；在中、低转速和小、中负荷下配用较长的进气歧管。可变进气歧管就是为适应这种要求而设计的。

发动机低速运转时，发动机电子控制装置指令转换阀控制机构关闭转换阀，这时空气经空气滤清器和节气门沿着弯曲而又细长的进气歧管流进汽缸。细长的进气歧管提高了进气速度，增强了气流的惯性，使进气量增多。

当发动机高速运转时，转换阀开启，空气经空气滤清器和节气门直接进入粗短的的进气歧管。粗短的进气歧管进气阻力小，也使进气量增多。

可变长度进气歧管不仅可以提高发动机的动力性，还由于提高了发动机在中低转速下的进气速度而增强了汽缸内的气流强度，从而改善了燃烧过程，使发动机中低速燃油经济性有所提高。

发明内容

本发明的目的是提出一种汽车发动机进气歧管状态的控制方法，将可变长度进气歧管系统的控制集成于汽车发动机电子控制单元(以下简称ECU)中，利用传感器采集发动机转速信号(以下简称N)、车速信号(以下简称VS)和进气歧管空气流量(以下简称MAF)，通过设定的控制方法，完成发动机可变长度进行进气歧管的优化控制。

本发明提出的汽车发动机进气歧管状态的控制方法，包括以下步骤：

(1)打开汽车点火钥匙开关，使汽车发动机电子控制单元初始化，此时发动机进气歧管处于长管状态，启动车辆；

(2)ECU捕获汽车车速传感器的脉冲信号，并将该脉冲信号转化为车速VS；同时捕获汽车曲轴位置传感器信号，并将该信号转换为汽车发动机转速N；通过进气压力传感器获得汽车进气管中的空气压力，并根据该空气压力利用速度密度法计算得到汽车进气歧管中的空气流量MAF；

(3)ECU以一定周期将上述发动机转速N和进气歧管中空气流量MAF作为汽车发动机电子控制单元中进气歧管系统的输入量，获得控制进气歧管切换的中间变量Q，具体过程如下：

(3-1)分别设定发动机在怠速工况下的转速阈值N_i，部分负荷工况下的转速阈值N₂，倒拖工况下的转速阈值N₃，倒拖断油工况下的转速阈值N₄，以及全负荷工况下的转速阈值N₅，且0＜N_i＜N₂＜N₃＜N₄＜N₅＜5000转/分钟；

(3-2)分别设定发动机在怠速工况下的空气流量阈值MAF_i，部分负荷工况下的空气流量阈值MAF₂，倒拖工况下的空气流量阈值MAF₃，倒拖断油工况下的空气流量阈值MAF₄，以及全负荷工况下的空气流量阈值MAF₅，且0＜MAF_i＜MAF₂＜MAF₃＜MAF₄＜MAF₅＜5000mg/TDC即每缸每工作循环吸进新鲜工质的质量；

(3-3)设定汽车车速阈值VS_i公里/小时；

(3-4)将上述转速信号N与上述设定的转速阈值进行比较，同时将上述进气歧管中的空气流量MAF与上述设定的流量阈值进行比较，当转速值N位于两个相邻转速阈值之间，即N_n≤N＜N_n+1，(其中n＝1，2，…，5)且进气歧管中的空气流量位于相邻两个流量阈值之间，即MAF_n≤MAF＜MAF_n+1，(其中n＝1，2，…，5)，时，若发动机处于怠速工况、倒拖工况或倒拖断油工况中的任何一种时，使中间变量Q的值为0，直接进入步骤4；若发动机处于部分负荷工况或全负荷工况，且转速大于4000转/分钟时，使中间变量Q的值为1，同时进入步骤(3-5)；

(3-5)将上述车速信号VS与设定的汽车车速阈值VS_i进行比较，若VS≥VS_i，则使中间变量Q的值为1，若VS＜VS_i，则使中间变量Q的值为0。进入步骤4。

(4)以一定周期根据中间变量Q的值判断进气歧管状态：若中间变量Q的值为0，则使进气歧管处于长管状态；若中间变量Q的值为1，则使进气歧管处于短管状态。

本发明提出的汽车发动机进气歧管状态的控制方法，其优点是，能提高发动机在中低转速时的扭力输出，对燃油经济性和高转速动力没有坏的影响，因而能改善发动机的适应性。ECU根据各传感器采集的发动机转速、车速、进气流量等信号，分析发动机运行中的各种参数，按照设定的程序进行计算处理输出处理结果，控制可变长度进气歧管的长短管切换，使之更加符合汽车发动机实际运行的工况，满足发动机在各种不同转速下的扭力输出达到最佳值。通常的固定式进气歧管，只能按照发动机的具体要求，或者按照高转速和低转速时的要求进行最优化的几何设计，或者采用折中的办法，但是无论哪种设计，都不能兼顾到不同转速时的需求。可变进气歧管技术则可以分两段或更多的级数来适应不同的发动机转速。并且这种技术成本低廉——它只需要一些简单的电磁阀和进气管形状的设计就能够实现。

附图说明

图1是本发明方法的流程框图。

具体实施方式

本发明提出的发动机可变长度进气歧管系统的控制方法，其流程框图如图1所示，包括以下步骤：

(1)打开汽车点火钥匙开关，使汽车发动机电子控制单元初始化，此时发动机进气歧管处于长管状态，启动车辆；

(2)ECU捕获汽车车速传感器的脉冲信号，并将该脉冲信号转化为车速VS；同时捕获汽车曲轴位置传感器信号，并将该信号转换为汽车发动机转速N；通过进气压力传感器获得汽车进气管中的空气压力，并根据该空气压力利用速度密度法计算得到汽车进气歧管中的空气流量MAF；

(3)ECU每segment(发动机完成一个工作循环经过的时间和汽缸数的比值)将上述发动机转速N和进气歧管中空气流量MAF作为汽车发动机电子控制单元中进气歧管系统的输入量，获得控制进气歧管切换的中间变量Q，具体过程如下：

(3-1)分别设定发动机在怠速工况下的转速阈值N_i，部分负荷工况下的转速阈值N₂，倒拖工况下的转速阈值N₃，倒拖断油工况下的转速阈值N₄，以及全负荷工况下的转速阈值N₅，且0＜N_i＜N₂＜N₃＜N₄＜N₅＜5000转/分钟；

(3-2)分别设定发动机在怠速工况下的空气流量阈值MAF_i，部分负荷工况下的空气流量阈值MAF₂，倒拖工况下的空气流量阈值MAF₃，倒拖断油工况下的空气流量阈值MAF₄，以及全负荷工况下的空气流量阈值MAF₅，且0＜MAF_i＜MAF₂＜MAF₃＜MAF₄＜MAF₅＜5000mg/TDC(每缸每工作循环吸进新鲜工质的质量)；

(3-3)设定汽车车速阈值VS_i公里/小时；

(3-4)将上述转速信号N与上述设定的转速阈值进行比较，同时将上述进气歧管中的空气流量MAF与上述设定的流量阈值进行比较，当转速值N位于两个相邻转速阈值之间，即N_n≤N＜N_n+1，(其中n＝1，2，…，5)且进气歧管中的空气流量位于相邻两个流量阈值之间，即MAF_n≤MAF＜MAF_n+1，(其中n＝1，2，…，5)，时，若发动机处于怠速工况、倒拖工况或倒拖断油工况中的任何一种时，使中间变量Q的值为0，直接进入步骤4；若发动机处于部分负荷工况或全负荷工况，且转速大于4000转/分钟时，使中间变量Q的值为1，同时进入步骤(3-5)；

(3-5)将上述车速信号VS与设定的汽车车速阈值VS_i进行比较，若VS≥VS_i，则使中间变量Q的值为1，若VS＜VS_i，则使中间变量Q的值为0。进入步骤4。

(4)ECU每50毫秒根据中间变量Q的值判断进气歧管状态：若中间变量Q的值为0，则使进气歧管处于长管状态；若中间变量Q的值为1，则使进气歧管处于短管状态。

本发明的一个实施特例中，步骤(3)的操作过程可以如下表所示：

上述表中，为了描述清楚，根据汽车工况设定了一个中间变量Q值，设定方法是：当发动机处于怠速工况、倒拖工况或倒拖断油工况时，设定Q＝0，当发动机处于部分负荷工况或全负荷工况时设定Q＝1。中间变量Q＝0表示进气歧管为长管状态，Q＝1表示要进入步骤(3-5)，将当前车速与设定的车速阈值比较，得到中间变量Q的值。本表中设定的转速阈值为：N₁＝800，N₂＝1500，N₃＝2500，N₄＝3700，N₅＝5000(n＝5)；进气歧管空气流量阈值为：MAF₁＝100，MAF₂＝250；MAF₃＝400；MAF₄＝550；MAF₅＝700(n＝5)。

Claims (1)

1.一种汽车发动机进气歧管状态的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)打开汽车点火钥匙开关，使汽车发动机电子控制单元初始化，此时发动机进气歧管处于长管状态，启动车辆；

(2)ECU捕获汽车车速传感器的脉冲信号，并将该脉冲信号转化为车速VS；同时捕获汽车曲轴位置传感器信号，并将该信号转换为汽车发动机转速N；通过进气压力传感器获得汽车进气管中的空气压力，并根据该空气压力利用速度密度法计算得到汽车进气歧管中的空气流量MAF；

(3)以一定周期将上述发动机转速N、进气歧管中空气流量MAF和车速VS作为汽车发动机电子控制单元中进气歧管系统的输入量，获得控制进气歧管切换的中间变量Q，具体过程如下：

(3-1)分别设定发动机在怠速工况下的转速阈值N_i，部分负荷工况下的转速阈值N₂，倒拖工况下的转速阈值N₃，倒拖断油工况下的转速阈值N₄，以及全负荷工况下的转速阈值N₅，且0＜N_i＜N₂＜N₃＜N₄＜N₅＜5000转/分钟；

(3-2)分别设定发动机在怠速工况下的空气流量阈值MAF_i，部分负荷工况下的空气流量阈值MAF₂，倒拖工况下的空气流量阈值MAF₃，倒拖断油工况下的空气流量阈值MAF₄，以及全负荷工况下的空气流量阈值MAF₅，且0＜MAF_i＜MAF₂＜MAF₃＜MAF₄＜MAF₅＜5000mg/TDC；

(3-3)设定汽车车速阈值VS_i公里/小时；

(3-4)将上述转速信号N与上述设定的转速阈值进行比较，同时将上述进气歧管中的空气流量MAF与上述设定的流量阈值进行比较，当转速值N位于两个相邻转速阈值之间，即N_n≤N＜N_n+1，n＝1，2，…，5，且进气歧管中的空气流量位于相邻两个流量阈值之间，即MAF_n≤MAF＜MAF_n+1，时，若发动机处于怠速工况、倒拖工况或倒拖断油工况中的任何一种时，使中间变量Q的值为0，直接进入步骤4；若发动机处于部分负荷工况或全负荷工况，且转速大于4000转/分钟时，使中间变量Q的值为1，并进入步骤(3-5)；

(3-5)将上述车速信号VS与设定的汽车车速阈值VS_i进行比较，若VS≥VS_i，则使中间变量Q的值为1，若VS＜VS_i，则使中间变量Q的值为0，进入步骤4；

(4)以一定周期根据中间变量Q的值判断进气歧管状态：若中间变量Q的值为0，则使进气歧管处于长管状态；若中间变量Q的值为1，则使进气歧管处于短管状态。

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