CN108412622B - 混合动力汽车发动机停机曲轴位置控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合动力汽车发动机停机曲轴位置控制方法，在发动机熄火时，通过控制电动VVT装置的进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置，实现在发动机停机后曲轴位置的控制。本发明混合动力汽车发动机停机曲轴位置控制方法，可以实现混合动力汽车的发动机停机时曲轴位置的控制，减小发动机停机时曲轴最终位置的散差，降低起动系统的电气负载，使混合动力汽车的发动机在启停功能中避免给车辆带来顿挫感，并使发动机再起动时降低电池功率损耗，使发动机更容易点火起动成功。
Description
技术领域
本发明属于发动机技术领域，具体地说，本发明涉及一种混合动力汽车发动机停机曲轴位置控制方法。
背景技术
随着整车油耗和排放法规的加严，以及对产品的成本和质量要求，无论传统的车用发动机，还是混合动力发动机，都对发动机的起动性能提出了更高的要求。发动机的起动过程包括两个阶段，第一个阶段是冷机拖动阶段，第二个阶段是拖动到一定转速后发动机着火燃烧，克服自身阻力运转成功。
对于传统的车用发动机，改善发动机冷机拖动的阻力矩包括两个方面，一方面是降低发动机纯机械方面的摩擦力矩，另一方面是优化活塞运行至上止点附近，空气受到压缩而产生的阻力矩，这种阻力矩与发动机的压缩比和配气相位有直接的关系。此外发动机在被起动机拖动的一瞬间，发动机的最大静摩擦力矩，也与发动机停机时的曲轴位置有很大关系，如果发动机停机时，某一缸活塞处于压缩行程，上止点前，且缸内具有一定充量的气体，则在电机拖动发动机时，由于活塞压缩空气产生阻力矩，会导致发动机瞬间摩擦力矩较大，对起动系统造成较大的负载。传统的车用发动机曲轴位置一般不控制，导致发动机的低温起动性能较低。
对于混合动力发动机，由于较常规车用发动机起动更为频繁，并且往往把发动机拖动到较高的转速以达到快速燃烧的目的，发动机的冷机拖动阶段的摩擦力矩和最大静摩擦力矩对整个车辆的性能更为重要。由于混合动力发动机的起动电机功率一般都比较大，一方面如果发动机停机曲轴位置是随机的，那么发动机最大静摩擦力矩散差也会较大，由于起动电机电流电压是预控制，起动机拖动发动机的转速散差就会较大，对后续发动机的运转控制稳定性不利，并造成对整车的负载冲击；另一方面如果发动机冷机拖动的阻力矩较大，那么在低温环境下，发动机采用混动模式的适应性也会下降。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种混合动力汽车发动机停机曲轴位置控制方法，目的是实现混合动力汽车的发动机停机时曲轴位置的控制，降低起动系统的电气负载。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：混合动力汽车发动机停机曲轴位置控制方法，在发动机熄火时，通过控制电动VVT装置的进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置，实现在发动机停机后曲轴位置的控制；
电动VVT装置包括对对进气门进行驱动的进气凸轮轴、对排气门进行驱动的排气凸轮轴以及用于提供使进气凸轮轴和排气凸轮轴进行旋转的驱动力的电动机，进气凸轮轴和排气凸轮轴通过正时皮带或正时链条与曲轴连接；
发动机的停机过程包括步骤：
S11、ECU接收到发动机熄火指令；
S12、判断发动机是否处于工作状态；若发动机处于工作状态下，则曲轴有转速；
S13、降低发动机的转速，并将曲轴的转速调整到目标值；
S14、执行发动机断油以及使进气凸轮轴和排气凸轮轴的相位提前达到停机目标值的动作；
S15、检测曲轴的转速是否为0；若检测到曲轴的转速为0，则执行下一步骤；
S16、将进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置调整到标定位置，以等待发动机的下一次起动；
在发动机的停机过程中，ECU断电，电动VVT装置需输入延迟电流，以控制进气凸轮轴和排气凸轮轴运转到标定位置；
发动机的起动过程包括步骤：
S21、ECU接收到发动机起动指令；
S22、判断发动机是否处于停机状态；若发动机处于停机状态下，曲轴转速为0，则执行下一步骤；
S23、判断进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置是否处于标定位置；
若进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置处于标定位置，则执行下一步骤；
若进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置不处于标定位置，则将进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置调整到标定位置；
S24、起动发动机，使曲轴转速达到标定值；
S25、执行喷油以及使进气凸轮轴和排气凸轮轴恢复到正常位置的动作；
S26、判断发动机是否有扭矩输出；若发动机有扭矩输出，则执行下一步骤；
S27、执行空燃比恢复到标定值以及进气凸轮轴和排气凸轮轴运动到标定值的动作；
S28、发动机正常运行；
在发动机的起动过程中，通过在拖动过程中的配气相位和节气门控制，调节进入发动机气缸内的进气量；
发动机在起动过程中，当给发电机控制系统上电时，发动机电控系统开始进入自检过程，在此过程中，从电动VVT装置的电动机中读取相位信号，通过ECU发出相位目标控制指令，对相位进行提前控制，以降低起动过程中的压缩压力。
通过标定出发动机停机后曲轴位置与进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置之间的关系，通过设定进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置，控制发动机停机后曲轴的位置。
本发明混合动力汽车发动机停机曲轴位置控制方法，可以实现混合动力汽车的发动机停机时曲轴位置的控制，减小发动机停机时曲轴最终位置的散差，降低起动系统的电气负载，使混合动力汽车的发动机在启停功能中避免给车辆带来顿挫感，并使发动机再起动时降低电池功率损耗，使发动机更容易点火起动成功。
附图说明
图1为本发明混合动力汽车发动机停机曲轴位置控制方法的流程图；
图2为发动机起动过程的流程图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
本发明提供了一种混合动力汽车发动机停机曲轴位置控制方法，在发动机熄火时，通过控制电动VVT装置的进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置，实现在发动机停机后曲轴位置的控制。
具体地说，混合动力汽车用发动机包括电动可变气门正时装置(即电动VVT装置)和曲轴，电动VVT装置包括对对进气门进行驱动的进气凸轮轴、对排气门进行驱动的排气凸轮轴以及用于提供使进气凸轮轴和排气凸轮轴进行旋转的驱动力的电动机，进气凸轮轴和排气凸轮轴通过正时皮带或正时链条与曲轴连接，曲轴与进气凸轮轴和排气凸轮轴通过正时皮带或正时链条而同步旋转。
本发明的混合动力汽车发动机停机曲轴位置控制方法，是基于对电动VVT装置的控制，通过在发动机停机过程中对配气相位的控制，调节发动机各缸活塞压缩过程中的压缩压力大小，使曲轴位置停在一个较为固定且摩擦力矩较小的位置，从而保证发动机下一次起动时，由于发动机曲轴停机位置一定，可以确保起动电机在预控制下，拖动发动机的转速具有较高的一致性。而且，通过标定出发动机停机后曲轴位置与进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置之间的关系，通过设定进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置，控制发动机停机后曲轴的位置。
根据发动机固有的转动惯量和阻力矩，发动机的活塞运动到上止点时的压缩压力也有其固有特性，通过调节不同的电动VVT装置的位置，可以标定出发动机停机曲轴位置与电动VVT装置的关系，从而达到通过设定电动VVT装置不同位置控制发动机停机曲轴位置。
如图1所示，发动机的停机过程包括如下的步骤：
S11、ECU(发动机控制单元)接收到发动机熄火指令；
S12、判断发动机是否处于工作状态；若发动机处于工作状态下，则曲轴有转速；
S13、降低发动机的转速，并将曲轴的转速调整到目标值；
S14、执行发动机断油以及使进气凸轮轴和排气凸轮轴的相位提前达到停机目标值的动作；此时，发动机处于失去动力后的惯性运转状态；当电动VVT装置改变此时配气相位后，每一缸活塞在每一次压缩上行，或每一次排气上行时，均能够相对提前地遇到更高的缸压反制，被迫提前停止在标定预期的位置上；
S15、检测曲轴的转速是否为0；若检测到曲轴的转速为0，则执行下一步骤；
S16、将进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置调整到标定位置，以等待发动机的下一次起动，此时完成混合动力车辆的行车间隔停机。
在发动机的停机过程中，ECU断电，电动VVT装置需输入延迟电流，以控制进气凸轮轴和排气凸轮轴运转到标定位置。当发动机熄火时，由于惯性作用，发动机还会转动一定的圈数，在此过程中，ECU也已经断电，但可以设定给电动VVT装置输入一个延迟电流控制，并从电动VVT装置的电动机中读取相位信号，从而控制电动VVT装置的进气凸轮轴和排气凸轮轴运转到已经标定好的目标相位。
如图2所示，发动机的起动过程包括步骤：
S21、ECU接收到发动机起动指令；
S22、判断发动机是否处于停机状态；若发动机处于停机状态下，曲轴转速为0，则执行下一步骤；
S23、判断进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置是否处于标定位置；
若进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置处于标定位置，则执行下一步骤；
若进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置不处于标定位置，则将进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置调整到标定位置；
S24、起动发动机，使曲轴转速达到标定值；
S25、执行喷油(空燃比加浓)以及使进气凸轮轴和排气凸轮轴恢复到正常位置的动作；
S26、判断发动机是否有扭矩输出；若发动机有扭矩输出，则执行下一步骤；
S27、执行空燃比恢复到标定值以及进气凸轮轴和排气凸轮轴运动到标定值的动作；
S28、发动机正常运行。
发动机在起动过程中，当给发电机控制系统上电时，发动机电控系统开始进入自检过程，在此过程中，可以从电动VVT装置的电动机中读取相位信号，通过ECU发出相位目标控制指令，对相位进行提前控制，以降低起动过程中的压缩压力。在发动机的起动过程中，基于对电动VVT装置和电子节气门的控制，通过在拖动过程中的配气相位和节气门控制，调节进入发动机气缸内的进气量，降低发动机压缩过程中的压缩压力，从而达到降低发动机拖动阶段的阻力矩，减轻混合用电机或者起动机的电气负载，达到快速拖动发动机到一定转速的目的，实现发动机的快速起动，提高发动机的冷起动性能。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.混合动力汽车发动机停机曲轴位置控制方法，其特征在于，在发动机熄火时，通过控制电动VVT装置的进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置，实现在发动机停机后曲轴位置的控制；
电动VVT装置包括对进气门进行驱动的进气凸轮轴、对排气门进行驱动的排气凸轮轴以及用于提供使进气凸轮轴和排气凸轮轴进行旋转的驱动力的电动机，进气凸轮轴和排气凸轮轴通过正时皮带或正时链条与曲轴连接；
发动机的停机过程包括步骤：
S11、ECU接收到发动机熄火指令；
S12、判断发动机是否处于工作状态；若发动机处于工作状态下，则曲轴有转速；
S13、降低发动机的转速，并将曲轴的转速调整到目标值；
S14、执行发动机断油以及使进气凸轮轴和排气凸轮轴的相位提前达到停机目标值的动作；
S15、检测曲轴的转速是否为0；若检测到曲轴的转速为0，则执行下一步骤；
S16、将进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置调整到标定位置，以等待发动机的下一次起动；
在发动机的停机过程中，ECU断电，电动VVT装置需输入延迟电流，以控制进气凸轮轴和排气凸轮轴运转到标定位置；
发动机的起动过程包括步骤：
S21、ECU接收到发动机起动指令；
S22、判断发动机是否处于停机状态；若发动机处于停机状态下，曲轴转速为0，则执行下一步骤；
S23、判断进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置是否处于标定位置；
若进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置处于标定位置，则执行下一步骤；
若进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置不处于标定位置，则将进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置调整到标定位置；
S24、起动发动机，使曲轴转速达到标定值；
S25、执行喷油以及使进气凸轮轴和排气凸轮轴恢复到正常位置的动作；
S26、判断发动机是否有扭矩输出；若发动机有扭矩输出，则执行下一步骤；
S27、执行空燃比恢复到标定值以及进气凸轮轴和排气凸轮轴运动到标定值的动作；
S28、发动机正常运行；
在发动机的起动过程中，通过在拖动过程中的配气相位和节气门控制，调节进入发动机气缸内的进气量；
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2.根据权利要求1所述的混合动力汽车发动机停机曲轴位置控制方法，其特征在于，通过标定出发动机停机后曲轴位置与进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置之间的关系，通过设定进气凸轮轴和排气凸轮轴的位置，控制发动机停机后曲轴的位置。
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