CN110667560A - 一种车辆降噪方法、装置及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆降噪方法、装置及车辆，用于主动地对车辆增程器起动过程进行降噪，所述方法包括：获取增程器起动信号，控制所述发动机的节气门关闭至最小开度；获取所述发动机的进气门关闭策略，并根据所述关闭策略控制所述进气门关闭实时获取所述发动机的旋转信号；根据所述发动机的旋转信号，获取所述发电机的目标扭矩信号；根据所述目标扭矩信号，控制所述发电机拖动所述发动机转动；实时获取所述发动机的转速信息，若所述发动机的转速达到预设转速，则控制所述发动机喷油点火，本发明以查表的形式获得发电机倒拖发动机过程的修正扭矩，系统响应速度快；通过控制发动机节气门和进气门，从源头上降低振动噪声。
Description
技术领域
本发明涉及增程器起动控制领域，特别涉及一种车辆降噪方法、装置及车辆。
背景技术
增程式混合动力电动汽车可以有效降低汽车燃料消耗和有害排放，是满足未来油耗和排放法规的主流技术路线之一。增程式混合动力汽车的核心零部件为增程器，由发动机、发电机及其控制器等组成。增程式混合动力汽车在以增程模式行驶过程中，增程器发出的电提供给驱动电机驱动车轮，也可为动力电池充电。根据动力电池电量的不同，增程器会有频繁起停运行的情况。
增程器运行过程可以分为起动、发电和停机过程。增程器起动过程可分为两个阶段：发电机倒拖发动机阶段和发动机初始喷油点火阶段。
发电机倒拖发动机阶段是指发电机开始加载倒拖扭矩直到发动机转速达到开始喷油点火转速。这一阶段增程器振动噪声主要是由发动机间断式压缩缸内气体产生。发动机压缩过程中缸内气体量越多，缸内气体压缩压力越大，压缩扭矩也就越大，振动噪声也越大。
增程器的振动噪声会最终会传递给驾驶员及乘客而引起不适。尤其在增程式混合动力汽车由纯电驱动(仅动力电池供电)向增程模式(增程器开始起动)转换时，这种不舒适感将会更加明显。因此，对增程器起动过程中的振动噪声进行优化控制是非常必要的。
中国专利(授权公告号CN106564500B)提出了一种优化增程器起停过程振动的方法。该方法通过实时获取发动机曲轴转角和进气歧管压力，利用数学公式在线计算发动机缸内气体压力以及对应的补偿扭矩，将系统初始给定的发电机扭矩减去补偿扭矩得到实际控制扭矩，并用于发电机倒拖发动机的起动过程，从而实现振动噪声的降低。然而，这种方法存在三方面不足：1.采用在线计算方法，系统响应慢；2.未考虑在发电机倒拖发动机阶段从源头上降低起动过程中发动机缸内气体压力情况；3.未考虑在发动机初始喷油点火阶段的振动噪声优化。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种车辆降噪方法、装置及车辆，本发明解决的是在增程器起动过程中振动噪声比较大的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：
一方面，本发明提供一种车辆降噪方法，用于主动地对车辆增程器起动过程进行降噪，所述增程器包括发动机和发电机，所述发动机与所述发电机同轴设置，在增程器起动过程中，首先是发电机拖动发动机进行转动，然后发动机转速达到一定程度会控制喷油点火，所述方法包括以下步骤：
获取增程器起动信号，控制所述发动机的节气门关闭至最小开度；
获取所述发动机的进气门关闭策略，并根据所述关闭策略控制所述进气门关闭；
实时获取所述发动机的旋转信号；
根据所述发动机的旋转信号，获取所述发电机的目标扭矩信号；
根据所述目标扭矩信号，控制所述发电机拖动所述发动机转动；
实时获取所述发动机的转速信息，若所述发动机的转速达到预设转速，则控制所述发动机喷油点火。
进一步地，所述发动机的进气门关闭策略包括进气门早关策略和进气门晚关策略。
具体地，所述获取所述发动机的进气门关闭策略，并根据所述关闭策略控制所述进气门关闭包括：
当所述进气门采用早关策略，则控制发动机进气关闭角提前到最早关闭位置，或，
当所述进气门采用晚关策略，则控制发动机进气关闭角推迟到最晚关闭位置。
具体地，所述发动机的旋转信号为所述发动机的曲轴旋转角速度信号。
进一步地，所述根据所述发动机的旋转信号，获取所述发电机的目标扭矩信号包括：
根据所述发动机的旋转信号，获取参考扭矩和修正扭矩；
根据所述参考扭矩和所述修正扭矩，获取所述发电机的目标扭矩信号。
具体地，所述根据所述发动机的旋转信号，获取参考扭矩和修正扭矩包括；
根据所述发动机的旋转信号，通过预设的关系表查询参考扭矩和修正扭。
具体地，所述预设转速为发动机喷油点火转速。
另一方面，本发明还提供一种车辆降噪装置，用于主动地对车辆增程器起动过程进行降噪，所述增程器包括发动机和发电机，所述发动机与所述发电机同轴设置，所述装置包括：
起动信号获取模块，用于获取增程器起动信号；
节气门控制模块，用于在接收到增程器起动信号后，控制所述发动机的节气门关闭至最小开度；
进气门控制模块，用于根据进气门的关闭策略，控制所述进气门关闭；
旋转信号获取模块，用于实时获取所述发动机的旋转信号；
目标扭矩信号获取模块，用于根据所述发动机的旋转信号，获取所述发电机的目标扭矩信号；
发电机控制模块，用于根据所述目标扭矩信号，控制所述发电机拖动所述发动机转动；
转速信息获取模块，用于实时获取所述发动机的转速信息；
转速判断模块，用于实时判断所述发动机的转速是否达到预设转速；
喷油点火控制模块，用于在所述发动机的转速达到预设转速时，控制所述发动机喷油点火。
具体地，所述发动机的旋转信号为所述发动机的曲轴旋转角速度信号。
进一步地，所述目标扭矩信号获取模块包括：
关系表存储单元，用于存储所述发动机的旋转信号、参考扭矩和修正扭矩之间的对应关系；
查询单元，用于根据所述发动机的旋转信号，查询参考扭矩和修正扭矩；
计算单元，用于根据所述参考扭矩和所述修正扭矩，获取所述发电机的目标扭矩信号。
第三方面，本发明还提供一种车辆，所述车辆设置增程器，所述车辆还设置上述所述的车辆降噪装置。
采用上述技术方案，本发明所述的一种车辆降噪方法、装置及车辆具有如下有益效果：
1.本发明所述的一种车辆降噪方法、装置及车辆，在发电机倒拖发动机阶段，通过控制发动机节气门和进气门，从源头上降低该阶段的振动噪声。
2.本发明所述的一种车辆降噪方法、装置及车辆，仅需要根据发动机曲轴转角信号，以查表的形式获得发电机倒拖发动机过程的修正扭矩，不需要进行在线计算，系统响应速度快。
3.本发明所述的一种车辆降噪方法、装置及车辆，根据进气门的关闭策略，控制进气门关闭，可以最大程度减少发动机进气过程进气量，降低发动机压缩过程缸内最大压力，从而减少压缩负扭矩。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1本发明所述的增程器的结构示意图；
图2是本发明实施例中两组不同的发动机进气门关闭角示意图；
图3是本发明实施例1所述的一种车辆降噪方法的步骤图；
图4是本发明实施例1所述的一种车辆降噪方法的流程图解；
图5是本发明实施例1所述的一种车辆降噪装置的结构图；
图6是图5中所述目标扭矩信号获取模块的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
混合动力电动汽车可以有效降低汽车燃料消耗和有害排放，是满足未来油耗和排放法规的主流技术路线之一，如图1所示，为增程器结构图，具体地，增程器包括发动机、发电机、连接机构、发动机电子控制单元(ECU)、发电机电子控制单元(GCU)和增程器电子控制单元(PFCU)；其中发动机可以通过飞轮等连接机构与发电机相连。ECU控制发动机进行进气、喷油、点火以及排气等动作。GCU可以控制发电机进行发电或者倒拖发动机等。PFCU与ECU和GCU可以通过CAN总线或其他方式进行信号交互。
在增程器起动过程中，特别是在发电机倒拖发动机阶段会产生明显的振动噪声，本说明书的一个实施例提供一种车辆降噪方法，用于主动地在车辆增程器起动过程中进行降噪。
具体地，如图3所示，为所述的一种车辆降噪方法的步骤图，所述方法的步骤具体为：
获取增程器起动信号，控制所述发动机的节气门关闭至最小开度；
获取所述发动机的进气门关闭策略，并根据所述关闭策略控制所述进气门关闭；
实时获取所述发动机的旋转信号；
根据所述发动机的旋转信号，获取所述发电机的目标扭矩信号；
根据所述目标扭矩信号，控制所述发电机拖动所述发动机转动；
实时获取所述发动机的转速信息，若所述发动机的转速达到预设转速，则控制所述发动机喷油点火。
首先，增程器需要起动时，PFCU发送增程器起动信号给ECU和GCU，ECU接收到该起动信号后，控制发动机节气门关闭至最小开度，同时控制发动机进气VVT动作。然后ECU需要判断发动机进气门采用的关闭策略，示例性地，如果发动机采用进气门早关策略(或者说米勒循环)，则控制发动机进气关闭角提前到最早关闭位置，而如果发动机采用进气门晚关策略(或者说阿特金森循环)，则控制发动机进气关闭角推迟到最晚关闭位置。这样可以最大程度减少发动机进气过程进气量，降低发动机压缩过程缸内最大压力，从而降低压缩负扭矩。图2为两组不同的发动机进气门关闭角对发动机进气量的影响(以阿特金森循环为例，即进气门晚关)，当进气门关闭角越靠近压缩上止点，实际被压缩的气体质量也就越少(图2中阴影部分表示实际被压缩气体质量)。
作为可选地，GCU内部储存有参考扭矩MAP表和修正扭矩MAP表，其中参考扭矩MAP表和修正扭矩MAP表均是和发动机旋转信号一一对应的关系，当GCU接收到PFCU发送的起动信号后，通过ECU实时获取发动机旋转信号，其中所述旋转信号为发动机曲轴角度信号，具体地，可以但不限于通过旋转传感器进行获取，作为优选地，可以通过发动机曲轴位置传感器进行实时获取。
需要说明的是，所述参考扭矩MAP表和所述修正扭矩MAP表均是以二维表格形式存储GCU中，换句话说就是，每个曲轴转角信号分别对应一个扭矩值。例如曲轴转角信号为50℃A时，参考扭矩为10N.m，曲轴转角信号为60℃A时，参考扭矩为12N.m。
具体地，ECU实时获取发动机的旋转信号，并根据旋转信号，分别查询参考扭矩MAP表和修正扭矩MAP表，并计算获得目标扭矩，其中目标扭矩＝参考扭矩+修正扭矩。GCU再将目标扭矩信号发送给发电机，控制发电机按照目标扭矩数值输出拖动扭矩。
GCU内部存储的参考扭矩MAP表和修正扭矩MAP表需要进行计算和试验标定，以确定其具体数值。参考扭矩可以设置为一个恒定数值，具体数值由实际试验确定；通常不同类型的增程器，参考扭矩是不一样的，例如，增程器发动机为2.0L时，参考扭矩为50N.m；增程器发动机为1.0L时，参考扭矩为30N.m。通常参考扭矩的大小和发动机排量和气缸数量相关。修正扭矩通常设置成变化值，其确认方法如下：
首先，在发动机测试台架上由测功机倒拖发动机，或在增程器测试台架上由发电机倒拖发动机，并测量不同曲轴旋转角度时发动机缸内气体压力，然后计算气体压力扭矩，其计算公式如下：
式中，Tgas表示气体压力扭矩，V表示活塞运行速度，p表示发动机缸内气体压力，A表示活塞受力面积，ω表示曲轴旋转角速度。其中V和ω可以通过发动机曲柄连杆运动学公式计算获得，在此不再赘述。
根据气体扭矩，计算修正扭矩，即修正扭矩＝气体扭矩×修正系数，其中修正系数需要通过试验进行确定，可以是恒定值，也可以是变化值。
在发电机拖动发动机进行转动过程中，需要实时获取发动机的旋转转速情况，并且当发动机转速达到喷油点火转速时，ECU控制发动机进行喷油点火，其中喷油点火转速的具体数值由实际试验确认，例如可以设定为1000r/min。
本说明书的另一个实施例提供一种车辆降噪装置，用于主动地对车辆增程器起动过程进行降噪，所述增程器包括发动机和发电机，所述发动机与所述发电机同轴设置，所述装置包括：
起动信号获取模块，用于获取增程器起动信号；
节气门控制模块，用于在接收到增程器起动信号后，控制所述发动机的节气门关闭至最小开度；
进气门控制模块，用于根据进气门的关闭策略，控制所述进气门关闭；
旋转信号获取模块，用于实时获取所述发动机的旋转信号；
目标扭矩信号获取模块，用于根据所述发动机的旋转信号，获取所述发电机的目标扭矩信号；
发电机控制模块，用于根据所述目标扭矩信号，控制所述发电机拖动所述发动机转动；
转速信息获取模块，用于实时获取所述发动机的转速信息；
转速判断模块，用于实时判断所述发动机的转速是否达到预设转速；
喷油点火控制模块，用于在所述发动机的转速达到预设转速时，控制所述发动机喷油点火。
具体地，所述发动机的旋转信号为所述发动机的曲轴旋转角速度信号。
进一步地，所述目标扭矩信号获取模块包括：
关系表存储单元，用于存储所述发动机的旋转信号、参考扭矩和修正扭矩之间的对应关系；
查询单元，用于根据所述发动机的旋转信号，查询参考扭矩和修正扭矩；
计算单元，用于根据所述参考扭矩和所述修正扭矩，获取所述发电机的目标扭矩信号。
本说明书的第三个实施例还提供一种车辆，所述车辆设置增程器，所述车辆还设置上述所述的车辆降噪装置。
1)通过上述实施例提供的一种车辆降噪方法、装置及车辆可以取得如下有益效果：本发明所述的一种车辆降噪方法、装置及车辆，在发电机倒拖发动机阶段，通过控制发动机节气门和进气门，从源头上降低该阶段的振动噪声。
2)本发明所述的一种车辆降噪方法、装置及车辆，仅需要根据发动机曲轴转角信号，以查表的形式获得发电机倒拖发动机过程的修正扭矩，不需要进行在线计算，系统响应速度快。
3)本发明所述的一种车辆降噪方法、装置及车辆，根据进气门的关闭策略，控制进气门关闭，可以最大程度减少发动机进气过程进气量，降低发动机压缩过程缸内最大压力，从而降低压缩负扭矩。
实施例2，为实施例1的可选实施例
本实施例提供的一种车辆降噪方法，用于主动地对车辆增程器起动过程进行降噪，所述增程器包括发动机和发电机，所述发动机与所述发电机同轴设置，所述方法包括以下步骤：
获取增程器起动信号，控制所述发动机的节气门关闭至最小开度；
获取所述发动机的进气门关闭策略，并根据所述关闭策略控制所述进气门关闭；
实时获取所述发电机的旋转信号；
根据所述发电机的旋转信号，获取所述发电机的目标扭矩信号；
根据所述目标扭矩信号，控制所述发电机拖动所述发动机转动；
实时获取所述发动机的转速信息，若所述发动机的转速达到预设转速，则控制所述发动机喷油点火。
首先，增程器需要起动时，PFCU发送增程器起动信号给ECU和GCU，ECU接收到该起动信号后，控制发动机节气门关闭至最小开度，同时控制发动机进气VVT动作。然后ECU需要判断发动机进气门采用的关闭策略，示例性地，如果发动机采用进气门早关策略(或者说米勒循环)，则控制发动机进气关闭角提前到最早关闭位置，而如果发动机采用进气门晚关策略(或者说阿特金森循环)，则控制发动机进气关闭角推迟到最晚关闭位置。这样可以最大程度减少发动机进气过程进气量，降低发动机压缩过程缸内最大压力，从而降低压缩负扭矩。图2为两组不同的发动机进气门关闭角对发动机进气量的影响(以阿特金森循环为例，即进气门晚关)，当进气门关闭角越靠近压缩上止点，实际被压缩的气体质量也就越少(图2中阴影部分表示实际被压缩气体质量)。
作为可选地，GCU内部储存有参考扭矩MAP表和修正扭矩MAP表，其中参考扭矩MAP表和修正扭矩MAP表均是和发动机旋转信号一一对应的关系，当GCU接收到PFCU发送的起动信号后，通过GCU实时获取发电机旋转信号，其中所述旋转信号为发电机轴角度信号，具体地，可以但不限于通过旋转传感器进行获取，作为优选地，可以通过发电机轴位置传感器进行实时获取。
需要说明的是，所述参考扭矩MAP表和所述修正扭矩MAP表均是以二维表格形式存储GCU中，话句话说就是，每个曲轴转角信号分别对应一个扭矩值。例如曲轴转角信号为50℃A时，参考扭矩为10N.m，曲轴转角信号为60℃A时，参考扭矩为12N.m。
具体地，GCU实时获取发电机的旋转信号，并根据旋转信号，分别查询参考扭矩MAP表和修正扭矩MAP表，并计算获得目标扭矩，其中目标扭矩＝参考扭矩+修正扭矩。GCU再将目标扭矩信号发送给发电机，控制发电机按照目标扭矩数值输出拖动扭矩。
相应地，本说明书的另一个实施例还提供一种车辆降噪装置，所述装置包括：
起动信号获取模块，用于获取增程器起动信号；
节气门控制模块，用于在接收到增程器起动信号后，控制所述发动机的节气门关闭至最小开度；
进气门控制模块，用于根据进气门的关闭策略，控制所述进气门关闭；
旋转信号获取模块，用于实时获取所述发电机的旋转信号；
目标扭矩信号获取模块，用于根据所述发电机的旋转信号，获取所述发电机的目标扭矩信号；
发电机控制模块，用于根据所述目标扭矩信号，控制所述发电机拖动所述发动机转动；
转速信息获取模块，用于实时获取所述发动机的转速信息；
转速判断模块，用于实时判断所述发动机的转速是否达到预设转速；
喷油点火控制模块，用于在所述发动机的转速达到预设转速时，控制所述发动机喷油点火。
具体地，所述发电机的旋转信号为所述发电机轴的旋转角速度信号。
进一步地，所述目标扭矩信号获取模块包括：
关系表存储单元，用于存储所述发电机的旋转信号、参考扭矩和修正扭矩之间的对应关系；
查询单元，用于根据所述发电机的旋转信号，查询参考扭矩和修正扭矩；
计算单元，用于根据所述参考扭矩和所述修正扭矩，获取所述发电机的目标扭矩信号。
本说明书的第三个实施例还提供一种车辆，所述车辆设置增程器，所述车辆还设置上述所述的车辆降噪装置。
本实施例提供的一种车辆降噪方法、装置及车辆的有益效果和实施例1基本一致，这里就不一一赘述了。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种车辆降噪方法，用于主动地对车辆增程器起动过程进行降噪，所述增程器包括发动机和发电机，所述发动机与所述发电机同轴设置，其特征在于，所述方法包括：
获取增程器起动信号，控制所述发动机的节气门关闭至最小开度；
获取所述发动机的进气门关闭策略，并根据所述关闭策略控制所述进气门关闭；
实时获取所述发动机的旋转信号；
根据所述发动机的旋转信号，获取所述发电机的目标扭矩信号；
根据所述目标扭矩信号，控制所述发电机拖动所述发动机转动；
实时获取所述发动机的转速信息，若所述发动机的转速达到预设转速，则控制所述发动机喷油点火。
2.根据权利要求1所述的一种车辆降噪方法，其特征在于，所述发动机的进气门关闭策略包括进气门早关策略和进气门晚关策略。
3.根据权利要求2所述的一种车辆降噪方法，其特征在于，所述获取所述发动机的进气门关闭策略，并根据所述关闭策略控制所述进气门关闭包括：
当所述进气门采用早关策略，则控制发动机进气关闭角提前到最早关闭位置，或，
当所述进气门采用晚关策略，则控制发动机进气关闭角推迟到最晚关闭位置。
4.根据权利要求1所述的一种车辆降噪方法，其特征在于，所述发动机的旋转信号为所述发动机的曲轴旋转角速度信号。
5.根据权利要求1所述的一种车辆降噪方法，其特征在于，所述根据所述发动机的旋转信号，获取所述发电机的目标扭矩信号包括：
根据所述发动机的旋转信号，获取参考扭矩和修正扭矩；
根据所述参考扭矩和所述修正扭矩，获取所述发电机的目标扭矩信号。
6.根据权利要求5所述的一种车辆降噪方法，其特征在于，所述根据所述发动机的旋转信号，获取参考扭矩和修正扭矩包括；
根据所述发动机的旋转信号，通过预设的关系表查询参考扭矩和修正扭矩。
7.一种车辆降噪装置，用于主动地对车辆增程器起动过程进行降噪，所述增程器包括发动机和发电机，所述发动机与所述发电机同轴设置，其特征在于，包括：
起动信号获取模块，用于获取增程器起动信号；
节气门控制模块，用于在接收到增程器起动信号后，控制所述发动机的节气门关闭至最小开度；
进气门控制模块，用于根据进气门的关闭策略，控制所述进气门关闭；
旋转信号获取模块，用于实时获取所述发动机的旋转信号；
目标扭矩信号获取模块，用于根据所述发动机的旋转信号，获取所述发电机的目标扭矩信号；
发电机控制模块，用于根据所述目标扭矩信号，控制所述发电机拖动所述发动机转动；
转速信息获取模块，用于实时获取所述发动机的转速信息；
转速判断模块，用于实时判断所述发动机的转速是否达到预设转速；
喷油点火控制模块，用于在所述发动机的转速达到预设转速时，控制所述发动机喷油点火。
8.根据权利要求7所述的一种车辆降噪方法，其特征在于，所述发动机的旋转信号为所述发动机的曲轴旋转角速度信号。
9.根据权利要求7所述的一种车辆降噪方法，其特征在于，所述目标扭矩信号获取模块包括：
关系表存储单元，用于存储所述发动机的旋转信号、参考扭矩和修正扭矩之间的对应关系；
查询单元，用于根据所述发动机的旋转信号，查询参考扭矩和修正扭矩；
计算单元，用于根据所述参考扭矩和所述修正扭矩，获取所述发电机的目标扭矩信号。
10.一种车辆，所述车辆设置增程器，其特征在于，所述车辆设置权利要求7至9任一项所述的车辆降噪装置。
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