CN110953076A - 一种米勒循环发动机扭矩控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种米勒循环发动机扭矩控制方法，其包括：建立油耗排放高斯模型：以设定的发动机工况点采样频率，采集不同负荷和转速下的米勒循环发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度、点火角以及对应的瞬时油耗和瞬时污染物排放量，建立米勒循环发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度以及点火角与瞬时油耗和瞬时污染物排放量之间关系的高斯模型；建立扭矩控制的优化规则：确定米勒循环发动机目标扭矩控制的优化规则；扭矩控制策略的全局寻优：根据发动机总需求扭矩、高斯模型和优化规则，确定发动机目标扭矩和参数控制目标。本发明还提供一种米勒循环发动机扭矩控制装置，利用高斯模型预测方法优化混合动力米勒循环发动机油耗及污染物排放。

Description

一种米勒循环发动机扭矩控制方法和装置
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种米勒循环发动机扭矩控制方法和装置。
背景技术
一般来说，混合动力汽车控制策略的设计目标包括：燃油经济性好、尾气排放低、成本低以及系统安全稳定。
早期的混合动力汽车控制策略大多基于速度控制，即利用速度大小作为控制依据，当车速较低时，关闭发动机，由电动机驱动汽车；当车速大于设定值时，由发动机单独驱动汽车；当汽车所需的驱动力大于发动机最大能提供的驱动力时，由发动机和电动机共同驱动汽车；当车速为负时，电动机收集能量，并将其储存于动力电池组中。虽然基于速度的混合动力汽车控制策略简单，且控制器的开发比较容易，但是由于其控制参数单一，动态特性差，并不能满足混合动力汽车控制器的设计要求。
目前现有的混合动力汽车控制策略基本上都基于转矩或者功率进行控制，主要有优化算法控制策略和基于优化算法的规则控制策略。
优化算法控制策略分为瞬时优化控制策略和全局优化控制策略两种。其中，瞬时优化控制策略是根据动力系统的动力需求，实时计算三个动力源在不同动力分配下的瞬时油耗和排放，选择最优分配组合用以控制混合动力系统进行动力输出；在某一时刻，将发电机发出的电能和电动机消耗的电能按照一定比例转化为发动机的燃油消耗，从而确定整个混合动力系统的燃油消耗。瞬时优化控制策略能达到某一时刻混合动力系统动力分配最优化。
基于优化算法的规则控制策略是使用优化算法计算出混合动力汽车在其常规各种工况下的动力分配方案，依据优化算法的计算结果，制定控制规则，最终利用由优化算法得出的控制规则对混合动力汽车进行控制。
高斯过程回归是基于贝叶斯理论和统计学习理论发展起来的一种全新机器学习方法，适于处理高维数、小样本和非线性等复杂回归问题，与神经网络和支持向量机相比，该方法具有容易实现、超参数自适应获取以及输出具有概率意义等优点，方便与预测控制、自适应控制、贝叶斯滤波等相结合。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种通过高斯模型预测以对混合动力车辆的油耗排放水平进行预测、分析以及优化的米勒循环发动机扭矩控制方法和装置。
本发明提供了一种米勒循环发动机扭矩控制方法，其包括：
建立油耗排放高斯模型：以设定的发动机工况点采样频率，采集不同负荷和转速下的米勒循环发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度、点火角以及对应的瞬时油耗和瞬时污染物排放量，建立米勒循环发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度以及点火角与瞬时油耗和瞬时污染物排放量之间关系的高斯模型；
建立扭矩控制的优化规则：确定米勒循环发动机目标扭矩控制的优化规则；
扭矩控制策略的全局寻优：根据发动机总需求扭矩、高斯模型和优化规则，确定发动机目标扭矩和参数控制目标。
进一步地，建立油耗排放高斯模型包括：
以设定的发动机工况点采样频率，采集不同负荷和转速下的米勒循环发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度、点火角以及对应的瞬时油耗和瞬时污染物排放量；
将采集的发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度、点火角以及与对应的瞬时油耗和瞬时污染物排放量导入建模软件；
生成米勒循环发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度、点火角与对应的瞬时油耗和瞬时污染物排放量关系的高斯模型。
进一步地，所述瞬时污染物排放量包括瞬时NOX排放量、瞬时HC排放量和瞬时PM排放量。
进一步地，所述优化规则为在满足发动机总需求扭矩的前提下，所述瞬时油耗和所述瞬时污染物排放量的总和最小。
进一步地，所述发动机总需求扭矩由输入整车控制器的总目标扭矩获得，所述发动机总需求扭矩包括电机目标扭矩和发动机目标扭矩。
进一步地，扭矩控制策略的全局寻优包括：
根据发动机总需求扭矩以及高斯模型，预测可行的发动机目标扭矩范围、节气门目标开度范围、进气VVT目标角度范围、目标点火角范围；
将发动机目标扭矩范围、节气门目标开度范围、进气VVT目标角度范围、目标点火角范围分别划分为若干个可行性范围；
改变发动机目标扭矩范围和/或节气门目标开度范围和/或进气VVT目标角度范围和/或目标点火角范围，得到每一种范围下的发动机目标扭矩、节气门目标开度、进气VVT目标角度、目标点火角组合下的发动机瞬时油耗和瞬时污染物排放量；
确定满足优化规则的发动机扭矩和节气门开度、进气VVT角度、点火角，将其中的发动机扭矩作为发动机目标扭矩，将其中的节气门开度、进气VVT角度、点火角作为节气门目标开度、进气VVT目标角度、目标点火角。
进一步地，将发动机目标扭矩范围、节气门目标开度范围、进气VVT目标角度范围、目标点火角范围分别划分为若干个可行性范围包括：
以设定的扭矩搜索步长，将发动机目标扭矩范围分成k+1个第一可行性范围；
以设定的节气门开度搜索步长，将节气门目标开度范围分成n+1个第二可行性范围；
以设定的进气VVT角度搜索步长，将VVT目标角度范围分为j+1个第三可行性范围；
以设定的点火角搜索步长，将目标点火角范围分为m+1个第四可行性范围。
进一步地，确定满足优化规则的发动机扭矩和节气门开度、进气VVT角度、点火角，将其中的发动机扭矩作为发动机目标扭矩，将其中的节气门开度、进气VVT角度、点火角作为节气门目标开度、进气VVT目标角度、目标点火角包括：
基于高斯模型，分别仿真(k+1)*(n+1)*(j+1)*(m+1)个水平下发动机的瞬时油耗和瞬时污染物排放量；
计算得到的瞬时油耗和瞬时污染物排放量之和；
将瞬时油耗和瞬时污染物排放量之和最低时的发动机扭矩作为发动机目标扭矩，将此时的节气门开度、进气VVT角度以及点火角作为米勒循环发动机扭矩控制的节气门目标开度、进气VVT目标角度以及目标点火角。
本发明还提供了一种米勒循环发动机扭矩控制装置，包括建模软件以及与所述建模软件信号连接的整车控制器、扭矩传感器、节气门开度传感器、进气VVT角度传感器、发动机转速传感器、点火角传感器、油耗传感器和污染物排放量传感器，所述建模软件接收在不同发动机转速和负荷下采集的发动机扭矩信息、节气门开度信息、进气VVT角度信息、点火角信息、油耗信息和排放量信息，并基于接收的信息建立发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度、点火角与油耗量和排放量之间关系的高斯模型；所述整车控制器依据获取的发动机总需求扭矩和高斯模型确定发动机扭矩的可行性范围、节气门开度的可行性范围、进气VVT角度的可行性范围和点火角的可行性范围，并依据设定的发动机扭矩控制的优化规则，确定满足优化规则的发动机目标扭矩、节气门目标开度、进气VVT目标角度和目标点火角。
进一步地，所述污染物排放量传感器包括NOX排放量传感器、HC排放量传感器和PM排放量传感器，所述优化规则为瞬时油耗和瞬时污染物排放量的总和最小。
本发明在保证混合动力车辆动力性和驾驶性的前提下，基于发动机总需求扭矩、高斯模型和优化规则对米勒循环发动机扭矩控制的目标进行预测，基于预测结果对混合动力车辆米勒循环发动机扭矩控制进行优化，将发动机总需求扭矩合理分配至电机和米勒循环发动机，使得车辆的燃油消耗水平和污染物排放达到最低水平。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明提供的米勒循环发动机扭矩控制装置的原理框图；
图2为本发明利用米勒循环发动机扭矩控制方法确定发动机目标扭矩及控制参数的一具体实施例的原理框图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明详细说明如下。
如图1所示，本发明提供的米勒循环发动机扭矩控制装置，包括建模软件以及与建模软件信号连接的整车控制器、扭矩传感器、节气门开度传感器、进气VVT角度传感器、发动机转速传感器、点火角传感器、油耗传感器和污染物排放量传感器。本发明利用扭矩传感器、节气门开度传感器、进气VVT角度传感器、发动机转速传感器、点火角传感器、油耗传感器和污染物排放量传感器，由发动机实验台架等设备中采集的不同发动机转速和负荷下发动机实际运行过程中的发动机扭矩信息、节气门开度信息、进气VVT角度信息、点火角信息、油耗信息和排放量信息，并将上述信息传输至建模软件，以建立发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度、点火角与油耗量和排放量之间关系的高斯模型，然后，整车控制器依据高斯模型和发动机总需求扭矩确定发动机扭矩可行性范围、节气门开度可行性范围、进气VVT角度可行性范围和点火角可行性范围，最后依据设定的优化规则，全局寻优以最终确定满足优化规则的发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度和点火角的组合，将其中的发动机扭矩作为发动机目标扭矩，将其中的节气门开度、进气VVT角度和点火角作为米勒循环发动机参数控制的目标。
在本发明中，污染物排放量传感器包括NOX排放量传感器、HC排放量传感器(碳氢化合物排放量传感器)和PM排放量传感器(微粒物排放量传感器)。
在本发明提供的一优选实施例中，优化规则为瞬时油耗量和瞬时污染物排放量(包括瞬时NOX排放量、瞬时HC排放量和瞬时PM排放量)之和最小。在本发明的其它实施例中，优化规则也可以为瞬时油耗量、瞬时NOX排放量、瞬时HC排放量和瞬时PM排放量至少其中之一最小。如此，本发明在保证混合动力车辆动力性和驾驶性的前提下，基于发动机总需求扭矩、高斯模型和优化规则对米勒循环发动机扭矩控制的目标进行预测，基于预测结果对混合动力车辆米勒循环发动机扭矩控制进行优化，将发动机总需求扭矩合理分配至电机和米勒循环发动机，使得车辆的燃油消耗水平和污染物排放达到最低水平。
本发明还提供了一种米勒循环发动机扭矩控制方法，以将高斯过程回归及预测方法应用于混合动力车辆米勒循环发动机油耗排放优化领域，对车辆的油耗和排放水平进行实时的预测分析和优化，其包括：
步骤S10(建立油耗排放高斯模型):建立米勒循环发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度以及点火角与瞬时油耗量和瞬时污染物排放量之间关系的高斯模型；
步骤S20(建立扭矩控制的优化规则):确定米勒循环发动机目标扭矩控制的优化规则；
步骤S30(扭矩控制策略的全局寻优):根据发动机总需求扭矩、高斯模型和优化规则，确定发动机的目标扭矩和参数控制目标；
具体地，步骤S10(建立米勒循环发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度、点火角与排放量之间关系的高斯模型)包括如下步骤：
S11：以设定的发动机工况点采样频率，采集不同负荷和转速下的米勒循环发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度、点火角以及对应的发动机瞬时油耗和瞬时污染物排放量(包括瞬时NOX排放量、瞬时HC排放量和瞬时PM排放量)；
在步骤S11中，不同负荷和转速下的米勒循环发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度、点火角以及对应的发动机瞬时油耗和瞬时污染物排放量均为通过发动机实验台架等设备采集的发动机实际运行过程中的数据。
S12：将采集的不同负荷和转速下的发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度、点火角以及对应的发动机瞬时油耗和污染物排放量导入高斯过程专用的建模软件(例如Matlab/ASCMO等)中；
S13：建立能够仿真模拟混合动力车辆米勒循环发动机转速、扭矩、节气门开度、进气VVT角度和对应的发动机瞬时油耗和污染物排放量之间关系的高斯数学模型。
在步骤S20中，根据实际需要，考虑到目前日益严苛的油耗以及污染物排放法规的要求，本步骤设置的优化规则为在满足发动机总需求扭矩的前提下，瞬时油耗和瞬时污染物排放量(包括瞬时NOX排放量、瞬时HC排放量以及瞬时PM排放量)的总和最小。
可以理解，在其他具体实施例中，优化规则还可以设置为瞬时油耗量、瞬时NOX排放量、瞬时HC排放量以及瞬时PM排放量中的其中一个最低，具体不做限制。
在步骤S30中，控制参数包括节气门开度、进气VVT角度和点火角。
米勒循环发动机扭矩控制策略的目标，一方面在于整车控制器根据输入的发动机总需求扭矩合理分配电机和米勒循环发动机的目标扭矩，另一方面在于根据米勒循环发动机目标扭矩，合理控制电子节气门的开度和发动机的进气VVT角度和点火角，以满足提前设定的优化规则。
具体地，步骤S30(根据发动机总需求扭矩、高斯模型和优化规则，确定发动机的目标扭矩和参数控制目标)包括：
S31：根据发动机总需求扭矩以及高斯模型，预测可行的发动机目标扭矩范围、节气门目标开度范围、进气VVT目标角度范围和目标点火角范围；
S32：将发动机目标扭矩范围、节气门目标开度范围、进气VVT目标角度范围和目标点火角范围分别划分为若干个可行性范围；
S33：改变发动机目标扭矩范围和/或节气门目标开度范围和/或进气VVT目标角度范围和/或目标点火角范围，得到每一种发动机目标扭矩、节气门目标开度、进气VVT目标角度、目标点火角组合下的发动机瞬时油耗和瞬时污染物排放量；
S34：确定满足优化规则的发动机扭矩和节气门开度、进气VVT角度、点火角，将其作为发动机目标扭矩和节气门目标开度、进气VVT目标角度、目标点火角。
更具体地，将发动机目标扭矩范围、节气门目标开度范围、进气VVT目标角度范围、目标点火角范围分别划分为若干个可行性范围的方法包括：
以设定的扭矩搜索步长，将发动机目标扭矩范围分成若干个第一可行性范围；
以设定的节气门开度搜索步长，将节气门目标开度范围分成若干个第二可行性范围；
以设定的进气VVT角度搜索步长，将VVT目标角度范围分为若干个第三可行性范围；
以设定的点火角搜索步长，将目标点火角范围分为若干个第四可行性范围。
基于高斯模型，分别仿真每一个可行性范围(包括第一可行性范围、第二可行性范围、第三可行性范围、第四可行性范围)，得到每一种扭矩、节气门开度、进气VVT角度和点火角组合下的米勒发动机瞬时油耗和瞬时污染物排放量；
将发动机瞬时油耗和瞬时污染物排放量之和最低时的发动机扭矩作为发动机目标扭矩，将对应的节气门开度、进气VVT角度以及点火角作为米勒循环发动机扭矩控制的节气门目标开度、进气VVT目标角度以及目标点火角。
结合图2，下面根据一个具体实施例对本发明提供的米勒循环发动机扭矩控制方法进行说明。
步骤1：通过实验获取米勒循环发动机在不同转速、不同负荷、不同扭矩、不同进气VVT角度和不同点火角下的瞬时油耗和瞬时污染物排放量，并基于高斯过程，建立米勒循环发动机的转速、负荷、扭矩、进气VVT角度、以及点火角与瞬时油耗和瞬时污染物排放量(包括瞬时NOX排放量、瞬时HC排放量以及瞬时PM排放量)之间的统计学模型。
步骤2：在保证混合动力车辆动力性的前提下，以米勒循环发动机的瞬时油耗和瞬时污染物排放量之和最低做为优化目标。
步骤3：根据发动机总需求扭矩，预测可行的发动机目标扭矩范围[Temin，Temax]，并以5N*m为扭矩搜索步长，将米勒循环发动机的目标扭矩范围分为k+1个可行性水平：Temin，Temin+5*1，Temin+5*2，……，Temin+5*(k-1)，Temax；
预测可行的节气门目标开度范围[θmin，θmax]，以5°为节气门开度搜索步长，将目标节气门开度范围分为n+1个可行性水平：θmin，θmin+5°，θmin+10°，……，θmin+5*(n-1)，θmax；
预测可行的进气VVT目标角度范围[εmin，εmax]，以5°为进气VVT角度搜索步长，将进气VVT目标角度范围分为j+1个可行性水平：εmin，εmin+5°，εmin+10°，……，εmin+5*(j-1)，εmax；
预测可行的目标点火角范围[ηmin，ηmax]，以5°为点火角搜索步长，将目标点火角范围分为m+1个可行性水平：ηmin，ηmin+5°，ηmin+10°，……，ηmin+5*(m-1)，ηmax。
步骤4：根据步骤1获得的高斯模型，分别仿真预测(n+1)*(k+1)*(j+1)*(m+1)个水平下发动机的瞬时油耗和瞬时污染物排放量，计算瞬时油耗和瞬时污染物排放量之和；
在瞬时油耗和瞬时污染物排放量之和最低时，将此时的发动机扭矩Teopt作为米勒循环发动机的目标扭矩，将此时的节气门开度θopt、进气VVT角度εopt和点火角ηopt作为米勒循环发动机扭矩控制的进气VVT目标角度、进气VVT目标角度范围和目标点火角，即将(Teopt，θopt，εopt，ηopt)作为发动机的气路火路控制参数。
此时分配至电机的电机目标扭矩T电机的计算方法为：T电机＝T总需求—Teopt，即，电机目标扭矩等于发动机总需求扭矩减去发动机目标扭矩。
综上，本发明通过将高斯模型预测方法应用于混合动力米勒循环发动机油耗以及污染物排放领域，在保证混合动力车辆动力性和驾驶性的前提下，基于发动机总需求扭矩、高斯模型和优化规则对米勒循环发动机扭矩控制的目标进行预测，根据对车辆的油耗及污染物排放水平进行实时的预测分析的结果获得发动机目标扭矩，通过精确控制米勒发动机的扭矩，使车辆的油耗以及污染物排放达到最低水平。
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种米勒循环发动机扭矩控制方法，其特征在于，其包括：
建立油耗排放高斯模型：以设定的发动机工况点采样频率，采集不同负荷和转速下的米勒循环发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度、点火角以及对应的瞬时油耗和瞬时污染物排放量，建立米勒循环发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度以及点火角与瞬时油耗和瞬时污染物排放量之间关系的高斯模型；
建立扭矩控制的优化规则：确定米勒循环发动机目标扭矩控制的优化规则；
扭矩控制策略的全局寻优：根据发动机总需求扭矩、高斯模型和优化规则，确定发动机目标扭矩和参数控制目标。
2.根据权利要求1所述的米勒循环发动机扭矩控制方法，其特征在于，建立油耗排放高斯模型包括：
以设定的发动机工况点采样频率，采集不同负荷和转速下的米勒循环发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度、点火角以及对应的瞬时油耗和瞬时污染物排放量；
将采集的发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度、点火角以及与对应的瞬时油耗和瞬时污染物排放量导入建模软件；
生成米勒循环发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度、点火角与对应的瞬时油耗和瞬时污染物排放量关系的高斯模型。
3.根据权利要求1所述的米勒循环发动机扭矩控制方法，其特征在于，所述瞬时污染物排放量包括瞬时NOX排放量、瞬时HC排放量和瞬时PM排放量。
4.根据权利要求1所述的米勒循环发动机扭矩控制方法，其特征在于，所述优化规则为在满足发动机总需求扭矩的前提下，所述瞬时油耗和所述瞬时污染物排放量的总和最小。
5.根据权利要求1所述的米勒循环发动机扭矩控制方法，其特征在于，所述发动机总需求扭矩由输入整车控制器的总目标扭矩获得，所述发动机总需求扭矩包括电机目标扭矩和发动机目标扭矩。
6.根据权利要求1所述的米勒循环发动机扭矩控制方法，其特征在于，扭矩控制策略的全局寻优包括：
根据发动机总需求扭矩以及高斯模型，预测可行的发动机目标扭矩范围、节气门目标开度范围、进气VVT目标角度范围、目标点火角范围；
将发动机目标扭矩范围、节气门目标开度范围、进气VVT目标角度范围、目标点火角范围分别划分为若干个可行性范围；
改变发动机目标扭矩范围和/或节气门目标开度范围和/或进气VVT目标角度范围和/或目标点火角范围，得到每一种范围下的发动机目标扭矩、节气门目标开度、进气VVT目标角度、目标点火角组合下的发动机瞬时油耗和瞬时污染物排放量；
确定满足优化规则的发动机扭矩和节气门开度、进气VVT角度、点火角，将其中的发动机扭矩作为发动机目标扭矩，将其中的节气门开度、进气VVT角度、点火角作为节气门目标开度、进气VVT目标角度、目标点火角。
7.根据权利要求6所述的米勒循环发动机扭矩控制方法，其特征在于，将发动机目标扭矩范围、节气门目标开度范围、进气VVT目标角度范围、目标点火角范围分别划分为若干个可行性范围包括：
以设定的扭矩搜索步长，将发动机目标扭矩范围分成k+1个第一可行性范围；
以设定的节气门开度搜索步长，将节气门目标开度范围分成n+1个第二可行性范围；
以设定的进气VVT角度搜索步长，将VVT目标角度范围分为j+1个第三可行性范围；
以设定的点火角搜索步长，将目标点火角范围分为m+1个第四可行性范围。
8.根据权利要求7所述的米勒循环发动机扭矩控制方法，其特征在于，确定满足优化规则的发动机扭矩和节气门开度、进气VVT角度、点火角，将其中的发动机扭矩作为发动机目标扭矩，将其中的节气门开度、进气VVT角度、点火角作为节气门目标开度、进气VVT目标角度、目标点火角包括：
基于高斯模型，分别仿真(k+1)*(n+1)*(j+1)*(m+1)个水平下发动机的瞬时油耗和瞬时污染物排放量；
计算得到的瞬时油耗和瞬时污染物排放量之和；
将瞬时油耗和瞬时污染物排放量之和最低时的发动机扭矩作为发动机目标扭矩，将此时的节气门开度、进气VVT角度以及点火角作为米勒循环发动机扭矩控制的节气门目标开度、进气VVT目标角度以及目标点火角。
9.一种米勒循环发动机扭矩控制装置，其特征在于，包括建模软件以及与所述建模软件信号连接的整车控制器、扭矩传感器、节气门开度传感器、进气VVT角度传感器、发动机转速传感器、点火角传感器、油耗传感器和污染物排放量传感器，所述建模软件接收在不同发动机转速和负荷下采集的发动机扭矩信息、节气门开度信息、进气VVT角度信息、点火角信息、油耗信息和排放量信息，并基于接收的信息建立发动机扭矩、节气门开度、进气VVT角度、点火角与油耗量和排放量之间关系的高斯模型；所述整车控制器依据获取的发动机总需求扭矩和高斯模型确定发动机扭矩的可行性范围、节气门开度的可行性范围、进气VVT角度的可行性范围和点火角的可行性范围，并依据设定的发动机扭矩控制的优化规则，确定满足优化规则的发动机目标扭矩、节气门目标开度、进气VVT目标角度和目标点火角。
10.根据权利要求9所述的米勒循环发动机扭矩控制装置，其特征在于，所述污染物排放量传感器包括NOX排放量传感器、HC排放量传感器和PM排放量传感器，所述优化规则为瞬时油耗和瞬时污染物排放量的总和最小。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113357023A (zh) * 2021-06-22 2021-09-07 重庆长安汽车股份有限公司 一种可变气门正时系统瞬态控制方法、装置及米勒循环发动机

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113250836B (zh) * 2021-06-07 2022-10-14 一汽解放汽车有限公司 发动机控制方法、装置、计算机设备和存储介质

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1387067A2 (en) * 2002-08-01 2004-02-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha automatic compliance device, automatic compliance method, automobile, and storage medium
US20110264353A1 (en) * 2010-04-22 2011-10-27 Atkinson Christopher M Model-based optimized engine control
CN104302896A (zh) * 2012-03-16 2015-01-21 珀金斯发动机有限公司 高度动态发动机系统的优化实时控制
CN107539306A (zh) * 2017-09-02 2018-01-05 上海埃维汽车技术股份有限公司 基于模糊小脑模型神经网络的汽车转矩分配控制方法
CN107655692A (zh) * 2017-09-28 2018-02-02 广州锦红源电子科技有限公司 发动机台架自动标定方法、装置和系统
CN107848524A (zh) * 2015-07-24 2018-03-27 Ifp新能源公司 优化燃料消耗和污染排放的控制混合动力推进系统的方法和系统
US20180128197A1 (en) * 2016-11-09 2018-05-10 Fev North America, Inc. Systems and methods for non-intrusive closed-loop combustion control of internal combustion engines
CN108482358A (zh) * 2018-03-27 2018-09-04 吉利汽车研究院（宁波）有限公司 混合动力汽车扭矩分配方法、装置及电子设备

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101326972B1 (ko) * 2011-12-07 2013-11-13 현대자동차주식회사 밀러 사이클엔진 시스템 및 제어방법
US9308909B2 (en) * 2013-06-06 2016-04-12 Ford Global Technologies, Llc Method and system for engine control
US9784644B2 (en) * 2014-10-16 2017-10-10 Tula Technology, Inc. Engine error detection system

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1387067A2 (en) * 2002-08-01 2004-02-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha automatic compliance device, automatic compliance method, automobile, and storage medium
US20110264353A1 (en) * 2010-04-22 2011-10-27 Atkinson Christopher M Model-based optimized engine control
CN104302896A (zh) * 2012-03-16 2015-01-21 珀金斯发动机有限公司 高度动态发动机系统的优化实时控制
CN107848524A (zh) * 2015-07-24 2018-03-27 Ifp新能源公司 优化燃料消耗和污染排放的控制混合动力推进系统的方法和系统
US20180128197A1 (en) * 2016-11-09 2018-05-10 Fev North America, Inc. Systems and methods for non-intrusive closed-loop combustion control of internal combustion engines
CN107539306A (zh) * 2017-09-02 2018-01-05 上海埃维汽车技术股份有限公司 基于模糊小脑模型神经网络的汽车转矩分配控制方法
CN107655692A (zh) * 2017-09-28 2018-02-02 广州锦红源电子科技有限公司 发动机台架自动标定方法、装置和系统
CN108482358A (zh) * 2018-03-27 2018-09-04 吉利汽车研究院（宁波）有限公司 混合动力汽车扭矩分配方法、装置及电子设备

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113357023A (zh) * 2021-06-22 2021-09-07 重庆长安汽车股份有限公司 一种可变气门正时系统瞬态控制方法、装置及米勒循环发动机
CN113357023B (zh) * 2021-06-22 2022-09-06 重庆长安汽车股份有限公司 一种可变气门正时系统瞬态控制方法、装置及米勒循环发动机

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