CN113153542A - 一种用于车辆的vvt相位控制方法、ecu及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的VVT相位控制方法，该方法包括：在识别到发动机冷启动进入催化器加热工况并踩油门之后，生成用于OCV阀的指令，使得进气门调至提前相位角度，排气门调至滞后相位角度。这样在排气冲程末，排气门晚关，从排气门排除更多的废气，同时在排气活塞上行的过程中，早开进气门，在缸内压力较小时使一部分缸内混合气体进入进气歧管，从根本上消除了在缸压较大时开启进气门产生的异响噪音。本发明还涉及一种ECU，用于实施VVT相位控制。本发明还涉及一种车辆。

Description

一种用于车辆的VVT相位控制方法、ECU及车辆
技术领域
本发明属于发动机电子控制技术领域，具体涉及一种用于车辆的VVT相位控制方法、ECU及车辆。
背景技术
VVT(可变气门正时，Variable Valve Timing)，是一种用于汽车活塞式发动机中的技术。主要由OCV阀和可变凸轮轴相位调节器组成。发动机的VVT控制，主要是通过凸轮轴调相器控制进排气门开启角度提前和延迟来调节进排气量和时刻、改变气门重叠角的大小，使进气量可随发动机转速的变化而变化，来获得发动机功率、扭矩、排放、燃油经济性等综合性能的改善。
发动机进排气门VVT初始相位的设计一般综合考虑发动机燃烧性能、排放性能而确定，对于米勒循环发动机来说，由于进气的需要，通常将进气VVT设置为滞后相位。催化器加热工况主要是为了降低排放，在冷车启动后怠速工况前1-2分钟内推迟点火角燃烧，使发动机排温快速升高从而快速加热催化剂。现有的VVT控制方法，为了保证发动机冷启动成功和优化排放，VVT通常保持于初始位置，不做特殊控制，故在催化器加热工况过程中，加速和减速工况，VVT也处于初始位置，不作调整。
试验研究发现，对于米勒循环发动机，在催化器加热工况，踩油门之后存在异响噪声的问题，异响噪声的产生原理如图1所示。以图中一缸上止点缸压异常升高(4bar)为例，三缸处于燃烧做功冲程，排气气门打开，此时一缸排气气门也处于开启状态，三缸排气倒流进入一缸，引燃一缸内失火混合气，而后一缸排气门关闭，此时进气门未打开，活塞上行，缸内压力升高，至上止点处缸压升至最高。随后一缸进气门打开，气流倒流进气歧管内，冲击节气门阀板，产生“咔咔”异响。
而现有技术中，通常采用隔音棉等手段降低噪音，并不能从根本上解决噪音问题，因此，很有必要针对该特殊工况进行控制和优化。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题。
本发明的第一个目的在于，提供一种用于车辆的VVT相位的控制方法，用于从根本上消除解决对于米勒循环发动机，在催化器加热工况，踩油门之后存在异响噪声的问题。
本发明的第二个目的在于提出一种ECU，用于实施VVT相位控制。
本发明的第三个目的在于提出一种车辆。
为达上述目的，本发明在一方面提供了一种用于车辆的VVT相位的控制方法，包括：依次确认车辆是否正处于发动机冷启动状态、催化器加热工况、非怠速工况；生成用于OCV阀的指令，以控制所述OCV阀使得进气门提前打开，排气门延迟关闭。
进一步的，所述提早打开是指：进气门由第一初始相位调至提前相位；所述延迟关闭是指：排气门由第二初始相位调至滞后相位。
进一步的，所述第一初始相位是指：所述进气门在开启时与上止点所成的第一目标角度；所述提前相位是指：所述进气门在开启时与上止点所成的第二目标角度。
进一步的，所述第二初始相位是指所述排气门在关闭时与上止点所成的第三目标角度；所述滞后相位是指所述排气门在关闭时与上止点所成的第四目标角度。
进一步的，所述第一目标角度为5°～15°，更进一步的为9°～12°，所述第二目标角度为-15°～-25°，更进一步的为-18°～-21°。
进一步的，所述第三目标角度为-35°～-45°更进一步的-38°～-42°，所述第四目标角度为-20°～-30°，更进一步的为-24°～-27°。
进一步的，当判断为怠速工况时，保持进气门处于第一初始相位，排气门处于第二初始相位。
本发明的另一目的在于，提供一种ECU，用于实施VVT相位控制的，包括：判断模块，依次确定车辆是否处于发动机冷启动状态、催化器加热工况、非怠速工况；以及生成模块，生成用于OCV阀的指令，以控制所述OVC阀使得进气门提前打开，排气门延迟关闭。
本发明的另一目的在于，提供一种车辆，包括活塞式发动机及ECU，发动机包括OCV阀、进气门和排气门，其中，所述ECU在确认发动机依次进入发动机冷启动状态、催化器加热工况、非怠速工况后，生成用于指令发送至所述OCV阀，以控制所述OCV阀使得进气门提前打开，排气门延迟关闭。
本发明通过在识别到发动机冷启动进入催化器加热工况并踩油门之后，快速将进气门调节至提前相位角度，排气门调节至滞后相位角度。这样在排气冲程末，排气门晚关，从排气门排除更多的废气，同时在排气活塞上行的过程中，早开进气门，在缸内压力较小时使一部分缸内混合气体进入进气歧管，从而避免了在缸压较大时开启进气门产生的异响噪音，并且弥补了发动机冷启动催化器加热工况VVT控制的技术空白。
附图说明
图1为本申请背景技术中异响噪音产生原理图；
图2为本申请的具体实施方式的车辆的构造图；
图3为本申请VVT相位控制总体框图；
图4为本申请VVT相位控制方法流程图；
图5a为本申请中进气开启VVT示意图；
图5b为本申请中排气关闭VVT示意图；
图6a为本申请中第一初始相位和第二初始相位角度图；
图6b为本申请中提前向相位和滞后相位角度图；
图7为本申请中ECU单元结构图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
图2是描述根据本申请的具体实施方式的车辆的构造图。如图2所示，根据本申请的具体实施方式的车辆包括发动机以及作为车辆的总控单元的ECU单元。根据本申请的具体实施方式的发动机是活塞式发动机，其包括气缸、进气道、排气道、进气凸轮(图未示出)、排气凸轮(图未示出)、OCV阀和可变凸轮轴相位调节器。其中，进气道与气缸相连用于向气缸供应进气，进气道上设有进气门以控制进气道的开启或关闭。排气道与气缸相连用于排出气缸的废气，排气道上设有排气门以控制排气道的开启或关闭。进气凸轮可以驱动进气门以打开和关闭进气道，排气凸轮可以驱动排气门以打开和关闭排气道。
可以理解的是，进气凸轮设在进气凸轮轴上，排气凸轮设在排气凸轮轴上，且进气凸轮轴和排气凸轮轴均由发动机的可变凸轮轴相位调节器进行控制，例如，进气凸轮轴上固定有进气凸轮轴链轮，排气凸轮轴上固定有排气凸轮轴链轮，曲轴上固定有曲轴链轮，曲轴链轮与进气凸轮轴链轮以及排气凸轮轴链轮通过链条传动，由此曲轴转动时可带动进气凸轮轴和排气凸轮轴绕各自的旋转轴线转动，即可实现进气凸轮和排气凸轮绕各自的旋转轴线的转动，从而带动进气门和排气门的开启和关闭。
ECU单元连接至发动机，ECU单元根据采集到的发动机水温以及发动机转速，生成用于指令发送至所述OCV阀，以控制所述OCV阀调节可变凸轮轴相位调节器以使得进气门提前打开，排气门延迟关闭。ECU单元也可以监控发动机正处于的各种工况，例如催化器加热工况，怠速工况，非怠速工况等，并且还可以发出指令以对发动机进行相应控制，例如针对进气门、排气门的开闭角度进行控制。
本发明适用于配置有米勒循环发动机的车辆，针对发动机的初次启动，控制单元ECU通过判断并发送指令，使得相位调节机构进行相位调节，以操作进气门和排气门的开启及闭合。
以下结合图3和图4描述在根据本申请的车辆中实施的VVT相位控制方法。
从驾驶员转动点火钥匙开始，确认车辆进入发动机冷启动状态，当起动机拖动发动机旋转发出“喀喀喀”的声音，发动机转速超过设定的最小允许点火转速(比如50rpm～100rpm)，此时ECU接收到第一个转速信号，启动条件B—st置位，并判定发动机状态为启动状态；当发动机的转速超过设定的启动后的某转速(比如400rpm～600rpm)时，则发动机切换为启动后状态；当发动机转速超过目标转速后，ECU会结合发动机水温等因素判断是否需要进入暖机模式，如果进入暖机模式，则直接进入催化器加热工况；而后，通过发动机转速判断发动机运行工况，如判断为非怠速工况，ECU则生成用于OCV阀的指令，通过调节机油的压力，控制机油进出OCV阀的方向和流量，进而控制流入相位器腔的机油流量，使得凸轮轴相对于曲轴相位提前或滞后，从而使得进气门提前打开，排气门延迟关闭。
如图5a所示，进气门的提前打开，是指由第一初始相位调至了提前相位，其相对于上止点的位置角度由正值转变为负值。
如图5b所示，排气门的延迟关闭，是指由第二初始相位调至了提前相位，其相对于上止点的开合角度更小。
如图6a和图6b所示，图中右边的环形箭头为进气门总的开启时长所对应的相位角度，如图6a所示，当进气门与上止点成第一目标角度时的相位为第一初始相位；当排气门与上止点所成第三目标角度时的相位为第二初始相位；如图6b所示，当进气门与上止点成第二目标角度时的相位为提前相位；当排气门与上止点所成第四目标角度时的相位为滞后相位；且通过试验得出，第一目标角度可选范围为5°～15°，更进一步的，可为9°～12°；第二目标角度可选范围为-15°～-25°，更进一步的，可为-18°～-21°；第三目标角度可选范围为-35°～-45°，更进一步的，可为-38°～-42°；第四目标角度可选范围为-20°～-30°，更进一步的，可为-24°～-27°。
当ECU通过发动机转速判断发动机运行工况，判断为怠速工况，则此时无需对OCV阀发送指令，且VVT不做控制，只需保持进气门处于处于第一初始相位，排气门处于第二初始相位即可。
当ECU结合发动机水温等因素判断不进入暖机模式时，此时不进入催化器加热工况，进而，ECU通过发动机转速判断发动机运行工况，当发动机处于怠速工况，VVT不做控制，处于初始位置(进排气门相位角度如图6a所示)；当发动机处于处于非怠速工况，在本实施例中具体为加速后松油门工况，ECU生成用于指令发送至所述OCV阀，以控制所述OCV阀，使得VVT根据工作Map动态调节相位。优化完成后，进排气VVT其中一种相位控制角度如下表1所示。
表1 优化策略VVT相位控制角度
Figure BDA0002378190870000061
以下结合图7描述根据本申请的具体实施方式的ECU单元。ECU单元包括判断模块和生成模块，首先，判断模块依次确定车辆是否正处于发动机冷启动状态、催化器加热工况、非怠速工况；当得到确定的判断之后，生成模块生成用于OCV阀的指令，以使得进气门提前打开，排气门延迟关闭。
四缸米勒循环发动机在整车应用时，冷车启动加速松油门过程中，前20秒发动机舱内存在“咔咔”异响。分析表明，在该工况中，发动机进入催化器加热工况，松油门过程，前20秒发动机不断油，且在异响时刻，做功冲程失火，排气冲程存在缸压异响升高的现象，且当进气门开启时，进气歧管压力异常波动，冲击节气门阀板，产生“咔咔”异响。
本发明实施后，相同工况下，缸内压力不存在异常升高的现象，无高压气流冲击节气门阀板，从根本上消除了该异响噪声。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种用于车辆的VVT相位控制方法，其特征在于，包括：
依次确认车辆是否正处于发动机冷启动状态、催化器加热工况、非怠速工况；
生成用于OCV阀的指令，以控制所述OCV阀使得进气门提前打开，排气门延迟关闭。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的VVT相位控制方法，其特征在于，
所述提前打开是：进气门由第一初始相位调至提前相位；
所述延迟关闭是：排气门由第二初始相位调至滞后相位。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的VVT相位控制方法，其特征在于，所述第一初始相位是：所述进气门在开启时与上止点所成的第一目标角度；所述提前相位是：所述进气门在开启时与上止点所成的第二目标角度，所述第二目标角度的绝对值大于或等于所述第一目标角度。
4.根据权利要求2所述的用于车辆的VVT相位控制方法，其特征在于，所述第二初始相位是：所述排气门在关闭时与上止点所成的第三目标角度；所述滞后相位是：所述排气门在关闭时与上止点所成的第四目标角度，所述第三目标角度的绝对值大于所述第四目标角度的绝对值。
5.根据权利要求3所述的用于车辆的VVT相位控制方法，其特征在于，所述第一目标角度为5°～15°，所述第二目标角度为-15°～-25°。
6.根据权利要求5所述的用于车辆的VVT相位控制方法，其特征在于，所述第一目标角度为9°～12°，所述第二目标角度为-18°～-21°。
7.根据权利要求4所述的用于车辆的VVT相位控制方法，其特征在于，所述第三目标角度为-35°～-45°，所述第四目标角度为-20°～-30°。
8.根据权利要求7所述的用于车辆的VVT相位控制方法，其特征在于，所述第三目标角度为-38°～-42°，所述第四目标角度为-24°～-27°。
9.根据权利要求1所述的用于车辆的VVT相位控制方法，其特征在于，当判断为怠速工况时，保持进气门处于第一初始相位，排气门处于第二初始相位。
10.一种ECU，用于实施VVT相位控制，其特征在于，包括：
判断模块，依次确定车辆是否正处于发动机冷启动状态、催化器加热工况、非怠速工况；
生成模块，生成用于OCV阀的指令，以使得进气门提前打开，排气门延迟关闭。
11.一种车辆，其特征在于，所述车辆上设置有根据权利要求10所述的ECU。
12.一种车辆，包括活塞式发动机及ECU，
活塞式发动机包括OCV阀、进气门和排气门，其中，
所述ECU在确认活塞式发动机依次进入发动机冷启动状态、催化器加热工况、非怠速工况后，生成用于指令发送至所述OCV阀，以控制所述OCV阀使得进气门提前打开，排气门延迟关闭。
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CN114738095A (zh) * 2022-05-09 2022-07-12 潍柴动力股份有限公司 发动机排放控制方法、装置、设备及存储介质

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