CN113357023B - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可变气门正时系统的瞬态控制方法、装置及米勒循环发动机，其包括如下步骤：步骤1，根据获取的发动机运行状态参数，判断发动机是否进入了瞬态工况；步骤2，通过转速和目标负荷，确定目标气门正时，判断目标气门正时的充气效率是否小于当前气门正时的充气效率；步骤3，保持当前气门正时不变；步骤4，调整气门正时至目标位置，在调整气门正时过程中，根据发动机不同的运行状态，协调进气歧管压力与气门正时变化引起的充气效率变化，达成不同的扭矩输出特征。以至少解决背景技术提及的扭矩瞬态响应慢和扭矩掉坑的驾驶性问题。

Description

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
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，具体涉及用于米勒森循环发动机的可变气门正时控制技术。
背景技术
随着市场对燃油经济性的要求越来越高，米勒循环技术在汽油机上的应用越来越广泛。米勒循环是通过调节进气门的关闭时刻控制进气量、缸内气体压缩终了温度和压力，从而降低发动机的有效压缩比，得到一种膨胀比大于有效压缩比的热力学循环模式。米勒循环发动机通常结合高压缩比技术，可以有效提高发动机的理论热效率，实现燃油经济性的大幅提升。
如图1所示，在追求极致油耗的过程中，为了进一步降低泵气损失和爆震问题，米勒循环发动机大部分工况的充气效率都比较低，这会导致发动机的瞬态扭矩S104响应变慢，车辆加速感较弱；另一方，在车辆加速过程中，由于气门正时变化S102带来充气效率的快速下降，导致进气压力S103的增加无法弥补充气效率下降带来的进气量的减少，出现扭矩S104输出掉坑现象，引起驾驶性抱怨，特别是在中小油门S101加速过程中尤为明显。
中国专利文献CN110966063A公开了米勒循环发动机的可变气门正时系统的控制方法及装置，其控制方法中，预先标定了以经济性为目标的第一VVT MAP图和以动力性为目标的第二VVT MAP图，当发动机处于稳态工况运行状态时，利用第一VVT MAP图控制可变气门正时系统，实现发动机的经济性；当发动机处于瞬态加速加载工况运行状态时，利用第二VVT MAP图控制可变气门正时系统，实现发动机的动力性，如此，当发动机的工况不同时，选择不同的VVT MAP图控制可变气门正时系统，理论上可以同时兼顾发动机的经济性和动力性，提高发动机瞬态工况下的加速加载能力。该方法虽然理论上可以提升发动机的瞬态响应，但没有给出稳态VVT控制与瞬态VVT控制切换控制，解决不了前述扭矩掉坑的驾驶性问题；且该方法为了应对两套VVT策略，需要增加两套充气模型、两套扭矩模型及两套点火角控制等的软件策略，极大的增加控制器的负担；同时涉及两套VVT策略标定、两套点火角标定、两套充气模型标定及两套扭矩模型的标定等，需增加大量的标定工作。
发明内容
本发明提供一种可变气门正时系统的瞬态控制方法、装置及米勒循环发动机，以至少解决背景技术提及的扭矩瞬态响应慢和扭矩掉坑的驾驶性问题。
本发明的技术方案如下：
一种可变气门正时系统瞬态控制方法，包括如下步骤：
步骤1，根据获取的发动机运行状态参数，判断发动机是否进入了瞬态工况，若是，进入步骤2，若否，进入步骤4。
步骤2，通过转速和目标负荷，确定目标气门正时，将所述目标气门正时的充气效率与当前气门正时的充气效率做比较，判断目标气门正时的充气效率是否小于当前气门正时系统的充气效率，若是，进入步骤3，若否，进入步骤4。
步骤3，保持当前气门正时不变。
步骤4，调整气门正时至目标位置，在调整气门正时过程中，根据发动机不同的运行状态，协调进气歧管压力与气门正时变化引起的充气效率变化，达成不同的扭矩输出特征。
进一步，所述步骤4包括：
步骤4.1，当发动机处于瞬态工况时，协调进气歧管压力与气门正时调整过程中的充气效率变化，保证扭矩输出的线性，不出现冲击或者掉坑；
步骤4.2，当发动机处于稳态工况时，协调进气歧管压力与气门正时调整过程中的充气效率变化，保证扭矩输出的稳定，不出现扭矩的波动。
本发明的技术方案针对发动机的瞬态过程控制，提出可变气门正时的目标位置的选取及动态过程进行的控制逻辑，本发明的具体优点如下：
1、本发明同时兼顾了发动机稳态工况的燃油经济性，和瞬态工况的响应性能，给驾驶员提供了完美的驾乘体验。
2、通过识别发动机的运行状态，区分稳态与瞬态工况，并针对不同工况，对VVT做动过程进行区别控制，实现不同的扭矩输出特性，为驾驶员提供的更好的驾乘体验。
附图说明
为了清楚地理解本申请的具体实施方式，下面将描述本申请具体实施方式时用到的附图作简要说明。显而易见地，这些附图仅是本申请的部分实施例，本领域技术人员在未付出创造性劳动的前提下还可以获得其它附图。
图1是背景技术问题展示；
图2是本发明的气门正时位置确定逻辑框图；
图3是本发明的气门正时调节过程控制逻辑框图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请的具体实施方式做进一步描述，本申请的实现并不受下述方式的限制，只要采用了本申请的方法构思和技术方案进行的改进，或未经改进将本申请的构思和技术方案直接应用于其他场合，均在本申请的保护范围内。
为便于理解本申请的技术方案，下面对本申请技术方案的背景技术进行简单说明。
基于背景技术提及的扭矩瞬态响应慢和扭矩掉坑的驾驶性问题，本发明提供了一种米勒循环发动机的可变气门正时系统的瞬态控制方法，参见图2，本发明方法具体步骤如下：
S201，获取发动机运行状态参数，如：发动机转速、歧管压力、tip-in标志位、实际负荷、目标负荷、油门踏板位置、节气门位置、增压器运行状态参数等等。
S202，根据发动机运行状态参数，确定发动机是否进入了瞬态工况，可以采用如：tip-in标志位置位，或者目标负荷-实际负荷 > 标定值，或者油门踏板的变化率> 标定值等方式进行确定，若是，进入S203，若否，进入S205。
S203，通过转速和目标负荷，确定目标气门正时，将该目标气门正时的充气效率与当前气门正时的充气效率做比较，判断目标气门正时的充气效率是否小于当前气门正时的充气效率，若是，进入S204，若否，即目标气门正时的充气效率大于当前气门正时的充气效率，则进入S205。
S204保持当前气门正时不变。
S205调整气门正时至目标位置。
参见图3，所述S205调整气门正时至目标位置，是根据发动机不同的运行状态S302，协调进气歧管压力与气门正时变化引起的充气效率变化，达成不同的扭矩输出特征，包括：
S303当发动机处于瞬态工况时，协调进气歧管压力与气门正时调整过程中的充气效率变化，例如可以通过对VVT的做动进行滤波处理，保证扭矩输出的线性，不出现冲击或者掉坑。
S304 当发动机处于稳态工况时，协调进气歧管压力与气门正时调整过程中的充气效率变化，例如可以通过对VVT的做动进行滤波，并结合节气门的位置控制的或者增压器的控制，提高进气歧管压力，补偿由VVT做动引起的充气效率下降导致的扭矩下掉，保证扭矩输出的稳定，不出现扭矩的波动。
本发明进一步的实施例还提供一种可变气门正时系统瞬态控制装置，其包括：
判断单元，根据获取的发动机运行状态参数，判断发动机是否进入了瞬态工况。
比较单元，通过转速和目标负荷，确定目标气门正时，将所述目标气门正时的充气效率与当前气门正时的充气效率做比较，判断当目标气门正时的充气效率是否小于当前气门正时系统的充气效率。
气门正时保持单元，保持当前气门正时不变。
气门正时调整单元，调整气门正时至目标位置，在调整气门正时过程中，根据发动机不同的运行状态，协调进气歧管压力与气门正时变化引起的充气效率变化，达成不同的扭矩输出特征。
在另一个实施例中，本发明还提供一种米勒循环发动机，其配置有以上所述的可变气门正时系统瞬态控制装置。

Claims (8)

1.一种可变气门正时系统瞬态控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，根据获取的发动机运行状态参数，判断发动机是否进入了瞬态工况，若是，进入步骤2，若否，进入步骤4；
步骤2，通过转速和目标负荷，确定目标气门正时，判断目标气门正时的充气效率是否小于当前气门正时的充气效率，若是，进入步骤3，若否，进入步骤4；
步骤3，保持当前气门正时不变；
步骤4，调整气门正时至目标位置，在调整气门正时过程中，根据发动机不同的运行状态，协调进气歧管压力与气门正时变化引起的充气效率变化，达成不同的扭矩输出特征。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤4包括：
步骤4.1，当发动机处于瞬态工况时，协调进气歧管压力与气门正时调整过程中的充气效率变化，保证扭矩输出的线性，不出现冲击或者掉坑；
步骤4.2，当发动机处于稳态工况时，协调进气歧管压力与气门正时调整过程中的充气效率变化，保证扭矩输出的稳定，不出现扭矩的波动。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述步骤4.1是通过对VVT的做动进行滤波处理，保证扭矩输出线性，不出现冲击或掉坑。
4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述步骤4.2是通过对VVT的做动进行滤波，并结合节气门的位置控制的或者增压器的控制，提高进气歧管压力，补偿由VVT做动引起的充气效率下降导致的扭矩下掉，保证扭矩输出的稳定，不出现扭矩波动。
5.根据权利要求1-4任一项所述的控制方法，其特征在于，应用于米勒循环发动机。
6.一种可变气门正时系统瞬态控制装置，其特征在于，包括：
判断单元，根据获取的发动机运行状态参数，判断发动机是否进入了瞬态工况；
比较单元，通过转速和目标负荷，确定目标气门正时，将所述目标气门正时的充气效率与当前气门正时的充气效率做比较，判断目标气门正时的充气效率是否小于当前气门正时系统的充气效率；
气门正时保持单元，保持当前气门正时不变；
气门正时调整单元，调整气门正时至目标位置，在调整气门正时过程中，根据发动机不同的运行状态，协调进气歧管压力与气门正时变化引起的充气效率变化，达成不同的扭矩输出特征。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述气门正时调整单元是在发动机处于瞬态工况时，协调进气歧管压力与气门正时调整过程中的充气效率变化，保证扭矩输出的线性，不出现冲击或者掉坑；在发动机处于稳态工况时，协调进气歧管压力与气门正时调整过程中的充气效率变化，保证扭矩输出的稳定，不出现扭矩的波动。
8.一种米勒循环发动机，其特征在于，配置有权利要求6或7所述的控制装置。
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