CN113494370B - 一种车辆减排方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供的一种车辆减排方法和装置,应用于车辆中的发动机控制单元,所述方法包括:在所述发动机中处于停缸状态的目标气缸切换至正常状态时,获取进入发动机排气系统的总气量;根据所述总气量确定目标喷油量;控制所述目标气缸的喷油器按照所述目标喷油量进行喷油,并控制所述目标气缸的火花塞进行点火。在发动机中处于停缸状态的目标气缸切换至正常状态时,通过依据发动机进入排气系统的总气量,控制目标气缸中喷油器根据该总气量喷射对应的目标喷油量,使得喷油器所喷射的燃油与发动机排气系统中的空气,可以按照三效催化器要求的空气和然后的标准比值进行混合,从而保证了三效催化器的尾气处理效率。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域,特别涉及一种车辆减排方法和装置。
背景技术
汽车作为一种重要的交通工具,已被广泛的应用于人们日常生活的方方面面。但随着全球环境问题的日益严峻及能源匮乏等问题,更加苛刻的汽车排放标准及更低的油耗成为社会对于汽车发动机需求的主流趋势。
停缸技术是一种已被广泛应用的发动机技术,在发动机较小负荷运行时,通过关闭部分气缸的燃油供给、点火和进、排气门,让该部分气缸停止工作,使得剩余工作气缸负荷增大,从而提高发动机的工作效率,降低了燃油消耗。
对于采用停缸技术的发动机,在发动机的部分气缸从正常状态切换至停缸状态后,节气门、进气门及排气门均处于停止状态,并且停止喷油和点火,该部分气缸此时不再消耗空气,但由于节气门漏气等因素的影响,使得进气歧管中的气压会逐渐接近大气压,这就导致处于停缸状态的部分气缸再次进入正常状态时,进入发动机排气系统的气量与燃油混合后可能无法达到三效催化器正常工作所要求的空气与燃油的标准比值,降低了催化器的尾气处理的效率。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种车辆减排方法和装置,以解决在先技术中停缸状态的气缸切换至正常状态时,由于进入发动机排气系统空气过多,降低三效催化器的尾气处理效率的问题。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种车辆减排方法,应用于车辆中的发动机控制单元,所述方法包括:
在所述发动机中处于停缸状态的目标气缸切换至正常状态时,获取进入发动机排气系统的总气量;
根据所述总气量确定目标喷油量;
控制所述目标气缸的喷油器按照所述目标喷油量进行喷油,并控制所述目标气缸的火花塞进行点火。
可选的,在所述发动机中处于停缸状态的目标气缸切换至正常状态时,获取进入发动机排气系统的总气量的步骤之前,还包括:
在所述发动机中处于停缸状态的目标气缸需要切换至正常状态时,将所述目标气缸切换至过渡状态;其中,所述过渡状态是指所述目标气缸的进气门、排气门处于运行状态,且节气门、喷油器、火花塞处于停止状态;
在所述目标气缸的当前进气歧管气压达到目标进气歧管气压时,将所述目标气缸切换至正常状态,所述正常状态时指所述目标气缸的进气门、排气门、节气门、喷油器、火花塞处于运行状态。
可选的,所述获取进入发动机排气系统的总气量的步骤,包括:
获取所述目标气缸处于过渡状态时,进入发动机排气系统的第一气量;
获取所述目标气缸进入停缸状态的过程中,进入发动机排气系统的第二气量;
将所述第一气量和第二气量进行结合,获取进入发动机排气系统的总气量。
可选的,所述获取所述目标气缸处于过渡状态时,进入发动机排气系统的第一气量的步骤,包括:
根据发动机的目标扭矩及发动机的转速查询预置的第一映射关系,得到目标进气歧管压力,所述预置的第一映射关系用于描述发动机的目标扭矩、转速与目标进气歧管压力之间的映射关系;
根据目标气缸的当前进气歧管压力以及所述目标进气歧管压力,得到压力差;
根据所述压力差及进气歧管的容积确定第一进气量;
对所述第一进气量按照预设方式进行调整,得到进入发动机排气系统的第一气量。
可选的,所述对所述第一进气量按照预设方式进行调整,得到进入发动机排气系统的第一气量的步骤,包括:
根据所述发动机处于过渡状态的时间间隔查询预置的第二映射关系,得到过渡状态修正系数,所述预置的第二映射关系用于描述所述发动机处于过渡状态的时间间隔与过渡状态修正系数之间的映射关系;
根据所述第一进气量、所述过渡状态修正系数,得到进入发动机排气系统的第一气量。
可选的,所述根据所述第一进气量、所述过渡状态修正系数,得到进入发动机排气系统的第一气量的步骤,包括:
根据所述发动机处于过渡状态的时间间隔、节气门单位时间漏气量,得到节气门漏气量;
根据所述过渡状态修正系数对所述第一进气量进行修正,得到修正后的第一进气量;
将所述修正后的第一进气量与所述节气门漏气量结合,得到进入发动机排气系统中的第一气量。
可选的,所述获取所述目标气缸进入停缸状态的过程中,进入发动机排气系统的第二气量的步骤,包括:
根据发动机的有效排量和所述目标气缸的当前进气歧管压力,确定第二进气量,其中,所述有效排量是根据发动机的标准排量、所述目标气缸中进气门的气门正时位置确定的;
在所述目标气缸进入停缸状态的过程中,根据所述目标气缸的运行次数以及所述第二进气量确定进入发动机排气系统中的第二气量。
可选的,所述根据所述总气量确定目标喷油量的步骤,包括:
根据发动机的当前排气歧管压力及排气系统的有效容积,确定发动机排气系统的气量限值;
在所述总气量大于所述气量限值时,将所述气量限值作为目标气量;
在所述总气量小于或等于所述气量限值时,将所述总气量作为目标气量;
根据所述目标气量确定目标喷油量。
可选的,所述根据所述目标气量确定目标喷油量的步骤,包括:
根据所述目标气量确定标准喷油量;
根据发动机的催化器温度查询预置的第四映射关系,得到燃烧效率,所述预置的第四映射关系用于描述催化器温度与燃烧效率之间的映射关系;
根据所述标准喷油量及所述燃烧效率确定目标喷油量。
对所述第一喷油次数按照预设进位制进行取整,得到第二喷油次数;
控制所述目标气缸的喷油器按照所述第二喷油次数及单次喷油量进行喷油。
一种车辆减排装置,应用于车辆中的发动机控制单元,所述装置包括:
获取模块,用于在所述发动机中处于停缸状态的目标气缸切换至正常状态时,获取进入发动机排气系统的总气量;
确定模块,用于根据所述总气量确定目标喷油量;
控制模块,用于控制所述目标气缸的喷油器按照所述目标喷油量进行喷油,并控制所述目标气缸的火花塞进行点火。
可选的,所述装置,还包括:
第一切换模块,用于在所述发动机中处于停缸状态的目标气缸需要切换至正常状态时,将所述目标气缸切换至过渡状态;其中,所述过渡状态是指所述目标气缸的进气门、排气门处于运行状态,且节气门、喷油器、火花塞处于停止状态;
第二切换模块,用于在所述目标气缸的当前进气歧管气压达到目标进气歧管气压时,将所述目标气缸切换至正常状态,所述正常状态时指所述目标气缸的进气门、排气门、节气门、喷油器、火花塞处于运行状态。
可选的,所述获取模块,包括:
第一获取子模块,用于获取所述目标气缸处于过渡状态时,进入发动机排气系统的第一气量;
第二获取子模块,用于获取所述目标气缸进入停缸状态的过程中,进入发动机排气系统的第二气量;
第三获取子模块,用于将所述第一气量和第二气量进行结合,获取进入发动机排气系统的总气量。
可选的,所述第一获取子模块,包括:
第一确定单元,用于根据发动机的目标扭矩及发动机的转速查询预置的第一映射关系,得到目标进气歧管压力,所述预置的第一映射关系用于描述发动机的目标扭矩、转速与目标进气歧管压力之间的映射关系;
第二确定单元,用于根据目标气缸的当前进气歧管压力以及所述目标进气歧管压力,得到压力差;
第三确定单元,用于根据所述压力差及进气歧管的容积确定第一进气量;
调整单元,用于对所述第一进气量按照预设方式进行调整,得到进入发动机排气系统的第一气量。
可选的,所述调整单元,还用于:
根据所述发动机处于过渡状态的时间间隔查询预置的第二映射关系,得到过渡状态修正系数,所述预置的第二映射关系用于描述所述发动机处于过渡状态的时间间隔与过渡状态修正系数之间的映射关系;
根据所述第一进气量、所述过渡状态修正系数,得到进入发动机排气系统的第一气量。
可选的,所述调整单元,还用于:
根据所述发动机处于过渡状态的时间间隔、节气门单位时间漏气量,得到节气门漏气量;
根据所述过渡状态修正系数对所述第一进气量进行修正,得到修正后的第一进气量;
将所述修正后的第一进气量与所述节气门漏气量结合,得到进入发动机排气系统中的第一气量。
可选的,所述第二获取子模块,包括:
第四确定单元,用于根据发动机的有效排量和所述目标气缸的当前进气歧管压力,确定第二进气量,其中,所述有效排量是根据发动机的标准排量、所述目标气缸中进气门的气门正时位置确定的;
第五确定单元,用于在所述目标气缸进入停缸状态的过程中,根据所述目标气缸的运行次数以及所述第二进气量确定进入发动机排气系统中的第二气量。
可选的,所述确定模块,包括:
第一确定子模块,用于根据发动机的当前排气歧管压力及排气系统的有效容积,确定发动机排气系统的气量限值;
第一处理子模块,用于在所述总气量大于所述气量限值时,将所述气量限值作为目标气量;
第二处理子模块,用于在所述总气量小于或等于所述气量限值时,将所述总气量作为目标气量;
第二确定子模块,用于根据所述目标气量确定目标喷油量。
可选的,所述第二确定子模块,包括:
第六确定单元,用于根据所述目标气量确定标准喷油量;
第七确定单元,用于根据发动机的催化器温度查询预置的第四映射关系,得到燃烧效率,所述预置的第四映射关系用于描述催化器温度与燃烧效率之间的映射关系;
第八确定单元,用于根据所述标准喷油量及所述燃烧效率确定目标喷油量。
可选的,所述控制模块,包括:
第三确定子模块,用于根据所述目标喷油量与所述喷油器的单次喷油量之间的比值,确定第一喷油次数;
第三处理子模块,用于对所述第一喷油次数按照预设进位制进行取整,得到第二喷油次数;
控制子模块,用于控制所述目标气缸的喷油器按照所述第二喷油次数及单次喷油量进行喷油。
相对于现有技术,本发明所述的一种车辆减排方法和装置具有以下优势:
本发明实施例提供的车辆减排方法和装置,应用于车辆中的发动机控制单元,在发动机中处于停缸状态的目标气缸切换至正常状态时,通过依据发动机进入排气系统的总气量,控制目标气缸中喷油器根据该总气量喷射对应的目标喷油量,使得喷油器所喷射的燃油与发动机排气系统中的空气可以按照三效催化器要求的空气与燃油的标准比值进行混合,从而保证了三效催化器的尾气处理效率。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例所述的一种车辆减排方法的步骤流程图;
图2为本发明实施例所述的一种发动机结构图;
图3为本发明实施例所述的另一种车辆减排方法的步骤流程图;
图4为本发明实施例所述的一种第一气量确定方法的步骤流程图;
图5为本发明实施例所述的第一种第一气量修正方法的步骤流程图;
图6为本发明实施例所述的第二种第一气量修正方法的步骤流程图;
图7为本发明实施例所述的一种第二气量确定方法的步骤流程图;
图8为本发明实施例所述的一种总气量的计算逻辑图;
图9位本发明实施例所述的一种目标喷油量的确定方法的步骤流程图;
图10为本发明实施例所述的一种目标喷油量的计算逻辑图;
图11是本发明实施例所述的一种车辆减排装置的结构框图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实施例中,将发动机的工作状态分为全缸工作状态和随机停缸工作状态。其中,全缸工作状态即是发动机的全部气缸都进行工作的状态;而随机停缸工作状态指的是在车辆行驶过程中,根据不同负荷下的扭矩需求控制发动机以不同的停缸率和停缸序列进行工作,也就是车辆会根据不同的扭矩需求随机控制部分气缸停止工作,以实现在满足扭矩需求的前提下以尽量少的气缸进行工作,使得发动机可以尽量实现最佳工况油耗。本发明方案正是为了解决处于随机停缸状态的发动机中的部分停缸状态的气缸再次进入正常状态时,由于进入发动机排气系统的空气过多,导致空气和燃油的混合比值无法达到三效催化器要求的标准比值,影响三效催化器尾气处理效率的问题。
随机停缸工作状态可以节约发动机能耗,其原理在于:
发动机在工作过程中通过消耗燃油产生推动活塞使曲轴旋转,但所消耗的燃油产生的能量除了用于推动活塞使曲轴旋转外,还有一部分能量被高温尾气及冷却水带走,也有一部分能量则用于克服摩擦阻力做功,另外还有一部分能量则用于克服泵气损失。而且发动机排量越大,摩擦及泵气损失所造成的能力损失也越大,因而,输出同样的扭矩,小排量的发动机所耗费的克服摩擦及泵气的能量损失小于大排量发动机的。因此,如果控制发动机在小负荷工作之时,即目标扭矩较小时,关闭部分工作缸并保证继续工作的工作缸输出的扭矩可以满足发动机的目标扭矩需求,因为部分工作缸被关闭,相当于发动机的排量减小了,因而可以降低泵气损失及摩擦损失。
可以看出,随机停缸工作状态的工作原理,等效于根据不同的工况,动态调节发动机的排量,从而实现降低发动机能耗。而为了实现随机停缸工作状态,发动机的每个气缸均应具有可以随时单独关闭或开启的进气门与排气门。
为了实现上述随机停缸工作状态,发动机的各气缸应具有可单独开启与关闭的进气门和、排气门、喷油嘴和点火装置,以实现可随时通过关闭进、排气门,停止任何一个缸的进、排气,并且同时停止点火及喷油,进而实现随机停缸效果。
具体的,本实施例的随机停缸的控制过程可以包括:获取发动机的目标扭矩;确定是否需要进入随机停缸工作状态;如果需要进入随机停缸工作状态,确定所述车辆的行驶状态;在所述车辆的行驶状态为稳态时,则根据所述目标扭矩,确定与所述目标扭矩对应的目标停缸率;在所处车辆的行驶状态为瞬态时,则根据所述目标扭矩以及所述车辆的加减速状态,确定与所述目标扭矩对应的目标停缸率;其中,所述加减速状态包括加速状态和减速状态,所述加速状态对应的所述目标停缸率大于所述减速状态对应的所述目标停缸率;控制所述发动机按照所述目标停缸率进行工作。
其中,不同的停缸率对应不同的外特性曲线图,所述外特性曲线图由扭矩和发动机转速确定,所述外特性曲线图中设置有预设最佳耗油区,该预设最佳油耗区预先根据实际使用获得。因为该外特性曲线图由扭矩和发动机转速确定,且该外特性曲线图中设置有预设最佳耗油区,因而可以在确定了发动机需要进入随机停缸工作状态之后,根据目标扭矩及当前转速确定对应的目标停缸率,使得目标扭矩在所述外特性曲线图的最佳耗油区内,这样不仅可以让发动机可以输入目标扭矩,同时使发动机在输出目标扭矩的前提下,以最佳的耗油状态进行工作,节省油耗。
另外,还可以预置的停缸率与停缸表的对应关系,获取所述目标停缸率对应的停缸表;其中,所述停缸表中预置了多个工作循环中停缸的缸数以及停缸的缸序。根据所述停缸表中多个工作循环中停缸的缸数以及停缸的缸序,控制所述发动机进行工作。在满足目标停缸率的基础上,可以按停缸表控制发动机进行停缸。该停缸表可以考虑噪声、振动和不平顺性的因素,使得发动机在同等的停缸率下工作时的振动最小。而在发动机的停缸率发生变化时,发动机中处于停缸状态的部分气缸需要切换至正常状态,此时若该部分气缸排入发动机排气系统的空气量过多,就会影响三效催化器的尾气处理效率。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1,本发明实施例提供一种车辆减排方法,应用于车辆中的发动机控制单元,所述方法可以包括:
步骤101,在所述发动机中处于停缸状态的目标气缸切换至正常状态时,获取进入发动机排气系统的总气量。
在本发明实施例中,三效催化器在工作时,需要保证发动机排气系统的空气与燃油的质量比达到某一标准比值,若发动机排气系统中的空气量过大,空气与燃油的质量比高于该标准比值,则会导致发动机的排放尾气增加,降低三效催化器的尾气处理效率。
车辆在行驶的过程中,发动机会根据所需输出的目标扭矩,切换至随机停缸状态,根据目标扭矩确定发动所需切换至的停缸率,并根据该停缸率将发动机中部分气缸从正常状态切换至停缸状态,从而降低能耗。但是若发动机所需输出的目标扭矩增大,停缸率也会相应减小,就需要让将处于停缸状态的部分气缸中的目标气缸切换至正常状态,从而提高发动机的输出扭矩。此时由于目标气缸在从正常状态切换至停缸状态时所吸入的空气未被使用,并且节气门存在一定漏气性等原因导致目标气缸在从停缸状态进入正常状态时进入发动机排气系统中的空气量过大,导致目标气缸的喷油器所喷射的燃油与过多空气混合,使得空气与燃油的质量无法满足三效催化器正常工作所需的标准比值。通常情况下,三效催化器要求进入发动机排气系统的空气与燃油混合的标准比值需要达到14.7,当然该标准比值可以根据发动机中三效催化剂的实际情况确定,此处只是示例性说明,本发明实施例不做具体限定。
为此,在目标气缸需要从停缸状态切换至正常状态时,并不按照目标气缸的原有喷油量进行喷油,而是根据在目标气缸从停缸状态切换至正常状态时进入发动机排气系统的总气量调整目标气缸的喷油量,以调整目标气缸在从停缸状态切换至正常状态时发动机排气系统中的空气与燃油的质量比值。
本发明所述的停缸状态时指目标气缸的进气门、排气门、节气门、火花塞、喷油器处于停止状态,所述正常状态时指目标气缸的进气门、排气门、火花塞、喷油器处于运行状态。
参照图2,示出的一种发动机结构图中,所述Cyl1至Cyl4是发动机的喷油器,序号1为发动机,序号2为排气门,序号4为TWC(Three Way Catalytic Converter,三效催化器),所述发动机排气系统为TWC(序号4)到排气门(序号2)之间的封闭区域(序号3),包含排气歧管及部分三效催化器前的空间。
步骤102,根据所述总气量确定目标喷油量。
在本发明实施例中,利用该总气量除以三效催化器正常工作所需的空气与燃油之间的标准比值,即可得到目标气缸的喷油器所需喷射的目标喷油量。
步骤103,控制所述目标气缸的喷油器按照所述目标喷油量进行喷油,并控制所述目标气缸的火花塞进行点火。
在本发明实施例中,在目标气缸从停缸状态刚开始切换至正常状态时,控制目标气缸的喷油器喷射该目标喷油量的燃油,使得进入发动机排气系统的空气与燃油之间的质量比值达到三效催化器正常工作所需的标准比值,目标气缸的喷油器在喷射该目标喷油量的燃油后,由于进入发动机排气系统的气量已恢复到进气门所正常吸入气量,此时目标气缸的喷油器则根据该进气门正常吸入的气量确定所需喷射的油量,无需再按照目标喷油量进行喷油。
本发明实施例提供一种车辆减排方法,该方案在发动机中处于停缸状态的目标气缸切换至正常状态时,通过依据发动机进入排气系统的总气量,控制目标气缸中喷油器根据该总气量喷射对应的目标喷油量,使得喷油器所喷射的燃油与发动机排气系统中的空气可以按照三效催化器要求的空气与燃油的标准比值进行混合,从而保证了三效催化器的尾气处理效率。
参照图3,本发明实施例提供另一种车辆减排方法,应用于车辆中的发动机控制单元,所述方法可以包括:
步骤201,在所述发动机中处于停缸状态的目标气缸需要切换至正常状态时,将所述目标气缸切换至过渡状态;其中,所述过渡状态是指所述目标气缸的进气门、排气门处于运行状态,且节气门、喷油器、火花塞处于停止状态。
在本发明实施例中,在实际应用中,汽车可以有多种不同的行驶状态,例如,正常行驶状态、加速状态、滑行状态和制动状态。其中,滑行状态指的是驾驶员不踩踏油门踏板或者油门踏板开度最大(当然,关于滑行状态下不同的车辆所对应的油门踏板开度可以根据实际情况确定),且制动踏板未被操作时车辆的行驶状态;加速状态指的是驾驶员更大幅度地踩踏油门踏板以使汽车能够加速行驶的状态;制动状态指的是驾驶员踩踏制动踏板以使汽车能够停止行驶的状态;正常行驶状态是指驾驶员踩踏油门踏板或油门踏板开度不处于最大,但发动机的目标扭矩未发生变化。
在所述车辆的处于滑行状态或正常行驶状态时,根据所述目标扭矩,确定与所述目标扭矩对应的目标停缸率,根据目标停缸率控制发动机以不同的停缸率和停缸序列进行工作,而当车辆需要加速行驶时,此时车辆的扭矩需求发生变化,通过根据目标扭矩查找对应的目标停缸率,随机控制部分气缸停止工作,以实现在满足扭矩需求的前提下以尽量少的气缸进行工作,使得发动机可以尽量实现最佳工况油耗;然而,在车辆从滑行状态或正常行驶状态切换至加速状态时,由于停缸率发生变化导致存在之前处于停缸状态的气缸要恢复工作,而由于此前处于停缸状态的气缸已经停止工作一段时间,处于停缸状态时,气缸对应的节气门关闭,进排气气门关闭,发动机停止喷油点火。此时节气门存在一定的漏气量,气体从节气门前泄露入进气歧管,发动机进气歧管中的压力,由滑行前低于大气压的状态,逐渐升高,接近大气压。
在加速时,由于此时目标气缸的进气歧管压力大于所需要压力,所以要将进气歧管压力调整至所需要的压力,否则直接进气会造成整车的闯动。
基于此,本发明提出在目标气缸从停缸状态恢复到正常状态之前,控制目标气缸进入进、排气门开启的过渡状态进行空转,将进气歧管内多余的气量排出,从而将进气歧管压力调整至所需要压力。
步骤202,在所述目标气缸的当前进气歧管气压达到目标进气歧管气压时,将所述目标气缸切换至正常状态,所述正常状态时指所述目标气缸的进气门、排气门、节气门、喷油器、火花塞处于运行状态。
在本发明实施例中,由于车辆在滑行状态或正常行驶状态下处于停缸状态的目标气缸中的活塞被发动机中处于正常状态的其他气缸带动运转,因此若将目标气缸的进气门和排气门从停止状态切换至运行状态,此时目标气缸将会进行空转,目标气缸中的气量会随之逐渐减少,直至目标气缸的当前进气歧管压力达到发动机输出目标扭矩所需目标进气歧管压力,此时目标气缸可以切换到正常状态。
步骤203,获取所述目标气缸处于过渡状态时,进入发动机排气系统的第一气量。
在本发明实施例中,由于目标气缸的节气门并未开启,因此在目标气缸进入正常状态时,节气门开启会使得目标气缸在过渡状态所排出的第一气量的空气将会进入发动机的排气系统中。
可选的,参照图4,所述步骤203,包括:
步骤2031,根据发动机的目标扭矩及发动机的转速查询预置的第一映射关系,得到目标进气歧管压力,所述预置的第一映射关系用于描述发动机的目标扭矩、转速与目标进气歧管压力之间的映射关系。
在本发明实施例中,发动机的目标扭矩是根据油门踩压程度确定的。所述预置的第一映射关系可以是根据不同的车辆及发动机,通过在实验在不同目标扭矩及发动机转速的情况下,检测发动机所需的目标进气歧管压力,以建立发动机的目标扭矩及发动机的转速与目标进气歧管压力之间的第一映射关系。发动机控制单元可通过查询所述第一映射关系,快速获取发动机的不同目标扭矩及发动机的转速所需的目标进气歧管压力。
步骤2032,根据目标气缸的当前进气歧管压力以及所述目标进气歧管压力,得到压力差。
在本发明实施例中,由于目标气缸在过渡状态下需要将当前进气歧管压力调整至目标进气歧管压力,因此可根据当前进气歧管压力和目标进气歧管压力之间的压力差确定进入目标气缸在过渡状态下进入发动机排气系统的气量。
步骤2033,根据所述压力差及进气歧管的容积确定第一进气量。
在本发明实施例中,将该压力差以及进气歧管的容积通过下述理想气体状态方程得到理想状态下,目标气缸在过渡状态进入发动机排气系统的气量。
P*V=M*R*T,则M=P*V/R*T (1)
M为气体的摩尔质量,P为压力,V为歧管容积,R为常数,T为开氏温度。具体的,在步骤2033中所述M是指第一进气量,所述P是指压力差,所述V是指目标气缸的进气歧管的容积,后续步骤还对上述公式(1)进行再次引用,根据针对不同运算目标,所述M、P、V所代表的量不同,在后续运算中会指明。
步骤2034,对所述第一进气量按照预设方式进行调整,得到进入发动机排气系统的第一气量。
在本发明实施例中,目标气缸处于过渡状态进入发动机排气系统的第一进气量与实际进入发动机排气系统的第一气量存在误差,因此需要对该第一进气量按照预设方式进行修正,使得所得到的第一气量更符合实际情况。
可选的,参照图5,所述步骤2034,包括:
步骤20341,根据所述发动机处于过渡状态的时间间隔查询预置的第二映射关系,得到过渡状态修正系数,所述预置的第二映射关系用于描述所述发动机处于过渡状态的时间间隔与过渡状态修正系数之间的映射关系。
在本发明实施例中,由于目标气缸在处于过渡状态时,进气歧管中的气量是逐渐减小的,因此实际进入排气系统中的第一气量与所述第一进气量之间存在误差,而发动机处于过渡状态的时间间隔与该误差存在相关性。因此可以通过实验,测得目标气缸在处于过渡状态的不同时间间隔与过渡状态修正系数之间的第二映射关系。发动机控制单元可根据目标气缸处于过渡状态的时间间隔查询相对应的过渡状态修正系数,对所述第一进气量进行修正,以得到第一气量。所述过渡状态修正系数用于表示进入排气系统的第一进气量与第一气量之间的相关关系。
步骤20342,根据所述第一进气量、所述过渡状态修正系数,得到进入发动机排气系统的第一气量。
在本发明实施例中,实际进入发动机排气系统的的第一气量等于第一进气量乘以过渡状态修正系数。
可选的,参照图6,所述步骤20342,包括:
步骤203421,根据所述发动机处于过渡状态的时间间隔、节气门单位时间漏气量,得到节气门漏气量。
在本发明实施例中,由于发动机处于过渡状态时,目标气缸的节气门仍然会存在一定的漏气现象,则可根据不同的发动机,实验测量不同节气门在关闭时,单位时间漏气量,然后根据该单位时间漏气量乘以发动机处于过渡状态的时间间隔,得到过渡状态下的节气门漏气量。
步骤203422,根据所述过渡状态修正系数对所述第一进气量进行修正,得到修正后的第一进气量。
在本发明实施例中,具体修正后的第一进气量等于所得到的过渡状态修正系数与第一进气量的乘积。
步骤203423,将所述修正后的第一进气量与所述节气门漏气量结合,得到进入发动机排气系统中的第一气量。
在本发明实施例中,由于目标气缸需要在过渡状态将进气歧管的压力调整至目标进气歧管压力,因此该部分的节气门漏气量也将进入发动机排气系统,通过将该部分节气门的漏气量与所述第一进气量相加,即可得到目标气缸在过渡状态中,进入发动机排气系统中的第一气量。
步骤204,获取所述目标气缸进入停缸状态的过程中,进入发动机排气系统的第二气量。
在本发明实施例中,在目标气缸从正常状态切换至停缸状态的过程中,随着进气门和排气门逐渐关闭,会有部分气量会随活塞的转动被吸入发动机排气系统。
可选的,参照图7,所述步骤204,包括:
步骤2041,根据发动机的有效排量和所述目标气缸的当前进气歧管压力,确定第二进气量,其中,所述有效排量是根据发动机的标准排量、所述目标气缸中进气门的气门正时位置确定的。
在本发明实施例中,所述发动机控制单元根据进气门的气门正时位置查询所述排量修正系数表后获取对应的排量修正系数后,即将该排量修正系数乘以所述发动机的标准排量,得到发动机在当前进气门的气门正时位置下的有效排量。排量修正系数用于描述目标气缸的标准排量与有效排量之间的相关关系,由于不同进气门的气门正时位置下,目标气缸的每个运行周期所排出和吸入的气量也会随之变化,因此可根据不同进气门的气门正时位置进行实验,统计发动机的标准排量与实际排量,从而得到排量修正系数,以建立所述排量修正系数与进气门的气门正时位置之间的第三映射关系。该排量修正系数表示通过将排量修正系数与进气门的气门正时位置之间的第三映射关系进行整合得到的,供后续查询使用。
步骤2042,在所述目标气缸进入停缸状态的过程中,根据所述目标气缸的运行次数以及所述第二进气量确定进入发动机排气系统中的第二气量。
在本发明实施例中,将所述有效排量及当前进气歧管压力带入上述理想气体状态方程(1)中即可得到目标气缸在当前的进气门的气门正时位置时运行一周期的的单次排气量。在本步骤2042中,所述V为进气歧管的容积,所述P为当前进气歧管压力,所述M为第二气量。
在本发明实施例中,此处可以通过目标气缸的活塞运行次数表征目标气缸的运行次数,目标气缸每运行一个周期,活塞也将上下运行两次,此时,进、排气门分别开启一次,因此,可以通过活塞的运行次数来确定目标气缸的运行次数,目标气缸的运行次数还可以通过还有就是可以通过曲轴运转周期确定;当然还可以根据进、排气门的气门正时位置,确定进、排气门在每个气缸运行周期的实际开闭次数,从而根据进、排气门的开闭次数表征目标气缸的运行次数。当然目标气缸的运行次数的具体表征方式可以根据实际需求确定,此处不做具体限定。
在目标气缸从正常状态切换至停缸状态的过程中,发动机控制单元将会记录目标气缸的运行次数。通过将该运行次数与所述有效排量相乘,即可得到目标气缸从正常状态至停缸状态的过程中进入发动机排气系统的第二气量。
步骤205,将所述第一气量和第二气量进行结合,获取进入发动机排气系统的总气量。
在本发明实施例中,将目标气缸处于过渡状态进入发动机排气系统的第一气量,和从正常状态进入停缸状态进入发动机排气系统的第二气量进行相加,即可得到目标气缸从停缸状态再进入正常状态时,进入发动机排气系统的总气量。
在实际应用中,参照图8示出的一种总气量的计算逻辑图,首先根据发动机的目标扭矩及转速查询第一映射关系得到目标进气歧管压力,并根据当前进气歧管压力减去目标进气歧管压力得到压力差,再通过目标气缸处于过渡状态运行的时间间隔查询第二映射关系,然后根据所述压力差及进气歧管的容积以及过渡状态修正系数初步得到目标气缸在过渡状态下进入排气系统的气量,再给该气量加上节气门漏气量即可得到目标气缸在过渡状态下进入排气的第一气量;通过查询VVT(Variable Valve Timing,可变气门正时位置)获取进气门的气门正时位置,并根据该气门正时位置查询第三映射关系得到有效排量修正系数,然后乘以发动机的标准排量得到有效排量,再根据该有效排量与当前进气歧管压力得到发动机单次抽取空气量,将所述单次抽取空气量乘以目标气缸从正常状态进入停缸状态的过程中目标气缸的运行次数得到目标气缸进入停缸状态的过程中进入发动机排气系统的第二气量;最后将该第一气量与该第二气量相加得到进入排气系统的总气量。
步骤206,根据发动机的当前排气歧管压力及排气系统的有效容积,确定发动机排气系统的气量限值。
在本发明实施例中,发动机的当前排气歧管压力可通过部署于排气歧管中的压力传感器测得。由于本发明实施例中的发动机排气系统包含排气歧管及三效催化器前的部分区域,并且空气是从排气歧管进入发动机排气系统的,因此排气歧管中的压力传感器测得的当前排气歧管压力可能会大于发动机排气系统中部分三效催化器前的空间中的压力,如果在空气分布均匀的情况下,该当前排气歧管压力也是不会低于发动机排气系统中三效催化器前的空间中的压力,因此可通过该当前排气歧管压力与排气系统的有效容积通过上述理想气体状态方程(1)对进入发动机排气系统中的气量进行限制,得到排气系统的气量限值。
步骤207,在所述总气量大于所述气量限值时,将所述气量限值作为目标气量。
在本发明实施例中,该气量限值是根据当前排气歧管压力与发动机排气系统的有效容积得到的。若该总气量大于所述气量限值,则确认进入发动机排气系统的总气量存在误差,采用该气量限值作为目标气量。
步骤208,在所述总气量小于或等于所述气量限值时,将所述总气量作为目标气量。
在本发明实施例中,若所述总气量小于或等于所述气量限值,则确认所述总气量可被采用,将所述总气量确定为目标气量。通过根据当前排气歧管压力计算得到的气量限值对之前计算得到的进入发动机排气系统的总气量进行验证,避免了由于测量误差导致的目标进气量不符合实际的情况。
步骤209,根据所述目标气量确定目标喷油量。
在本发明实施例中,通过将目标气量除以三效催化器所要求的空气与燃油的标准比值即可得到目标喷油量。
可选的,参照图9,所述步骤209,包括;
步骤2091,根据所述目标气量确定标准喷油量。
在本发明实施例中,该标准喷油量是直接通过目标气量除以三效催化器在正常运行时的空气和燃油的标准比值得到的。
步骤2092,根据发动机的催化器温度查询预置的第四映射关系,得到燃烧效率,所述预置的第四映射关系用于描述催化器温度与燃烧效率之间的映射关系。
在本发明实施例中,在喷油器喷油后,由于温度较高,处于发动机排气系统中的燃气混合物也会随之被点燃,因此根据实验测得在不同催化器温度时,所喷射的标准喷油量的燃烧效率,以建立所述第四映射关系。
步骤2093,根据所述标准喷油量及所述燃烧效率确定目标喷油量。
在本发明实施例中,利用所述标准喷油量除以所述燃烧效率得到目标喷油量。保证了喷油器所喷射燃油量可以使得发动机排气系统中的燃油与空气质量混合比符合三效催化器的标准比值。
步骤210,根据所述目标喷油量与所述喷油器的单次喷油量之间的比值,确定第一喷油次数。
在本发明实施例中,在所述喷油器分多次喷油的过程中,发动机排气系统中的空气与燃油进行混合,目标气缸的火花塞将配合进行多次点火,以使得发动机发动机排气系统温度上升,使得符合三效催化器的标准混合比的燃气混合物进行燃烧,从而保证三效催化器的燃烧效率。
步骤211,对所述第一喷油次数按照预设进位制进行取整,得到第二喷油次数。
在本发明实施例中,由于不同发动机中气缸的喷油器的单次喷油量是一个限值,因此需要将该目标喷油量的燃油分多次进行喷射。通过利用目标喷油量除以该单次喷油量得到需要喷射的第一喷油次数。若该第一喷油次数存在小数位,则则可以直接向个位进一,从而得到第二喷油次数,保证喷油器所喷射的喷油量可以将多余的空气进行有效的混合。在实际应用中,具体预设进位制可以根据发动机的特性及实际需要进行确定,此处不做具体限定。
步骤212,控制所述目标气缸的喷油器按照所述第二喷油次数及单次喷油量进行喷油,并控制所述目标气缸的火花塞进行点火。
在实际应用中,参照图10,示出本发明提供的一种目标喷油量的计算逻辑图,根据目标气缸在过渡状态中进入发动机排气系统的第一气量以及从正常状态进入停缸状态的过程中进入排气系统的第二气量相加得到进入排气系统的总气量;然后根据当前排气歧管压力和排气系统的有效容积得到排气门到TWC(Three Way Conversion,三效催化器)最大气量;通过将排气门到TWC的气量限值与进入排气系统的总气量进行比较确定进入排气系统的目标气量;将所述目标气量除以三效催化器的燃气标准比值14.7得到标准喷油量;再根据TWC温度查询燃烧效率曲线(第三映射关系)得到燃烧效率,将该燃烧效率并乘以所述标准喷油量得到目标喷油量;将所述目标喷油量除以喷油器的单次喷油量得到喷油次数后输入至喷油分配管理模块,以控制喷油器进行运行。
本发明实施例提供另一种车辆减排方法,通过根据目标气缸在停缸状态下进入发动机排气系统中的第一气量,与目标气缸在过渡状态下进入发动机排气系统的第二气量,确定目标喷油量,使得目标气缸的喷油器按照该目标喷油量进行喷油,所喷射的燃油与发动机排气系统中的空气按照三效催化器所要求的空气与燃油的标准比值进行混合,从而保证了三效催化器的尾气处理效率。
参照图11,示出一种车辆减排装置的结构框图30,应用于车辆中的发动机控制单元,所述装置包括:
获取模块301,用于在所述发动机中处于停缸状态的目标气缸切换至正常状态时,获取进入发动机排气系统的总气量。
确定模块302,用于根据所述总气量确定目标喷油量。
控制模块303,用于控制所述目标气缸的喷油器按照所述目标喷油量进行喷油,并控制所述目标气缸的火花塞进行点火。
可选的,所述装置,还包括:
第一切换模块304,用于在所述发动机中处于停缸状态的目标气缸需要切换至正常状态时,将所述目标气缸切换至过渡状态。其中,所述过渡状态是指所述目标气缸的进气门、排气门处于运行状态,且节气门、喷油器、火花塞处于停止状态。
第二切换模块305,用于在所述目标气缸的当前进气歧管气压达到目标进气歧管气压时,将所述目标气缸切换至正常状态,所述正常状态时指所述目标气缸的进气门、排气门、节气门、喷油器、火花塞处于运行状态。
可选的,所述获取模块301,包括:
第一获取子模块3011,用于获取所述目标气缸处于过渡状态时,进入发动机排气系统的第一气量。
第二获取子模块3012,用于获取所述目标气缸进入停缸状态的过程中,进入发动机排气系统的第二气量。
第三获取子模块3013,用于将所述第一气量和第二气量进行结合,获取进入发动机排气系统的总气量。
可选的,所述第一获取子模块3011,包括:
第一确定单元30111,用于根据发动机的目标扭矩及发动机的转速查询预置的第一映射关系,得到目标进气歧管压力,所述预置的第一映射关系用于描述发动机的目标扭矩、转速与目标进气歧管压力之间的映射关系。
第二确定单元30112,用于根据目标气缸的当前进气歧管压力以及所述目标进气歧管压力,得到压力差。
第三确定单元30113,用于根据所述压力差及进气歧管的容积确定第一进气量。
调整单元30114,用于对所述第一进气量按照预设方式进行调整,得到进入发动机排气系统的第一气量。
可选的,所述调整单元30114,还用于:
根据所述发动机处于过渡状态的时间间隔查询预置的第二映射关系,得到过渡状态修正系数,所述预置的第二映射关系用于描述所述发动机处于过渡状态的时间间隔与过渡状态修正系数之间的映射关系;
根据所述第一进气量、所述过渡状态修正系数,得到进入发动机排气系统的第一气量。
可选的,所述调整单元30114,还用于:
根据所述发动机处于过渡状态的时间间隔、节气门单位时间漏气量,得到节气门漏气量;
根据所述过渡状态修正系数对所述第一进气量进行修正,得到修正后的第一进气量;
将所述修正后的第一进气量与所述节气门漏气量结合,得到进入发动机排气系统中的第一气量。
可选的,所述第二获取子模块3012,包括:
第四确定单元30121,用于根据发动机的有效排量和所述目标气缸的当前进气歧管压力,确定第二进气量,其中,所述有效排量是根据发动机的标准排量、所述目标气缸中进气门的气门正时位置确定的。
第五确定单元30122,用于在所述目标气缸进入停缸状态的过程中,根据所述目标气缸的运行次数以及所述第二进气量确定进入发动机排气系统中的第二气量。
可选的,所述确定模块302,包括:
第一确定子模块3021,用于根据发动机的当前排气歧管压力及排气系统的有效容积,确定发动机排气系统的气量限值。
第一处理子模块3022,用于在所述总气量大于所述气量限值时,将所述气量限值作为目标气量。
第二处理子模块3023,用于在所述总气量小于或等于所述气量限值时,将所述总气量作为目标气量。
第二确定子模块3024,用于根据所述目标气量确定目标喷油量。
可选的,所述第二确定子模块3024,包括:
第六确定单元30241,用于根据所述目标气量确定标准喷油量。
第七确定单元30242,用于根据发动机的催化器温度查询预置的第四映射关系,得到燃烧效率,所述预置的第四映射关系用于描述催化器温度与燃烧效率之间的映射关系。
第八确定单元30243,用于根据所述标准喷油量及所述燃烧效率确定目标喷油量。
可选的,所述控制模块303,包括:
第三确定子模块3031,用于根据所述目标喷油量与所述喷油器的单次喷油量之间的比值,确定第一喷油次数。
第三处理子模块3032,用于对所述第一喷油次数按照预设进位制进行取整,得到第二喷油次数。
控制子模块3033,用于控制所述目标气缸的喷油器按照所述第二喷油次数及单次喷油量进行喷油。
本发明实施例提供一种车辆减排装置,在发动机中处于停缸状态的目标气缸切换至正常状态时,通过依据发动机进入排气系统的总气量,控制目标气缸中喷油器根据该总气量喷射对应的目标喷油量,使得喷油器所喷射的燃油与发动机排气系统中的空气可以按照三效催化器要求的的空气与燃油的标准比值进行混合,从而保证了三效催化器的尾气处理效率。
本发明实施例还提供了一种车辆,所述车辆具体可以包括:上述发动机控制单元。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种车辆减排方法,其特征在于,应用于车辆中的发动机控制单元,所述方法包括:
在所述发动机中处于停缸状态的目标气缸需要切换至正常状态时,将所述目标气缸切换至过渡状态;
在所述发动机中处于停缸状态的目标气缸切换至正常状态时,获取进入发动机排气系统的总气量;
根据所述总气量确定目标喷油量;
控制所述目标气缸的喷油器按照所述目标喷油量进行喷油,并控制所述目标气缸的火花塞进行点火;
所述获取进入发动机排气系统的总气量的步骤,包括:获取所述目标气缸处于所述过渡状态时,进入所述发动机排气系统的第一气量;获取所述目标气缸进入所述停缸状态的过程中,进入所述发动机排气系统的第二气量;将所述第一气量和所述第二气量进行结合,获取进入所述发动机排气系统的总气量;
其中,所述获取所述目标气缸进入所述停缸状态的过程中,进入所述发动机排气系统的第二气量的步骤,包括:
根据发动机的有效排量和所述目标气缸的当前进气歧管压力,确定第二进气量,其中,所述有效排量是根据发动机的标准排量、所述目标气缸中进气门的气门正时位置确定的;在所述目标气缸进入所述停缸状态的过程中,根据所述目标气缸的运行次数以及所述第二进气量确定进入所述发动机排气系统中的第二气量。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述发动机中处于停缸状态的目标气缸切换至正常状态时,获取进入发动机排气系统的总气量的步骤之前,还包括:
在所述发动机中处于停缸状态的目标气缸需要切换至正常状态时,将所述目标气缸切换至过渡状态;其中,所述过渡状态是指所述目标气缸的进气门、排气门处于运行状态,且节气门、喷油器、火花塞处于停止状态;
在所述目标气缸的当前进气歧管气压达到目标进气歧管气压时,将所述目标气缸切换至正常状态,所述正常状态时指所述目标气缸的进气门、排气门、节气门、喷油器、火花塞处于运行状态。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述获取所述目标气缸处于过渡状态时,进入发动机排气系统的第一气量的步骤,包括:
根据发动机的目标扭矩及发动机的转速查询预置的第一映射关系,得到目标进气歧管压力,所述预置的第一映射关系用于描述发动机的目标扭矩、转速与目标进气歧管压力之间的映射关系;
根据目标气缸的当前进气歧管压力以及所述目标进气歧管压力,得到压力差;
根据所述压力差及进气歧管的容积确定第一进气量;
对所述第一进气量按照预设方式进行调整,得到进入发动机排气系统的第一气量。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述对所述第一进气量按照预设方式进行调整,得到进入发动机排气系统的第一气量的步骤,包括:
根据所述发动机处于过渡状态的时间间隔查询预置的第二映射关系,得到过渡状态修正系数,所述预置的第二映射关系用于描述所述发动机处于过渡状态的时间间隔与过渡状态修正系数之间的映射关系;
根据所述第一进气量、所述过渡状态修正系数,得到进入发动机排气系统的第一气量。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一进气量、所述过渡状态修正系数,得到进入发动机排气系统的第一气量的步骤,包括:
根据所述发动机处于过渡状态的时间间隔、节气门单位时间漏气量,得到节气门漏气量;
根据所述过渡状态修正系数对所述第一进气量进行修正,得到修正后的第一进气量;
将所述修正后的第一进气量与所述节气门漏气量结合,得到进入发动机排气系统中的第一气量。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述总气量确定目标喷油量的步骤,包括:
根据发动机的当前排气歧管压力及排气系统的有效容积,确定发动机排气系统的气量限值;
在所述总气量大于所述气量限值时,将所述气量限值作为目标气量;
在所述总气量小于或等于所述气量限值时,将所述总气量作为目标气量;
根据所述目标气量确定目标喷油量。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述根据所述目标气量确定目标喷油量的步骤,包括:
根据所述目标气量确定标准喷油量;
根据发动机的催化器温度查询预置的第四映射关系,得到所述标准喷油量的燃烧效率,所述预置的第四映射关系用于描述催化器温度与所述标准喷油量的燃烧效率之间的映射关系;
根据所述标准喷油量及所述燃烧效率确定目标喷油量。
8.一种车辆减排装置,其特征在于,应用于车辆中的发动机控制单元,所述装置用于应用所述权利要求1至7中任一项所述的方法。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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