CN114033524A - 两阶段可变气门升程控制方法及系统 - Google Patents

两阶段可变气门升程控制方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114033524A
CN114033524A CN202111319805.9A CN202111319805A CN114033524A CN 114033524 A CN114033524 A CN 114033524A CN 202111319805 A CN202111319805 A CN 202111319805A CN 114033524 A CN114033524 A CN 114033524A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lift
engine
switching
variable valve
working condition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111319805.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114033524B (zh
Inventor
王树青
程传辉
徐政
周舟
王绍明
王琨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SAIC Motor Corp Ltd
Shanghai Automotive Industry Corp Group
Original Assignee
SAIC Motor Corp Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SAIC Motor Corp Ltd filed Critical SAIC Motor Corp Ltd
Priority to CN202111319805.9A priority Critical patent/CN114033524B/zh
Publication of CN114033524A publication Critical patent/CN114033524A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114033524B publication Critical patent/CN114033524B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/182—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow for the control of a fuel injection device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/045—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions combined with electronic control of other engine functions, e.g. fuel injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101—Engine speed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

本发明公开了一种两阶段可变气门升程控制方法及系统，方法包括：标定可变气门升程的切换边界和升程应用区域；根据发动机运行工况参数判断是否满足可变气门升程的切换条件，若满足，发出切换指令至执行模块；执行模块获取切换指令后，根据运行工况参数执行可变气门升程切换步骤，将切换信息发至气路模块；气路模块计算切换过程中每个气缸内的进气流量，并将进气流量传输至喷油模块和点火模块；喷油模块计算切换过程中每个气缸内的喷油量；点火模块计算点火角输出值。本发明提供的控制方法在可变气门升程切换过程中精准控制喷油量、点火正时和点火角，保证发动机扭矩输出平顺性，提升整车驾驶性。

Description

两阶段可变气门升程控制方法及系统
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域，特别涉及一种两阶段可变气门升程控制方法及系统。
背景技术
我国提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”等庄严的目标承诺，排放法规和油耗限制越来越严格，降低车辆发动机油耗和排放一直是研究热点，可变气门升程(VVL，Variable Valve Lift)技术的使用，可以保证在各种工况的过程中合理的选择合适发动机气门升程，能够有效降低汽车油耗，并且一定程度上对发动机动力性有所提升。
两阶段可变升程技术可以同时兼顾车辆发动机常用工况区域的经济性和加速加载过程中的动力性，在车辆常用工况区域内(低中负荷)使用较低升程和较小包角的凸轮轴，从而保证减少泵气损失和油耗，在车辆加速加载过程中使用较高升程和较大包角的凸轮轴，从而提高充气效率和动力性能。
然而，VVL切换过程会引起缸内进气量的突变，当汽车加速加载过程中VVL从低升程切换到高升程缸内新鲜空气充量瞬间增加，如果不能准确控制VVL切换过程，可能导致燃烧和排放恶化，同步影响发动机扭矩输出平顺性，从而影响整车驾驶品质。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中两阶段可变升程控制方法存在可能导致燃烧和排放恶化，影响发动机扭矩输出平顺性的问题。提供了一种两阶段可变气门升程控制方法及系统，能够在可变气门升程切换过程中精准控制缸内喷油量、点火正时和点火角；从而使气缸内油气混合比在当量空燃比附近，改善发动机燃烧和排放，保证可变气门升程切换过程发动机扭矩输出平顺性，提升整车驾驶性。
为解决上述技术问题，本发明实施方式提供一种两阶段可变气门升程控制方法，包括以下步骤：
S1：标定可变气门升程的切换边界和升程应用区域；
S2：获取发动机的运行工况参数；运行工况参数包括发动机转速、发动机负荷；
S3：根据运行工况参数判断是否满足可变气门升程的切换条件，其中，切换条件包括发动机转速和发动机负荷在切换边界；
若满足，发出切换指令至执行模块，并传输运行工况参数至执行模块，进入步骤S4；
若不满足，则继续判断是否满足可变气门升程的切换条件；
S4：执行模块获取切换指令后，根据运行工况参数执行可变气门升程切换步骤，完成后将切换信息发至气路模块；
S5：气路模块获取切换信息后，计算可变气门升程切换过程中发动机的每个气缸内的进气流量，并将进气流量传输至喷油模块和点火模块；
S6：喷油模块获取进气流量后，根据当量空燃比计算可变气门升程切换过程中每个气缸内的喷油量；
S7：点火模块获取进气流量后，根据已标定好的扭矩模型函数，计算点火角输出值。
采用上述技术方案，计算可变气门升程切换过程发动机气缸内的进气流量，并根据标定的扭矩模型函数计算点火角输出值，还根据当量空燃比计算气缸内的喷油量，能够在可变气门升程切换过程中精准控制缸内喷油量、点火正时和点火角；从而使气缸内油气混合比在当量空燃比附近，改善发动机燃烧和排放，保证发动机扭矩输出平顺性，提升整车驾驶性。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的两阶段可变气门升程控制方法，步骤S1包括：
S11：在发动机转速和发动机负荷范围内，均匀间隔选取多个特定工况点；
S12：针对每个特定工况点，控制发动机的进气凸轮轴在低升程状态工作，并通过对控制参数进行优化，得到低升程状态下每个特定工况点的最佳参数值；
S13：针对每个特定工况点，控制进气凸轮轴在高升程状态工作，并通过对控制参数进行优化，得到高升程状态下每个特定工况点的最佳参数值；
S14：针对每个特定工况点，比较低升程状态和高升程状态下的最佳参数值，选取最优的最佳参数值对应的升程状态为每个特定工况点的应用升程；
S15：根据每个特定工况点对应的应用升程，拟合每个工况点对应的升程状态，确定可变气门升程的切换边界和升程应用区域；其中，
控制参数包括进气正时、排气正时、喷油相位、点火提前角和空燃比中的一种或多种，最佳参数值为最小油耗值、最小排放值和最佳燃烧水平中的一种。
采用上述技术方案，以油耗、排放值或燃烧水平为优化目标标定高低升程应用区域和切换边界，能够基于经济性控制高低升程切换。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的两阶段可变气门升程控制方法，运行工况参数还包括发动机出水温度，步骤S3中可变气门升程的切换条件还包括：发动机出水温度大于或等于切换温度阈值。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的两阶段可变气门升程控制方法，运行工况参数还包括发动机曲轴和凸轮信号值，步骤S4中执行可变气门升程切换步骤包括：执行模块根据发动机转速、发动机曲轴和凸轮信号值计算气缸的切换窗口，并判断切换窗口是否满足指定条件，当满足时，进行可变气门升程切换；其中，切换信息包括气缸切换次序以及切换完成指令。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的两阶段可变气门升程控制方法，步骤S5中计算可变气门升程切换过程中发动机的每个气缸内的进气流量的方法包括：
根据低升程状态下每个特定工况点对应的控制参数，拟合低升程最优控制参数图；
根据低升程最优控制参数图，采集低升程状态下发动机的万有特性数据，拟合低升程状态下发动机进气流量与排气正时、进气正时、发动机转速、进气歧管压力、排气背压、进气歧管温度、排气温度的函数关系；
根据高升程状态下每个特定工况点对应的控制参数，拟合高升程最优控制参数图；
根据高升程最优控制参数图，采集高升程状态下发动机的万有特性数据，拟合高升程状态下发动机进气流量与排气正时、进气正时、发动机转速、进气歧管压力、排气背压、进气歧管温度、排气温度的函数关系；
根据当前可变气门升程所处的升程状态，选择升程状态对应的函数关系计算进气流量。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的两阶段可变气门升程控制方法，步骤S7中扭矩模型函数的标定方法包括：
针对每个特定工况点，控制进气凸轮轴在低升程状态工作，根据低升程最优控制参数图进行参数控制，控制的参数包括进气正时、排气正时、喷油正时和喷射压力；
针对每个特定工况点，固定节气门开度不变，按照固定步长间隔从最小点火角到最大点火角对进气点火角扫描，得到低升程状态下每个特定工况点的点火角扫描数据；
基于低升程状态下的点火角扫描数据进行扭矩模型拟合，拟合发动机扭矩与进气流量、发动机转速、点火角和空燃比之间函数模型关系，得到低升程状态下的扭矩模型函数；
针对每个特定工况点，控制进气凸轮轴于高升程状态工作，根据高升程最优控制参数图进行参数控制，控制的参数包括进气正时、排气正时、喷油正时和喷射压力；
针对每个特定工况点，固定节气门开度不变，按照固定步长间隔从最小点火角到最大点火角对进气点火角扫描，得到高升程状态下每个特定工况点的点火角扫描数据；
基于高升程状态下的点火角扫描数据进行扭矩模型拟合，拟合发动机扭矩与进气流量、发动机转速、点火角和空燃比之间函数模型关系，得到高升程状态下的扭矩模型函数。
本发明还公开了一种两阶段可变气门升程控制系统，用于执行本发明的两阶段可变气门升程控制方法，两阶段可变气门升程控制系统包括：工况采集装置，控制装置。
工况采集装置用于采集发动机的运行工况参数；运行工况参数包括发动机转速、发动机负荷。
控制装置包括：获取单元，与工况采集装置连接，用于获取工况采集装置传输的运行工况参数；判断单元，与获取单元连接，根据运行工况参数判断是否满足可变气门升程的切换条件；标定单元，包括：第一标定单元，用于标定可变气门升程的切换边界和升程应用区域；第二标定单元，计算可变气门升程切换过程中发动机的每个气缸内的进气流量；第三标定单元，标定扭矩模型函数。
控制单元包括：控制模块，分别与判断单元和标定单元连接，接收判断单元传输的判断结果和运行工况参数，并在判断结果为满足时，产生切换指令；执行模块，与控制模块连接，接收控制模块传输的切换指令和运行工况参数，并根据运行工况参数执行可变气门升程切换步骤；气路模块，与控制模块和执行模块连接，获取执行模块传输的切换信息后计算可变气门升程切换过程中发动机的每个气缸内的进气流量；喷油模块，与控制模块和气路模块连接，获取气路模块传输的进气流量后，根据当量空燃比计算可变气门升程切换过程中每个气缸内的喷油量；点火模块，与控制模块和气路模块连接，获取气路模块传输的进气流量后，根据已标定好的扭矩模型函数，计算点火角输出值。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的两阶段可变气门升程控制系统，第一标定单元包括：选取模块，第一扫描模块，第一拟合模块。
选取模块用于在发动机转速和发动机负荷范围内，选取多个特定工况点。
第一扫描模块设置成：针对每个特定工况点，控制发动机的进气凸轮轴在高升程状态或低升程状态工作，并通过对控制参数进行优化，得到高升程状态或低升程状态下每个特定工况点的最佳参数值；比较低升程状态和高升程状态下的最佳参数值，选取最优的最佳参数值对应的升程状态为每个特定工况点的应用升程。
第一拟合模块设置成：根据每个特定工况点对应的应用升程，拟合万有特性中每个工况点对应的升程状态，确定可变气门升程的切换边界和升程应用区域。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的可变气门升程控制系统，第二标定单元包括：第二拟合模块，第三拟合模块。
第二拟合模块设置成：根据低升程状态下或高升程状态下每个特定工况点对应的控制参数，拟合低升程最优控制参数图或高升程最优控制参数图；
第三拟合模块设置成：根据低升程最优控制参数图或高升程最优控制参数图；采集低升程状态下或高升程状态下发动机的万有特性数据，拟合低升程状态下或高升程状态下发动机进气流量与排气正时、进气正时、发动机转速、进气歧管压力、排气背压、进气歧管温度、排气温度的函数关系。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的两阶段可变气门升程控制系统，第三标定单元包括：第二扫描模块，第四拟合模块。
第二扫描模块设置成：针对每个特定工况点，控制进气凸轮轴在低升程状态或高升程状态工作，根据低升程最优控制参数图或高升程升程最优控制参数图进行参数控制，控制的参数包括进气正时、排气正时、喷油正时角和喷射压力；针对每个特定工况点，固定节气门开度不变，按照固定步长间隔从最小点火角到最大点火角对进气点火角扫描，得到低升程状态下或高升程状态下每个特定工况点的点火角扫描数据。
第四拟合模块设置成：基于低升程状态下或高升程状态下的点火角扫描数据进行扭矩模型拟合，拟合发动机扭矩与进气流量、发动机转速、点火角和空燃比之间函数模型关系，得到低升程状态下或高升程状态下的扭矩模型函数。
根据本发明的另一具体实施方式，本发明的实施方式公开的可变气门升程控制系统，控制装置为汽车电子控制单元ECU。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种两阶段可变气门升程控制方法及系统，该方法计算VVL切换过程进气流量，以精准控制缸内喷油量，控制缸内油气混合比在当量空燃比附近，从而改善发动机燃烧和排放，同步匹配以控制VVL切换过程点火角和点火正时，保证发动机扭矩输出平顺性，提升整车驾驶性。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的两阶段可变气门升程控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例1提供的两阶段可变气门升程控制方法中标定VVL切换边界和高低升程应用区域的流程示意图；
图3为本发明实施例1提供的两阶段可变气门升程控制方法获得的VVL切换边界和升程应用区域的示意图；
图4为本发明实施例1提供的两阶段可变气门升程控制方法中判断是否满足VVL切换条件步骤的流程示意图；
图5为本发明实施例1提供的两阶段可变气门升程控制方法中计算可变气门升程切换过程中发动机的每个气缸内的进气流量的流程示意图；
图6为本发明实施例1提供的两阶段可变气门升程控制方法获得的低升程状态下发动机实测进气流量与发动机进气流量函数计算值对应关系图；
图7为本发明实施例1提供的两阶段可变气门升程控制方法获得的高升程状态下发动机实测进气流量与发动机进气流量函数计算值对应关系图；
图8为本发明实施例1提供的两阶段可变气门升程控制方法获得的扭矩模型函数的标定方法的流程示意图；
图9为本发明实施例1提供的两阶段可变气门升程控制方法获得的低升程状态下发动机实测扭矩与发动机扭矩模型函数计算值对应关系图；
图10为本发明实施例1提供的两阶段可变气门升程控制方法获得的高升程状态下发动机实测扭矩与发动机扭矩模型函数计算值对应关系图；
图11为采用和未采用本发明实施例1提供的两阶段可变气门升程控制方法VVL切换过程中实测空燃比对比图；
图12为采用和未采用本发明实施例1提供的两阶段可变气门升程控制方法发动机加速加载过程中发动机扭矩输出对比图；
图13为本发明实施例2提供的两阶段可变气门升程控制系统的结构框图。
附图标记说明：
100：工况采集装置；
200：控制装置；
210：获取单元；
220：判断单元；
230：标定单元；
231：第一标定单元；232：第二标定单元；233：第三标定单元；
240：控制单元；
241：控制模块；242：执行模块；243：气路模块；244：喷油模块；245：点火模块。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。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。
应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
本发明提供一种两阶段可变气门升程控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：标定可变气门升程的切换边界和升程应用区域；
具体地，选取多个特征工况点，对比多个特征工况点可变气门分别在在高升程和低升程状态下工作时发动机的运行参数，选取两种运行状态下对应运行参数较优的状态作为该工况下的应用升程，拟合每个工况点对应的升程状态，可变气门升程的升程(VVL)应用区域和切换边界。当然，也可以采用其他方式，只要能够标定可变气门升程(VVL)的切换边界和升程应用区域即可。
S2：获取发动机的运行工况参数；运行工况参数包括发动机转速、发动机负荷；
具体地，发动机的运行工况参数包括发动机转速、发动机负荷，还可以包括进气歧管压力和温度、发动机水箱出水温度(发动机出水温度)、VVL状态、进气正时和排气正时、发动机曲轴和凸轮信号值等。
S3：根据运行工况特别是发动机转速、发动机负荷参数，对应标定可变气门升程的切换边界和升程应用区域；判断是否满足可变气门升程的切换条件，其中，切换条件包括发动机转速和发动机负荷在切换边界；
若满足可变气门升程的切换条件，即至少发动机转速和发动机负荷在切换边界，则发出切换指令至执行模块，并传输发动机的运行工况参数至执行模块，进入步骤S4；具体地，在发动机加速加载或减速减载的过程中运行工况扫过VVL切换边界时，表明满足VVL的切换条件，发出切换指令。
若不满足VVL的切换条件，即发动机转速和发动机负荷不在切换边界，则继续判断是否满足VVL的切换条件。
S4：执行模块获取切换指令后，根据运行工况参数执行可变气门升程切换步骤，完成后将切换信息发送至气路模块；
具体地，获取切换指令后，执行模块根据发动机运行工况参数计算VVL各缸的切换次序，执行切换；并反馈VVL切换次序。
S5：气路模块获取切换信息后，计算可变气门升程切换过程中发动机的每个气缸内的进气流量，并将进气流量实时反馈传输至喷油模块和点火模块；
气路模块获取VVL各缸切换次序后，分缸计算缸内进气流量，其中，当车辆发动机从低升程切换到高升程时，缸内进气流量增加，当车辆发动机从高升程切换到低升程时，缸内进气流量减少。
S6：喷油模块获取进气流量后，根据当量空燃比计算可变气门升程切换过程中每个气缸内的喷油量；
具体地，VVL切换过程中，获取VVL切换过程各气缸升程状态和对应升程状态的进气流量。喷油模块根据获取的不同气缸的进气流量和当量空燃比计算每个气缸内的喷油量，控制缸内喷油量，以保证缸内油气混合按照当量空燃比混合。
VVL切换过程中，缸内新鲜空气充量会发生突变，喷油模块获取VVL切换过程中的进气流量后，需要按照进气流量变化梯度，同步增加VVL切换缸的喷油量，使缸内油气混合按照理论空燃比进行混合，确保缸内油气混合燃烧充分，降低缸内排放产物。
S7：点火模块获取进气流量后，根据已标定好的扭矩模型函数，计算点火角输出值。
当VVL从低升程状态切换到高升程状态时，气缸内新鲜空气充量突增，如果按照最佳燃烧效率控制点火角输出值，点火角处于最佳点火角位置，会导致扭矩突然增加，导致扭矩突变，影响驾驶平顺性。因此在VVL切换过程中，点火模块获取缸内进气流量，点火模块结合事先标定好的扭矩模型函数，根据其中点火角与扭矩输出效率的关系，计算点火角输出值；通过推迟点火角弥补VVL切换过程气路增加带来的扭矩突变，保证VVL切换过程扭矩平顺性，从而提升整车驾驶性能。
采用上述技术方案，事先标定好升程应用区域和切换边界，当车辆处于加速加载或者减速减载过程中运行工况扫过VVL切换边界触发VVL切换时，通过气路模块计算VVL切换过程气缸内进气流量，同步结合VVL切换次序和进气流量，分气缸计算气缸内喷油量，并根据标定的扭矩模型函数计算点火角输出值，保证在VVL切换过程中，精准控制缸内喷油量、点火正时和点火角，改善VVL切换过程中空燃比波动和发动机异常燃烧现象，同时改善整车发动机扭矩输出平顺性，提升整车驾驶性能。
根据本发明的另一具体实施方式，如图2所示，步骤S1标定VVL切换边界和高低升程应用区域的步骤包括：
S11：在发动机转速和发动机负荷范围内，均匀间隔选取多个特定工况点；
具体地，特定工况点可以根据发动机的实际运行性能选取，这些特定工况点根据发动机转速和承载负荷间隔均匀分布在发动机Map(图)中。
S12：针对每个特定工况点，控制发动机的进气凸轮轴在低升程状态工作，并通过对控制参数进行优化，得到低升程状态下每个特定工况点的最佳参数值.
S13：针对每个特定工况点，控制进气凸轮轴在高升程状态工作，并通过对控制参数进行优化，得到高升程状态下每个特定工况点的最佳参数值。
S14：针对每个特定工况点，比较低升程状态和高升程状态下的最佳参数值，选取最优的最佳参数值对应的升程状态为每个特定工况点的应用升程。
S15：根据每个特定工况点对应的应用升程，拟合每个工况点对应的升程状态，确定VVL的切换边界和升程应用区域。
其中，控制参数包括进气正时、排气正时、喷油相位、点火提前角和空燃比中的一种或多种，除了这些参数外，控制参数还可以包括其他控制参数。最佳参数值为最小油耗值、最小排放值和最佳燃烧水平中的一种。
下面以控制参数包括进气正时、排气正时、喷油相位和点火角为例，对控制参数调整优化的过程做具体介绍：
当控制进气凸轮轴于低升程状态工作时，分别固定轨压和喷油时刻处于对应的特定值，具体例如在中小负荷工况下，将点火角控制在CA50等于6-8CA，在大负荷工况下，将点火角控制在爆震边界，对进气可变正时(variable value Timing，VVT)和排气VVT进行全面扫描，寻找油耗最低的进气VVT和排气VVT，将其分别设置为优化进气正时和排气正时；固定设置为优化进气正时和排气正时，设置不同的轨压进行喷油时刻的扫描，选取油耗和排放值最低的轨压和喷油时刻，将其设置为优化喷油参数。最终确认特定工况点在低升程状态下的最低油耗和最低排放。
相类似地，当控制进气凸轮轴在高升程状态工作时，通过上述方式分别对进气正时、排气正时、喷油参数进行扫描，以确定特定工况点在高升程状态下的最低油耗和最低排放。
在上述扫描过程中，中小负荷工况下的空燃比Lambda＝1，大负荷工况下的空燃比Lambda根据发动机排气温度进行控制。
最后将低升程状态下的最低油耗与高升程状态下的最低油耗分别进行对比，若低升程状态下的最低油耗低于高升程状态下的最低油耗，则确定该特定工况点采用低升程，反之，若高升程状态下的最低油耗低于低升程状态下的最低油耗，则确定该特定工况点采用高升程，明确发动机低升程和高升程应用区域和切换边界，根据每个特定工况点对应的应用升程，拟合万有特性中每个工况点对应的升程状态，确定万有特性高低升程应用区域和切换边界。图3为本发明实验获得的VVL切换边界和升程应用区域的示意图，其中区域A为低升程应用区域，区域B为高升程应用区域，虚线为切换边界。
采用上述技术方案，以油耗、排放值或燃烧水平为优化目标标定高低升程应用区域和切换边界，能够基于经济性控制高低升程切换。
根据本发明的另一具体实施方式，运行工况参数还包括发动机出水温度，步骤S3中可变气门升程的切换条件还包括：发动机出水温度大于或等于切换温度阈值。
由于在VVL切换过程中，切换电磁阀在不同温度下的电磁力和切换过程阻力有差异，因此，需要根据电磁阀不同温度下电磁力和切换阻力特性，选择电磁阀合适的温度工作区间以保证VVL切换成功，即发动机出水温度在切换温度阈值以上。在一些实施例中，根据电磁阀应用特性选择切换温度阈值为-10℃，当发动机出水温度低于-10℃禁止VVL切换，当发动机出水温度大于或等于-10℃准许VVL切换。具体地，如图4所示，步骤S3中判断是否满足VVL切换条件步骤包括：
S31：车辆发动机瞬态运行时，实时采集发动机转速和发动机负荷，根据发动机升程应用区域Map(图)得到目前应用升程状态，当发动机运行工况扫过VVL切换边界时，发出true值，否则发出false值。
S32：实时采集发动机出水温度与VVL切换温度阈值进行对比，如果发动机出水温度大于或等于VVL切换温度阈值时，发出true值，否则发出false值。
S33：根据S31和S32发出的数据进行与运算，当S31与S32的都发出true值时，发出VVL切换指令给执行模块，只要其中有false值时，VVL不发出切换指令。
根据本发明的另一具体实施方式，运行工况参数还包括发动机曲轴和凸轮信号值，步骤S4中执行可变气门升程切换步骤包括：执行模块根据发动机转速、发动机曲轴和凸轮信号值计算气缸的切换窗口，并判断切换窗口是否满足指定条件，当满足时，进行可变气门升程切换；其中，切换信息包括气缸切换次序以及切换完成指令。
根据本发明的另一具体实施方式，如图5所示，步骤S5中计算可变气门升程切换过程中发动机的每个气缸内的进气流量的方法包括：
S51：在发动机转速范围内以及发动机负荷范围内选取多个特定工况点；具体地，特定工况点可以根据发动机的实际运行性能选取，这些特定工况点根据发动机转速和承载负荷间隔均匀分布在发动机Map(图)中。
S52：针对每个特定工况点，控制发动机的进气凸轮轴在低升程状态工作，并通过对控制参数进行优化，得到低升程状态下每个特定工况点的最小油耗值。
S53：根据低升程状态下每个特定工况点对应的控制参数，拟合低升程最优控制参数图。
S54：根据低升程最优控制参数图，采集低升程状态下发动机的万有特性数据，通过matlab等软件拟合低升程状态下发动机进气流量(mair)与排气正时(Ex)、进气正时(In)、发动机转速(n)、进气歧管压力(Pi)、排气背压(Pe)、进气歧管温度(Ti)、排气温度(Te)的函数关系：mair＝f(Ex,In,n,Pi,Pe,Ti,Te)，低升程状态下进气流量具体函数如下所示：
mair＝195.9+35.4Ex+32.1In+56.3n+151.1Pi+5.7Ti+10.8Ex*In+35.1Ex*n+46.2Ex*Pi-12.7Ex*Ti-28.8Ex*Te+55.2In*n+28.9In*Pi-12.7In*Pe-7.0In*Ti-44.9In*Te-19.9*n2+195.7n*Pi-168.6n*Pe+18.7n*Ti+86.9Pi 2-190Pi*Pe-81.8Pi*Pe-81.8Pi*Te+70.7Pe 2+12.6Pe*Ti+106.7Pe*Te-17.6。
拟合函数曲线R2＝99.02，大于96％，也就是拟合出来的函数对发动机进气流量有充足的置信度和解释能力，图6是低升程状态下发动机实测进气流量与发动机进气流量函数计算值(预测进气流量)对应关系图，其中图中圆点表示实测进气流量与预测进气流量结果对应的数据，叉表示偶尔发生的实测进气流量与预测进气流量结果具有偏差的数据；删除偏差的数据，根据对应的数据拟合的直线可以看出实测进气流量与函数计算进气流量(预测进气流量)呈线性一一对应关系，说明低升程状态下函数计算流量与实测进气流量一致。
S55：针对每个特定工况点，控制发动机的进气凸轮轴在高升程状态工作，并通过对控制参数进行优化，得到高升程状态下每个特定工况点的最小油耗值。
S56：根据高升程状态下每个特定工况点对应的控制参数，拟合高升程最优控制参数图。
S57：根据高升程最优控制参数图，采集高升程状态下发动机的万有特性数据，通过matlab等软件拟合高升程状态下发动机进气流量(mair)与排气正时(Ex)、进气正时(In)、发动机转速(n)、进气歧管压力(Pi)、排气背压(Pe)、进气歧管温度(Ti)、排气温度(Te)的函数关系：mair＝f(Ex,In,n,Pi,Pe,Ti,Te)，高升程状态下进气流量具体函数如下所示：
mair＝264.8+10.1Ex+24.7In+57.1n+183.1Pi+71.05Pe-37.2Ti+23.3Ex*Pi+5.4Ex*Te+44.5In*n-50.1In*Pi-26.9In*Pe-49.1In*Te-9.6n2+223.0n*Pi-175.8n*Pe+20.8n*Ti-72.4n*Te-56.2Pi*Pe-118.9Pi*Te+66.8Pe 2-42.3Pe*Ti+102.8Pe*Te+16.7Ti 2+74.7Te 2。
拟合函数曲线R2＝99.52，大于96％，也就是拟合出来的函数对发动机进气流量有充足的置信度和解释能力，图7是高升程状态下发动机实测进气流量与发动机进气流量函数计算值对(预测进气流量)对应关系图，其中图中圆点表示实测进气流量与预测进气流量结果对应的数据，叉表示偶尔发生的实测进气流量与预测进气流量结果具有偏差的数据；删除偏差的数据，根据对应的数据拟合的直线可以看出实测进气流量与函数计算进气流量(预测进气流量)呈线性一一对应关系，说明高升程状态下函数计算流量与实测进气流量一致。
S58：当车辆发动机运行到VVL切换边界时，气路模块接收到VVL切换信息后，根据当前可变气门升程所处的升程状态，选择升程状态对应的进气流量函数计算进气流量，基于实时采集到的排气正时(Ex)、进气正时(In)、发动机转速(n)、进气歧管压力(Pi)、排气背压(Pe)、进气歧管温度(Ti)、排气温度(Te)数值代入对应升程状态函数计算实时进气流量，将实时计算的进气流量反馈给喷油模块和点火模块。
需要说明的是，步骤S52和步骤S55中提及的控制参数可以包括以下任意一种或多种参数：进气正时、排气正时、喷油相位、点火提前角和空燃比等。控制参数调整优化的过程参考标定VVL切换边界和高低升程应用区域的步骤。
根据本发明的另一具体实施方式，如图8所示，步骤S7中扭矩模型函数的标定方法包括：
S71：在发动机转速范围内以及发动机负荷范围内选取多个特定工况点；特定工况点可以根据发动机的实际运行性能选取，这些工况点根据发动机转速和承载负荷间隔均匀分布在发动机Map(图)中。
S72：针对每个特定工况点，控制进气凸轮轴在低升程状态工作，根据步骤S5中获得的低升程最优控制参数图进行参数控制，控制的参数包括进气正时、排气正时、喷油正时和喷射压力等。
S73：针对每个特定工况点，固定节气门开度不变，按照固定步长间隔如3CA从最小点火角到最大点火角对进气点火角扫描，得到低升程状态下每个特定工况点的点火角扫描数据。
其中，所谓最小点火角是指点火角减小到发动机THC排放超过10000ppm时定义为该工况下最小点火角，所谓最大点火角是指点火角增加到发动机扭矩达到最大值或者燃烧爆震边界，点火角扫描过程中，当发动机排温在限制范围之内时，空燃比按照理论空燃比控制，如果排温超限，通过空燃比加浓控制排温，扫描各个工况点点火角，得到低升程下各工况点火角扫描数据。
S74：基于低升程状态下的点火角扫描数据进行扭矩模型拟合，通过matlab等软件拟合发动机扭矩(Ttq)与进气流量(mair)、发动机转速(n)、点火角(s)和空燃比(l)之间函数模型关系：Ttq＝f(mair，n，s，l)，得到低升程状态下的扭矩模型函数如下所示：
Figure BDA0003345167300000151
拟合函数曲线R2＝99.72，大于96％，也就是拟合出来的扭矩模型函数对发动机扭矩有充足的置信度和解释能力，图9是低升程状态下发动机实测扭矩与发动机扭矩模型函数计算值(预测扭矩)对应关系图，其中图中圆点表示实测扭矩与预测扭矩结果对应的数据，叉表示偶尔发生的实测扭矩与预测扭矩结果具有偏差的数据；删除偏差的数据，根据对应的数据拟合的直线可以看出实测扭矩与模型扭矩(预测扭矩)呈线性一一对应关系，说明低升程状态下模型扭矩与实测扭矩一致。
S75：针对每个特定工况点，控制进气凸轮轴于高升程状态工作，根据步骤S5中获得的高升程最优控制参数图进行参数控制，控制的参数包括进气正时、排气正时、喷油正时和喷射压力等。
S76：针对每个特定工况点，固定节气门开度不变，按照固定步长如3CA间隔从最小点火角到最大点火角对进气点火角扫描，得到高升程状态下每个特定工况点的点火角扫描数据；具体参数定义及控制参照S73。
S77：基于高升程状态下的点火角扫描数据进行扭矩模型拟合，通过matlab等软件拟合发动机扭矩(Ttq)与进气流量(mair)、发动机转速(n)、点火角(s)和空燃比(l)之间函数模型关系：Ttq＝f(mair，n，s，l)，得到高升程状态下的扭矩模型函数如下所示：
Figure BDA0003345167300000152
Figure BDA0003345167300000161
拟合函数曲线R2＝99.9，大于96％，也就是拟合出来的模型函数对发动机扭矩有充足的置信度和解释能力，图10是高升程状态下发动机实测扭矩与发动机扭矩模型函数计算值对应关系图，其中图中圆点表示实测扭矩与预测扭矩结果对应的数据，叉表示偶尔发生的实测扭矩与预测扭矩结果具有偏差的数据；删除偏差的数据，根据对应的数据拟合的直线可以看出实测扭矩与模型扭矩(预测扭矩)呈线性一一对应关系，说明高升程状态下模型扭矩与实测扭矩一致。
获得上述扭矩模型函数后，在VVL切换过程中，点火模块获取各气缸升程状态和进气流量，计算点火角输出值；扭矩模型获取VVL切换状态、瞬态进气流量、转速、空燃比值和点火角输出值计算VVL切换过程实际扭矩突变值，通过推迟点火角弥补VVL切换过程气路增加带来扭矩突变，保证VVL切换过程扭矩平顺。
本发明提供的两阶段可变气门升程控制方法，该方法计算VVL切换过程进气流量精准控制气缸内喷油量，控制气缸内油气混合比在当量空燃比附近，从而改善发动机燃烧和排放，同步匹配根据扭矩模型的扭矩变化梯度计算点火角输出值，在VVL切换过程精准控制点火角和点火正时，保证发动机扭矩输出平顺性，提升整车驾驶性。
如图11为采用和未采用本发明的两阶段可变气门升程控制方法VVL切换过程中实测空燃比对比图，未采用本发明控制方法(即VVL切换策略植入前(F026))空燃比波动超过5％的限制，采用本发明控制方法(即VVL切换策略植入后(E012))空燃比波动明显减少，空燃比波动限制控制在5％内，有利于改善车辆发动机燃烧和排放。如图12为采用和未采用本发明的两阶段可变气门升程控制方法发动机加速加载过程中发动机扭矩输出对比图，未采用本发明控制方法(即VVL切换策略植入前(F026))VVL切换过程扭矩会出现突变，扭矩不平顺，影响驾驶性，采用本发明控制方法(即VVL切换策略植入后(E012))车辆加速加载过程中扭矩平顺性明显改善，有利于改善整车驾驶品质。
实施例2
本发明还公开了一种两阶段可变气门升程控制系统，用于执行实施例1的两阶段可变气门升程控制方法，如图13所示，两阶段可变气门升程控制系统包括：工况采集装置100、控制装置200。
工况采集装置100用于采集发动机的运行工况参数；运行工况参数包括发动机转速、发动机负荷；工况采集装置100具体可以包括设置在车身及发动机周围的转速传感器、油门位置传感器、压力和温度传感器等，采集发动机转速、发动机负荷，以及VVL升程状态、发动机出水温度、进气正时、排气正时、进气歧管压力、排气歧管压力和温度等工况参数。
控制装置200，包括：
获取单元210，与工况采集装置100连接，用于获取工况采集装置传输的运行工况参数；
判断单元220，与获取单元210连接，根据运行工况参数判断是否满足可变气门升程的切换条件；
标定单元230，包括：第一标定单元231，用于标定可变气门升程的切换边界和升程应用区域；第二标定单元232，计算可变气门升程切换过程中发动机的每个气缸内的进气流量；第三标定单元233，标定扭矩模型函数；
控制单元240，包括：
控制模块241，分别与判断单元220和标定单元230连接，接收判断单元220传输的判断结果和运行工况参数，并在判断结果为满足时，产生切换指令；
执行模块242，与控制模块241连接，接收控制模块241传输的切换指令和运行工况参数，并根据运行工况参数执行可变气门升程切换步骤；
气路模块243，与控制模块241和执行模块242连接，获取执行模块242传输的切换信息后计算可变气门升程切换过程中发动机的每个气缸内的进气流量；
喷油模块244，与控制模块241和气路模块243连接，获取气路模块243传输的进气流量后，根据当量空燃比计算可变气门升程切换过程中每个气缸内的喷油量；
点火模块245，与控制模块241和气路模块243连接，获取气路模块243传输的进气流量后，根据已标定好的扭矩模型函数，计算点火角输出值。
具体地，控制装置200可以为单独的控制器，也可以集成于汽车电子控制单元(ECU)，具有信号传输功能、数据储存功能，储存有预设程序，并具有根据预设程序进行计算的计算功能。
根据本发明的另一具体实施方式，第一标定单元包括：选取模块、第一扫描模块、第一拟合模块。
选取模块用于在发动机转速和发动机负荷范围内，选取多个特定工况点。
第一扫描模块设置成：针对每个特定工况点，控制发动机的进气凸轮轴在高升程状态或低升程状态工作，并通过对控制参数进行优化，得到高升程状态或低升程状态下每个特定工况点的油耗、排放和燃烧等中的一个的最佳参数值；针对每个特定工况点，比较低升程状态和高升程状态下的最佳参数值，选取最优的最佳参数值对应的升程状态为每个特定工况点的应用升程。
第一拟合模块设置成：根据每个特定工况点对应的应用升程，拟合万有特性中每个工况点对应的升程状态，确定可变气门升程的切换边界和升程应用区域。
根据本发明的另一具体实施方式，第二标定单元包括：第二拟合模块、第三拟合模块。
第二拟合模块设置成：根据低升程状态下或高升程状态下每个特定工况点对应的控制参数，拟合Map(图)中每个工况点对应的控制参数，得到低升程最优控制参数图或高升程最优控制参数图。
第三拟合模块设置成：根据低升程最优控制参数图或高升程最优控制参数图；采集低升程状态下或高升程状态下发动机的万有特性数据，通过matlab软件等拟合低升程状态下或高升程状态下发动机进气流量与排气正时、进气正时、发动机转速、进气歧管压力、排气背压、进气歧管温度、排气温度的函数关系。
根据本发明的另一具体实施方式，第三标定单元包括：第二扫描模块、第四拟合模块。
第二扫描模块设置成：针对每个特定工况点，控制进气凸轮轴在低升程状态或高升程状态工作，根据低升程最优控制参数图或高升程升程最优控制参数图进行参数控制，控制的参数包括进气正时、排气正时、喷油正时角和喷射压力等。
针对每个特定工况点，固定节气门开度不变，按照固定步长间隔从最小点火角到最大点火角对进气点火角扫描，得到低升程状态下或高升程状态下每个特定工况点的点火角扫描数据。
第四拟合模块设置成：基于低升程状态下或高升程状态下的点火角扫描数据进行扭矩模型拟合，拟合发动机扭矩与进气流量、发动机转速、点火角和空燃比之间函数模型关系，得到低升程状态下或高升程状态下的扭矩模型函数。
具体扫描步骤已在实施例1中说明，在此不再赘述。
根据本发明的另一具体实施方式，控制装置为汽车电子控制单元ECU。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种两阶段可变气门升程控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：标定可变气门升程的切换边界和升程应用区域；
S2：获取发动机的运行工况参数；所述运行工况参数包括发动机转速、发动机负荷；
S3：根据所述运行工况参数判断是否满足所述可变气门升程的切换条件，其中，所述切换条件包括所述发动机转速和所述发动机负荷在所述切换边界；
若满足，发出切换指令至执行模块，并传输所述运行工况参数至所述执行模块，进入步骤S4；
若不满足，则继续判断是否满足所述可变气门升程的切换条件；
S4：所述执行模块获取所述切换指令后，根据所述运行工况参数执行所述可变气门升程切换步骤，完成后将切换信息发至气路模块；
S5：所述气路模块获取所述切换信息后，计算所述可变气门升程切换过程中所述发动机的每个气缸内的进气流量，并将所述进气流量传输至喷油模块和点火模块；
S6：所述喷油模块获取所述进气流量后，根据当量空燃比计算所述可变气门升程切换过程中每个所述气缸内的喷油量；
S7：所述点火模块获取所述进气流量后，根据已标定好的扭矩模型函数，计算点火角输出值。
2.根据权利要求1所述的两阶段可变气门升程控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S11：在所述发动机转速和发动机负荷范围内，均匀间隔选取多个特定工况点；
S12：针对每个所述特定工况点，控制所述发动机的进气凸轮轴在低升程状态工作，并通过对控制参数进行优化，得到所述低升程状态下每个所述特定工况点的最佳参数值；
S13：针对每个所述特定工况点，控制所述进气凸轮轴在高升程状态工作，并通过对所述控制参数进行优化，得到所述高升程状态下每个所述特定工况点的最佳参数值；
S14：针对每个所述特定工况点，比较所述低升程状态和所述高升程状态下的所述最佳参数值，选取最优的所述最佳参数值对应的升程状态为每个所述特定工况点的应用升程；
S15：根据每个所述特定工况点对应的所述应用升程，拟合每个工况点对应的升程状态，确定可变气门升程的所述切换边界和所述升程应用区域；其中，
所述控制参数包括进气正时、排气正时、喷油相位、点火提前角和空燃比中的一种或多种，所述最佳参数值为最小油耗值、最小排放值和最佳燃烧水平中的一种。
3.根据权利要求1所述的两阶段可变气门升程控制方法，其特征在于，所述运行工况参数还包括发动机出水温度，所述步骤S3中所述可变气门升程的所述切换条件还包括：所述发动机出水温度大于或等于切换温度阈值。
4.根据权利要求1所述的两阶段可变气门升程控制方法，其特征在于，所述运行工况参数还包括发动机曲轴和凸轮信号值，所述步骤S4中执行所述可变气门升程切换步骤包括：
所述执行模块根据所述发动机转速、所述发动机曲轴和凸轮信号值计算所述气缸的切换窗口，并判断所述切换窗口是否满足指定条件，当满足时，进行所述可变气门升程切换；其中，
所述切换信息包括所述气缸切换次序以及切换完成指令。
5.根据权利要求2所述的两阶段可变气门升程控制方法，其特征在于，所述步骤S5中计算所述可变气门升程切换过程中所述发动机的每个所述气缸内的所述进气流量的方法包括：
根据所述低升程状态下每个所述特定工况点对应的所述控制参数，拟合低升程最优控制参数图；
根据所述低升程最优控制参数图，采集所述低升程状态下发动机的万有特性数据，拟合所述低升程状态下发动机进气流量与排气正时、进气正时、所述发动机转速、进气歧管压力、排气背压、进气歧管温度、排气温度的函数关系；
根据所述高升程状态下每个所述特定工况点对应的所述控制参数，拟合高升程最优控制参数图；
根据所述高升程最优控制参数图，采集所述高升程状态下发动机的万有特性数据，拟合所述高升程状态下发动机进气流量与所述排气正时、所述进气正时、所述发动机转速、所述进气歧管压力、所述排气背压、所述进气歧管温度、所述排气温度的函数关系；
根据当前所述可变气门升程所处的升程状态，选择所述升程状态对应的所述函数关系计算所述进气流量。
6.根据权利要求5所述的两阶段可变气门升程控制方法，其特征在于，所述步骤S7中所述扭矩模型函数的标定方法包括：
针对每个所述特定工况点，控制所述进气凸轮轴在所述低升程状态工作，根据所述低升程最优控制参数图进行参数控制，控制的所述参数包括所述进气正时、所述排气正时、喷油正时和喷射压力；
针对每个所述特定工况点，固定节气门开度不变，按照固定步长间隔从最小点火角到最大点火角对进气点火角扫描，得到所述低升程状态下每个所述特定工况点的点火角扫描数据；
基于所述低升程状态下的所述点火角扫描数据进行扭矩模型拟合，拟合发动机扭矩与所述进气流量、所述发动机转速、点火角和空燃比之间函数模型关系，得到所述低升程状态下的扭矩模型函数；
针对每个所述特定工况点，控制所述进气凸轮轴于所述高升程状态工作，根据所述高升程最优控制参数图进行参数控制，控制的所述参数包括所述进气正时、所述排气正时、喷油正时和喷射压力；
针对每个所述特定工况点，固定节气门开度不变，按照固定步长间隔从最小点火角到最大点火角对进气点火角扫描，得到所述高升程状态下每个所述特定工况点的点火角扫描数据；
基于所述高升程状态下的所述点火角扫描数据进行扭矩模型拟合，拟合发动机扭矩与所述进气流量、所述发动机转速、所述点火角和所述空燃比之间函数模型关系，得到所述高升程状态下的扭矩模型函数。
7.一种两阶段可变气门升程控制系统，其特征在于，用于执行权利要求1-6任一项所述的两阶段可变气门升程控制方法，所述两阶段可变气门升程控制系统包括：
工况采集装置，用于采集发动机的运行工况参数；所述运行工况参数包括发动机转速、发动机负荷；
控制装置，包括：
获取单元，与所述工况采集装置连接，用于获取所述工况采集装置传输的所述运行工况参数；
判断单元，与所述获取单元连接，根据所述运行工况参数判断是否满足所述可变气门升程的切换条件；
标定单元，包括：第一标定单元，用于标定可变气门升程的切换边界和升程应用区域；第二标定单元，计算所述可变气门升程切换过程中所述发动机的每个气缸内的进气流量；第三标定单元，标定扭矩模型函数；
控制单元，包括：
控制模块，分别与所述判断单元和所述标定单元连接，接收所述判断单元传输的判断结果和所述运行工况参数，并在所述判断结果为满足时，产生切换指令；
执行模块，与所述控制模块连接，接收所述控制模块传输的所述切换指令和所述运行工况参数，并根据所述运行工况参数执行所述可变气门升程切换步骤；
气路模块，与所述控制模块和所述执行模块连接，获取所述执行模块传输的切换信息后计算所述可变气门升程切换过程中所述发动机的每个气缸内的进气流量；
喷油模块，与所述控制模块和所述气路模块连接，获取所述气路模块传输的所述进气流量后，根据当量空燃比计算所述可变气门升程切换过程中每个所述气缸内的喷油量；
点火模块，与所述控制模块和所述气路模块连接，获取所述气路模块传输的所述进气流量后，根据已标定好的扭矩模型函数，计算点火角输出值。
8.根据权利要求7所述的两阶段可变气门升程控制系统，其特征在于，所述第一标定单元包括：
选取模块，所述选取模块用于在所述发动机转速和所述发动机负荷范围内，选取多个特定工况点；
第一扫描模块，所述第一扫描模块设置成：针对每个所述特定工况点，控制所述发动机的进气凸轮轴在高升程状态或低升程状态工作，并通过对控制参数进行优化，得到所述高升程状态或所述低升程状态下每个所述特定工况点的最佳参数值；比较所述低升程状态和所述高升程状态下的所述最佳参数值，选取最优的所述最佳参数值对应的升程状态为每个所述特定工况点的应用升程；
第一拟合模块，第一拟合模块设置成：根据每个所述特定工况点对应的所述应用升程，拟合万有特性中每个工况点对应的升程状态，确定可变气门升程的所述切换边界和所述升程应用区域。
9.根据权利要求8所述的两阶段可变气门升程控制系统，其特征在于，所述第二标定单元包括：
第二拟合模块，所述第二拟合模块设置成：根据所述低升程状态下或所述高升程状态下每个所述特定工况点对应的所述控制参数，拟合低升程最优控制参数图或高升程最优控制参数图；
第三拟合模块，所述第三拟合模块设置成：根据所述低升程最优控制参数图或高升程最优控制参数图；采集所述低升程状态下或所述高升程状态下发动机的万有特性数据，拟合所述低升程状态下或所述高升程状态下发动机进气流量与排气正时、进气正时、所述发动机转速、进气歧管压力、排气背压、进气歧管温度、排气温度的函数关系。
10.根据权利要求9所述的两阶段可变气门升程控制系统，其特征在于，所述第三标定单元包括：
第二扫描模块，所述第二扫描模块设置成：针对每个所述特定工况点，控制所述进气凸轮轴在所述低升程状态或所述高升程状态工作，根据所述低升程最优控制参数图或所述高升程最优控制参数图进行参数控制，控制的所述参数包括所述进气正时、所述排气正时、喷油正时角和喷射压力；
针对每个所述特定工况点，固定节气门开度不变，按照固定步长间隔从最小点火角到最大点火角对进气点火角扫描，得到所述低升程状态下或所述高升程状态下每个所述特定工况点的点火角扫描数据；
第四拟合模块，所述第四拟合模块设置成：基于所述低升程状态下或所述高升程状态下的所述点火角扫描数据进行扭矩模型拟合，拟合发动机扭矩与所述进气流量、所述发动机转速、点火角和空燃比之间函数模型关系，得到所述低升程状态下或所述高升程状态下的扭矩模型函数。
11.根据权利要求7-10任一项所述的两阶段可变气门升程控制系统，其特征在于，所述控制装置为ECU。
CN202111319805.9A 2021-11-09 2021-11-09 两阶段可变气门升程控制方法及系统 Active CN114033524B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111319805.9A CN114033524B (zh) 2021-11-09 2021-11-09 两阶段可变气门升程控制方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111319805.9A CN114033524B (zh) 2021-11-09 2021-11-09 两阶段可变气门升程控制方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114033524A true CN114033524A (zh) 2022-02-11
CN114033524B CN114033524B (zh) 2022-09-27

Family

ID=80143554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111319805.9A Active CN114033524B (zh) 2021-11-09 2021-11-09 两阶段可变气门升程控制方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114033524B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115013109A (zh) * 2022-06-16 2022-09-06 江铃汽车股份有限公司 一种发动机vvl执行器控制方法
FR3132933A1 (fr) * 2022-02-23 2023-08-25 Renault S.A.S Procédé de contrôle de la richesse du mélange carburé d’un moteur à combustion interne de véhicule automobile

Citations (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02305307A (ja) * 1989-05-18 1990-12-18 Honda Motor Co Ltd バルブ作動特性切換時のエンジントルク制御方法
JPH07166867A (ja) * 1993-12-17 1995-06-27 Mitsubishi Motors Corp 可変バルブ機構付き内燃機関
JPH07238817A (ja) * 1994-02-28 1995-09-12 Unisia Jecs Corp エンジンの可変バルブタイミング機構の切換制御装置
JPH0814073A (ja) * 1994-06-23 1996-01-16 Mazda Motor Corp 可変動弁機構を備えたエンジンの制御装置
JPH1113521A (ja) * 1997-06-24 1999-01-19 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
US6343578B1 (en) * 1999-09-08 2002-02-05 Dr. Ing. H.C.F. Porsche Ag Device and method for variable valve timing in an internal combustion engine
US20030159668A1 (en) * 2002-02-22 2003-08-28 Nissan Motor Co., Ltd. Internal combustion engine with variable valve control device
US20040173172A1 (en) * 2003-03-06 2004-09-09 Denso Corporation Control apparatus for an internal combustion engine
JP2004353611A (ja) * 2003-05-30 2004-12-16 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
JP2005171862A (ja) * 2003-12-10 2005-06-30 Denso Corp 内燃機関の制御装置
GB0707784D0 (en) * 2007-04-23 2007-05-30 Ford Global Tech Llc A System and method for adaptive control of variable vale lift tappet switching
JP2008223744A (ja) * 2007-03-16 2008-09-25 Hitachi Ltd 内燃機関の可変動弁装置
US20090099816A1 (en) * 2007-10-10 2009-04-16 Hiroshi Kuzuyama Failure diagnosis apparatus for homogeneous charge compression ignition engine
US20090101091A1 (en) * 2007-10-19 2009-04-23 Gm Global Technology Operations, Inc. Variable valve lift transition control methods and systems
JP2010007621A (ja) * 2008-06-30 2010-01-14 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の燃料噴射制御装置
US20110108001A1 (en) * 2009-11-12 2011-05-12 Hyundai Motor Company Compression ignition gasoline engine
US20110162602A1 (en) * 2010-01-05 2011-07-07 Gm Global Technology Operations, Inc. Variable valve lift control systems and methods
CN102877958A (zh) * 2011-07-13 2013-01-16 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于发动机以均质充气压燃点火和火花点火操作的方法和装置
JP2013221418A (ja) * 2012-04-13 2013-10-28 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法
US20140058650A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-27 GM Global Technology Operations LLC Valvetrain fault indication systems and methods using knock sensing
JP2015004324A (ja) * 2013-06-21 2015-01-08 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
US20150114375A1 (en) * 2013-10-24 2015-04-30 Hyundai Motor Company Method for controlling variable valve lift apparatus and variable valve lift system
KR20150058794A (ko) * 2013-11-21 2015-05-29 현대자동차주식회사 2단 가변 밸브 리프트 시스템의 밸브 리프트 전환 지연 판단 장치 및 제어 방법
US20170145927A1 (en) * 2015-11-24 2017-05-25 John R. Bucknell Two-step valvetrain preposition control strategy
US20170167400A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-15 Hyundai Motor Company Method for controlling of valve timing of continuous variable valve duration engine
KR101826705B1 (ko) * 2016-11-10 2018-03-22 현대오트론 주식회사 솔레노이드 밸브를 이용한 다단 가변 밸브 리프트 동작 진단 방법 및 시스템
CN111042955A (zh) * 2018-10-12 2020-04-21 联合汽车电子有限公司 发动机系统及燃烧方法
CN111980810A (zh) * 2019-05-21 2020-11-24 上海汽车集团股份有限公司 一种进气门升程控制方法和装置
CN113357029A (zh) * 2021-03-31 2021-09-07 联合汽车电子有限公司 用于两级式气门升程变化的发动机扭矩控制方法和可读存储介质

Patent Citations (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02305307A (ja) * 1989-05-18 1990-12-18 Honda Motor Co Ltd バルブ作動特性切換時のエンジントルク制御方法
JPH07166867A (ja) * 1993-12-17 1995-06-27 Mitsubishi Motors Corp 可変バルブ機構付き内燃機関
JPH07238817A (ja) * 1994-02-28 1995-09-12 Unisia Jecs Corp エンジンの可変バルブタイミング機構の切換制御装置
JPH0814073A (ja) * 1994-06-23 1996-01-16 Mazda Motor Corp 可変動弁機構を備えたエンジンの制御装置
JPH1113521A (ja) * 1997-06-24 1999-01-19 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
US6343578B1 (en) * 1999-09-08 2002-02-05 Dr. Ing. H.C.F. Porsche Ag Device and method for variable valve timing in an internal combustion engine
US20030159668A1 (en) * 2002-02-22 2003-08-28 Nissan Motor Co., Ltd. Internal combustion engine with variable valve control device
US20040173172A1 (en) * 2003-03-06 2004-09-09 Denso Corporation Control apparatus for an internal combustion engine
JP2004353611A (ja) * 2003-05-30 2004-12-16 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
JP2005171862A (ja) * 2003-12-10 2005-06-30 Denso Corp 内燃機関の制御装置
JP2008223744A (ja) * 2007-03-16 2008-09-25 Hitachi Ltd 内燃機関の可変動弁装置
GB0707784D0 (en) * 2007-04-23 2007-05-30 Ford Global Tech Llc A System and method for adaptive control of variable vale lift tappet switching
US20090099816A1 (en) * 2007-10-10 2009-04-16 Hiroshi Kuzuyama Failure diagnosis apparatus for homogeneous charge compression ignition engine
US20090101091A1 (en) * 2007-10-19 2009-04-23 Gm Global Technology Operations, Inc. Variable valve lift transition control methods and systems
JP2010007621A (ja) * 2008-06-30 2010-01-14 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の燃料噴射制御装置
US20110108001A1 (en) * 2009-11-12 2011-05-12 Hyundai Motor Company Compression ignition gasoline engine
US20110162602A1 (en) * 2010-01-05 2011-07-07 Gm Global Technology Operations, Inc. Variable valve lift control systems and methods
CN102877958A (zh) * 2011-07-13 2013-01-16 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于发动机以均质充气压燃点火和火花点火操作的方法和装置
JP2013221418A (ja) * 2012-04-13 2013-10-28 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法
US20140058650A1 (en) * 2012-08-21 2014-02-27 GM Global Technology Operations LLC Valvetrain fault indication systems and methods using knock sensing
JP2015004324A (ja) * 2013-06-21 2015-01-08 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
US20150114375A1 (en) * 2013-10-24 2015-04-30 Hyundai Motor Company Method for controlling variable valve lift apparatus and variable valve lift system
KR20150058794A (ko) * 2013-11-21 2015-05-29 현대자동차주식회사 2단 가변 밸브 리프트 시스템의 밸브 리프트 전환 지연 판단 장치 및 제어 방법
US20170145927A1 (en) * 2015-11-24 2017-05-25 John R. Bucknell Two-step valvetrain preposition control strategy
US20170167400A1 (en) * 2015-12-10 2017-06-15 Hyundai Motor Company Method for controlling of valve timing of continuous variable valve duration engine
KR101826705B1 (ko) * 2016-11-10 2018-03-22 현대오트론 주식회사 솔레노이드 밸브를 이용한 다단 가변 밸브 리프트 동작 진단 방법 및 시스템
CN111042955A (zh) * 2018-10-12 2020-04-21 联合汽车电子有限公司 发动机系统及燃烧方法
CN111980810A (zh) * 2019-05-21 2020-11-24 上海汽车集团股份有限公司 一种进气门升程控制方法和装置
CN113357029A (zh) * 2021-03-31 2021-09-07 联合汽车电子有限公司 用于两级式气门升程变化的发动机扭矩控制方法和可读存储介质

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张翔宇: "基于可变气门的内燃机低温燃烧小负荷控制策略研究", 《天津大学》 *
钟兵: "汽油机凸轮驱动式液压可变气门机构设计及其应用研究", 《吉林大学》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3132933A1 (fr) * 2022-02-23 2023-08-25 Renault S.A.S Procédé de contrôle de la richesse du mélange carburé d’un moteur à combustion interne de véhicule automobile
EP4234909A1 (fr) * 2022-02-23 2023-08-30 Renault s.a.s Procédé de contrôle de la richesse du mélange carburé d'un moteur à combustion interne de véhicule automobile
CN115013109A (zh) * 2022-06-16 2022-09-06 江铃汽车股份有限公司 一种发动机vvl执行器控制方法
CN115013109B (zh) * 2022-06-16 2023-12-01 江铃汽车股份有限公司 一种发动机vvl执行器控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114033524B (zh) 2022-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114033524B (zh) 两阶段可变气门升程控制方法及系统
US6718957B2 (en) Intelligent control to stabilize auto-ignition combustion without rapid pressure increase
EP0893596B1 (en) In-cylinder injection spark-ignition internal combustion engine
EP2806146B1 (en) Device for controlling internal combustion engine
US6367462B1 (en) Engine torque management method with high dilution EGR control
US7213569B2 (en) Valve characteristic estimation device and controller for internal combustion engine
US7848869B2 (en) Controller of internal combustion engine of compression ignition combustion type
CN102265014B (zh) 内燃机控制装置
US7377260B2 (en) Method and device for controlling an internal combustion engine
EP2602461B1 (en) Control system for internal combustion engine
US7082898B2 (en) Internal combustion engine of compression ignition type
US8276551B2 (en) HCCI combustion moding state control for fuel economy and seamless transitions
JP3843965B2 (ja) 内燃機関のバルブ特性制御装置
US8776762B2 (en) HCCI mode switching control system and method
US8322324B2 (en) System and method for controlling transient switching between HCCI mode and SI mode of an engine
US6848435B2 (en) Control system for compression ignition internal combustion engine
US8397490B2 (en) System and method for controlling a catalyst temperature in an HCCI combustion engine
EP2189647B1 (en) Boost pressure controller for internal combustion engine
CN115405430B (zh) 用于低温燃烧发动机中稳健富集运行的瞬态控制方法
EP1972768B1 (en) Control system and method for internal combustion engine
US20230103525A1 (en) Engine system and engine controlling method
US11802518B2 (en) Engine system and engine controlling method
JP4405956B2 (ja) 圧縮着火内燃機関の制御装置
US20230105260A1 (en) Engine system and engine controlling method
US20230108724A1 (en) Engine controlling method and engine system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20221222

Address after: Room 509, building 1, 563 Songtao Road, Pudong New Area, Shanghai, 201203

Patentee after: SAIC Motor Corp.,Ltd.

Patentee after: Shanghai automotive industry (Group) Co.,Ltd.

Address before: Room 509, building 1, 563 Songtao Road, Pudong New Area, Shanghai, 201203

Patentee before: SAIC Motor Corp.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right