CN114320515A - 一种vvt解锁控制方法、装置、vvt系统及计算机可读存储介质 - Google Patents

一种vvt解锁控制方法、装置、vvt系统及计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种VVT解锁控制方法，包括：若凸轮轴相位器的锁销处于锁止状态时，基于车辆的机油温度和机油压力确定OCV阀的初始占空比和目标占空比；控制OCV阀的占空比从初始占空比逐渐上升至目标占空比，使凸轮轴相位器在锁销解锁后再移动。

Description

一种VVT解锁控制方法、装置、VVT系统及计算机可读存储介质
技术领域
本发明用于汽车发动机设计技术领域，更具体涉及一种VVT解锁控制方法、装置、VVT系统及计算机可读存储介质。
背景技术
现代汽车发动机技术领域，增压直喷发动机机仍然为主流机型，随着日益严苛的排放、法规要求，VVT1已成为燃油发动机的标准配置。而缸内直喷燃烧技术由高压油泵4提供高压燃油进入燃烧室，并通过精确的电喷控制及喷嘴设计，使燃油雾化到最佳燃烧状态。当前汽油发动机上高压油泵压力一般≤350KPa,而随着技术提升，未来高压油泵的压力将达到500～1000 KPa。
如图1，在汽油机上，高压油泵通常布置在发动机凸轮轴盖6上，由凸轮轴3上的油泵凸轮32驱动高压油泵挺柱5，再由高压油泵挺柱5将油泵凸轮32的旋转运动转化为往复运动作用在高压油泵内部的柱塞上，实现高压油泵泵油并建立燃油压力，不同工况、发动机转速下，燃油压力不同，在凸轮轴转动方向上产生动态变化的正、负扭矩。而VVT布置在凸轮轴头部31，主要由定子11和转子12组成，定子和转子之间的空腔为油腔13，转子与凸轮轴头部连接，控制系统根据发动机运转参数，确定所需要的凸轮轴相位，通过发动机控制模块ECU输出0～100%区间的占空比信号给OCV阀2，OCV阀根据占空比信号确定开度，从而控制其与VVT油腔连通的油道14中机油流量以实现VVT油腔13油压变化，VVT在机油压力的驱动下解锁后发生转子和定子的相对转动，克服凸轮轴本身扭矩和高压油泵作用于凸轮轴上的扭矩，实现发动机相位的改变。
发动机运转过程中，由于高压油泵作用于凸轮轴上的扭矩、凸轮轴自身扭矩以及进入VVT油腔的机油压力在不同工况下是动态变化的，而VVT的整个解锁及工作过程完全依赖于油压，对油压的大小变化极度敏感，解锁瞬间的油压大小直接决定着VVT是否解锁成功，若解锁失败，则VVT无法进行调节，从而导致汽车故障灯亮，报VVT相位误差大等故障码，影响顾客使用体验，所以VVT的控制策略直接影响着VVT的功能实现。
现行常规的VVT控制策略，是直接给定一个VVT调节需要的目标占空比84，其值通常较大，导致OCV阀的开度较大，其缺点表现在高油压高扭矩的增压直喷机型中，若在一些如冬季低温环境、汽车急加速等特殊工况下，VVT入口瞬态油压可能达到常规稳定油压区间的约1～2倍，如图6，则进入VVT的 A腔131及锁销槽的瞬态油压过大，VVT解锁时刻同时受解锁油压F1、回位弹簧力F2和侧向摩擦阻力F3的作用，如图7，锁销在锁销槽中贴壁，同时VVT的A腔油压已经建立，转子开始转动，若其转动方向与摩擦阻力F3一致，则会加剧锁销侧向受力，从而锁销无法脱出锁销槽完成解锁。
发明内容
本发明的目的是提供一种VVT解锁控制方法、装置、VVT系统及计算机可读存储介质，以解决在高油压高扭矩的增压直喷机型中，特定工况下VVT解锁时刻进入VVT锁销槽的瞬态油压过大导致VVT解锁失败问题，使VVT实现全工况解锁。
本发明的技术方案为：
本发明提供了一种VVT解锁控制方法，包括：
若凸轮轴相位器的锁销处于锁止状态时，基于车辆的机油温度和机油压力确定OCV阀的初始占空比和目标占空比；
控制OCV阀的占空比从初始占空比逐渐上升至目标占空比，使凸轮轴相位器在锁销解锁后再移动。
优选地，控制OCV阀的占空比从初始占空比逐渐上升至目标占空比，使凸轮轴相位器在锁销解锁后再移动的步骤包括：
第一阶段：将OCV阀的占空比从初始占空比上升至第一目标占空比后保持第一预设时长，使凸轮轴相位器的VVT油腔内开始充油，且VVT油腔的机油油压保持在小于使凸轮轴相位器的转子相对于定子转动的压力；
第二阶段：再将OCV阀的占空比从第一目标占空比上升至第二目标占空比后保持第二预设时长，使凸轮轴相位器的VVT油腔内的机油进入锁销槽内以推动锁销解锁，且VVT油腔的机油油压保持在小于使凸轮轴相位器的转子相对于定子转动的压力；
第三阶段：将OCV阀的占空比在第三预设时长内从第二目标占空比逐渐上升至第三目标占空比，再将OCV阀的占空比从第三目标占空比上升至目标占空比，使得VVT油腔的机油油压大于使凸轮轴相位器的转子相对于定子转动的压力；
所述第一目标占空比、所述第二目标占空比、所述第三目标占空比均小于所述目标占空比。
优选地，控制OCV阀的占空比从初始占空比逐渐上升至目标占空比，使凸轮轴相位器在锁销解锁后再移动的步骤包括：
第一阶段：将OCV阀的占空比从初始占空比上升至第一目标占空比后保持第一预设时长，使凸轮轴相位器的VVT油腔内开始充油，且VVT油腔的机油油压保持在小于使凸轮轴相位器的转子相对于定子转动的压力；
再 N次循环执行第二阶段：将OCV阀的占空比从第一目标占空比上升至第二目标占空比后保持第二预设时长，再将OCV阀的占空比从第二目标占空比后下降至第一目标占空比后保持第三预设时长，使凸轮轴相位器的VVT油腔内的机油进入锁销槽内以推动锁销解锁，且VVT油腔的机油油压保持在小于使凸轮轴相位器的转子相对于定子转动的压力；
第三阶段：将OCV阀的占空比在第四预设时长内从第一目标占空比逐渐上升至第三目标占空比，再将OCV阀的占空比从第三目标占空比上升至目标占空比，使得VVT油腔的机油油压大于使凸轮轴相位器的转子相对于定子转动的压力；
所述第一目标占空比和所述第三目标占空比均小于所述目标占空比，所述第二目标占空比大于所述目标占空比。
优选地，控制OCV阀的占空比从初始占空比逐渐上升至目标占空比，使凸轮轴相位器在锁销解锁后再移动的步骤包括：
第一阶段：将OCV阀的占空比从初始占空比上升至第一目标占空比后保持第一预设时长，使凸轮轴相位器的VVT油腔内开始充油，且VVT油腔的机油油压保持在小于使凸轮轴相位器的转子相对于定子转动的压力；
再 N次循环执行第二阶段：将OCV阀的占空比从第一目标占空比上升至第二目标占空比后保持第二预设时长，再将OCV阀的占空比从第二目标占空比后下降至第一目标占空比后保持第三预设时长，再将OCV阀的占空比从第一目标占空比上升至第二目标占空比后保持第四预设时长，使凸轮轴相位器的VVT油腔内的机油进入锁销槽内以推动锁销解锁，且VVT油腔的机油油压保持在小于使凸轮轴相位器的转子相对于定子转动的压力；
第三阶段：将OCV阀的占空比在第五预设时长内从第二目标占空比逐渐下降至第三目标占空比，再将OCV阀的占空比从第三目标占空比下降至目标占空比，使得VVT油腔的机油油压大于使凸轮轴相位器的转子相对于定子转动的压力；
所述第一目标占空比小于所述目标占空比，所述第二目标占空比和所述第三目标占空比均大于所述目标占空比。
本发明还提供了一种VVT解锁控制装置，包括：
确定模块，用于若凸轮轴相位器的锁销处于锁止状态时，基于车辆的机油温度和机油压力确定OCV阀的初始占空比和目标占空比；
控制模块，用于控制OCV阀的占空比从初始占空比逐渐上升至目标占空比，使凸轮轴相位器在锁销解锁后再移动。
本发明还提供了一种VVT系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-4任一项所述方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本发明的有益效果为：
突破常规的一次性给定VVT调节需要的目标占空比控制策略，对VVT解锁调节执行分段式控制，即先给定一个比目标占空比小的占空比，具体可根据发动机实际情况标定，让OCV阀有一定开度，保持一段时间，具体值可标定，机油缓慢进入VVT油腔及锁销槽，此过程可以防止在过大的瞬态油压侧向力F3作用下VVT锁销在锁销槽中贴壁及A腔充油过快转子转动加剧锁销侧向受力，然后再持续加大占空比至VVT调节需要的目标值，让OCV阀加大开度，确保进入VVT油腔和锁销槽的油压正常解锁并进行调节。
附图说明
图1为现有的VVT系统及其工作相关边界零部件布置示意图；
图2为现有的VVT内部结构示意图；
图3为现有的凸轮轴结构示意图；
图4为现有的VT系统油路示意图；
图5为现有的VVT充油解锁原理示意图；
图6为现有的VVT入口瞬态油压MAP对比示意图；
图7为现有的VVT解锁受力示意图；
图8为本发明控制策略思路示意图；
图9为实测VVT解锁失败数据示意图；
图10为本发明控制策略执行方案一示意图；
图11为本发明控制策略执行方案二示意图；
图12为本发明控制策略执行方案三示意图；
图13为本发明控制策略三种执行方案与VVT解锁失败同工况实测解锁数据示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明及其实施效果作详细描述。
通过背景描述及图1至图7所示，VVT调节，发动机缸盖系统图1的机油压力进入VVT油腔13和锁销槽15为其提供解锁及调节的动力，而机油压力大小取决于OCV阀2的开度，OCV阀2的开度又受来自于发动机控制模块ECU输出的占空比信号0～100%控制，VVT工作过程又需要克服凸轮轴3和高压油泵4的扭矩，油压、扭矩、占空比三者成为VVT解锁调节的关键边界因子。油压、扭矩为发动机设计的既定参数，在不同的工况下动态变化，受环境和用户使用习惯等的影响，在某些特殊极限工况，可能出现瞬态极值，对VVT的解锁调节造成阻碍，而发动机运转过程又无法对二者进行控制或改变，因此，占空比信号的控制策略就成为VVT能否成功解锁调节的关键因子。
图9所示为实测VVT解锁失效数据图，即按常规的VVT一次性给定调节需要的目标占空比85控制策略控制，给100%占空比，VVT实际相位92为零，无法跟随VVT目标相位91。
在前述的控制策略思路图图8基础上，以下将具体展示本发明的控制策略执行细节。
本发明控制策略执行方案一，如图10，先给OCV阀2第一段执行第一目标占空比，其与目标占空比84的差值称为△A863，此方案中标定为负值，让OCV阀2有一个小的开度，VVT油腔131开始充油，保持一段时间（第一预设时长）864约20ms，此时间跟VVT控制的底层算法有关，为一个计算周期，然后给OCV阀2第二段执行第二目标占空比，其与目标占空比84的差值称为△B866，此方案中标定为负值，加大OCV阀2的开度，让进入锁销槽15的油压足以开启锁销而又不会过大使侧向摩擦阻力F3大导致锁销贴紧锁销槽15侧壁，第二段执行占空比保持一段时间（第二预设时长）可根据实际情况标定，待锁销脱出锁销槽15即VVT解锁后，在第三预设时长内逐渐加大OCV阀2的占空比至第四目标占空比，再将第四目标占空比上升至目标占空比84。具体来说，在第三预设时长内上升占空比的过程中对占空比加滤波，具体的滤波系数可根据实际情况标定867，使占空比加大的速率不会过快，在即将到目标占空比时退出滤波868直至占空比达到目标占空比。
本发明控制策略执行方案二，如图11，先给OCV阀2第一段执行第一目标占空比，其与目标占空比84的差值称为△A863，此方案中标定为负值，让OCV阀2有一个小的开度，VVT油腔131开始充油，保持一段时间（第一预设时长）864约20ms此时间跟VVT控制的底层算法有关，为一个计算周期，然后给OCV阀2第二段执行第二目标占空比，其与目标占空比84的差值称为△B866，此方案中标定为正值，加大OCV阀的开度，让进入锁销槽15的油压足以开启锁销而又不会过大使侧向摩擦阻力F3大导致锁销贴紧锁销槽15侧壁，第二段执行第二目标占空比保持一段时间（第二预设时长）后再下降至第一目标占空比并保持第三预设时长可根据实际情况标定，如此往复跳变奇数次具体次数可根据实际情况标定，确保VVT完成解锁，退出跳变时执行占空比△B为负值，在第四预设时长内加大第一目标占空比至第四预设时长，再将OCV阀2的占空比从第三目标占空比上升至目标占空比84。其中，在第三预设过程中对此过程加滤波，滤波系数可根据实际情况标定867，使OCV阀2的占空比加大的速率不会过快，在即将到目标占空比时退出滤波868直至OCV阀2的占空比从第三预设占空比上升达到目标占空比。
本发明控制策略执行方案三，如图12，先给OCV阀2第一段执行第一目标占空比，其与目标占空比84的差值称为△A863，此方案中标定为负值，让OCV阀2有一个小的开度，VVT油腔开始充油，保持一段时间（第一预设时长）864约20ms此时间跟VVT控制的底层算法有关，为一个计算周期，然后给第二段执行从第一目标占空比上升至第二目标占空比（并保持第二预设时长），再将OCV阀的占空比从第二目标占空比后下降至第一目标占空比后保持第三预设时长，再将OCV阀的占空比从第一目标占空比上升至第二目标占空比后保持第四预设时长；第二目标占空比与目标占空比84的差值称为△B866，此方案中标定为正值，加大OCV阀的开度，让进入锁销槽15的油压足以开启锁销而又不会过大使侧向摩擦阻力F3大导致锁销贴紧锁销槽15侧壁，第二段执行占空比保持一段时间可根据实际情况标定，如此往复跳变奇数次具体次数可根据实际情况标定，确保VVT完成解锁，退出跳变时△B为正值，在第五预设时长内逐渐减小第二目标占空比至第三目标占空比，并将OCV阀的占空比从第三目标占空比下降至目标占空比84。具体来说，在第五预设时长这一过程加滤波，滤波系数可根据实际情况标定867，使占空比减小的速率不会过快，在即将到目标占空比时退出滤波868直至占空比达到目标占空比。
本发明三种执行方案与VVT解锁失败图9在同一发动机相同工况实测解锁数据如图13所示因方案执行持续时间为ms级，效果图时间坐标为s级,故无法详细显示出占空比分段效果，解锁情况良好，因不同发动机设计性能参数与控制参数的差异，本发明仅提供控制策略思路及执行的参考方案，具体数据需要根据发动机实际情况进行标定。
本发明还提供了一种VVT解锁控制装置，包括：
确定模块，用于若凸轮轴相位器的锁销处于锁止状态时，基于车辆的机油温度和机油压力确定OCV阀的初始占空比和目标占空比；
控制模块，用于控制OCV阀的占空比从初始占空比逐渐上升至目标占空比，使凸轮轴相位器在锁销解锁后再移动。
本发明还提供了一种VVT系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-4任一项所述方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

Claims (7)

1.一种VVT解锁控制方法，其特征在于，包括：
若凸轮轴相位器的锁销处于锁止状态时，基于车辆的机油温度和机油压力确定OCV阀的初始占空比和目标占空比；
控制OCV阀的占空比从初始占空比逐渐上升至目标占空比，使凸轮轴相位器在锁销解锁后再移动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制OCV阀的占空比从初始占空比逐渐上升至目标占空比，使凸轮轴相位器在锁销解锁后再移动的步骤包括：
第一阶段：将OCV阀的占空比从初始占空比上升至第一目标占空比后保持第一预设时长，使凸轮轴相位器的VVT油腔内开始充油，且VVT油腔的机油油压保持在小于使凸轮轴相位器的转子相对于定子转动的压力；
第二阶段：再将OCV阀的占空比从第一目标占空比上升至第二目标占空比后保持第二预设时长，使凸轮轴相位器的VVT油腔内的机油进入锁销槽内以推动锁销解锁，且VVT油腔的机油油压保持在小于使凸轮轴相位器的转子相对于定子转动的压力；
第三阶段：将OCV阀的占空比在第三预设时长内从第二目标占空比逐渐上升至第三目标占空比，再将OCV阀的占空比从第三目标占空比上升至目标占空比，使得VVT油腔的机油油压大于使凸轮轴相位器的转子相对于定子转动的压力；
所述第一目标占空比、所述第二目标占空比、所述第三目标占空比均小于所述目标占空比。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制OCV阀的占空比从初始占空比逐渐上升至目标占空比，使凸轮轴相位器在锁销解锁后再移动的步骤包括：
第一阶段：将OCV阀的占空比从初始占空比上升至第一目标占空比后保持第一预设时长，使凸轮轴相位器的VVT油腔内开始充油，且VVT油腔的机油油压保持在小于使凸轮轴相位器的转子相对于定子转动的压力；
再 N次循环执行第二阶段：将OCV阀的占空比从第一目标占空比上升至第二目标占空比后保持第二预设时长，再将OCV阀的占空比从第二目标占空比后下降至第一目标占空比后保持第三预设时长，使凸轮轴相位器的VVT油腔内的机油进入锁销槽内以推动锁销解锁，且VVT油腔的机油油压保持在小于使凸轮轴相位器的转子相对于定子转动的压力；
第三阶段：将OCV阀的占空比在第四预设时长内从第一目标占空比逐渐上升至第三目标占空比，再将OCV阀的占空比从第三目标占空比上升至目标占空比，使得VVT油腔的机油油压大于使凸轮轴相位器的转子相对于定子转动的压力；
所述第一目标占空比和所述第三目标占空比均小于所述目标占空比，所述第二目标占空比大于所述目标占空比。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制OCV阀的占空比从初始占空比逐渐上升至目标占空比，使凸轮轴相位器在锁销解锁后再移动的步骤包括：
第一阶段：将OCV阀的占空比从初始占空比上升至第一目标占空比后保持第一预设时长，使凸轮轴相位器的VVT油腔内开始充油，且VVT油腔的机油油压保持在小于使凸轮轴相位器的转子相对于定子转动的压力；
再 N次循环执行第二阶段：将OCV阀的占空比从第一目标占空比上升至第二目标占空比后保持第二预设时长，再将OCV阀的占空比从第二目标占空比后下降至第一目标占空比后保持第三预设时长，再将OCV阀的占空比从第一目标占空比上升至第二目标占空比后保持第四预设时长，使凸轮轴相位器的VVT油腔内的机油进入锁销槽内以推动锁销解锁，且VVT油腔的机油油压保持在小于使凸轮轴相位器的转子相对于定子转动的压力；
第三阶段：将OCV阀的占空比在第五预设时长内从第二目标占空比逐渐下降至第三目标占空比，再将OCV阀的占空比从第三目标占空比下降至目标占空比，使得VVT油腔的机油油压大于使凸轮轴相位器的转子相对于定子转动的压力；
所述第一目标占空比小于所述目标占空比，所述第二目标占空比和所述第三目标占空比均大于所述目标占空比。
5.一种VVT解锁控制装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于若凸轮轴相位器的锁销处于锁止状态时，基于车辆的机油温度和机油压力确定OCV阀的初始占空比和目标占空比；
控制模块，用于控制OCV阀的占空比从初始占空比逐渐上升至目标占空比，使凸轮轴相位器在锁销解锁后再移动。
6.一种VVT系统，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-4任一项所述方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一项所述方法的步骤。
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