CN117072332B - 兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制方法及系统，涉及发动机控制技术领域。包括获取车辆的运行参数；计算发动机需求的气门开度；判断发动机需求的气门开度是否大于设定阈值，若是，则发动机全部气缸工作在全可变气门控制模式；若否，则根据发动机是进入省油状态还是超省油状态，选择相应的控制模式：若进入省油状态，则继续全可变气门控制模式；若进入超省油状态，则将全可变气门控制模式转变为半数缸闭缸控制模式，将半数缸切换到闭缸工作状态，另一半气缸工作在全可变气门工作状态。本发明控制难度低，能实现两种功能下的平稳切换，切换过程实现了输出扭矩的平滑过渡，同时取得节能减排效果。
Description
技术领域
本发明属于发动机控制技术领域，尤其涉及兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着汽车排放和油耗法规的不断升级，发动机配气系统的柔性可变作为一种重要的解决方案正逐渐被接受，在当今发动机可变配气系统中，目前有两种主流技术路线，一种是全可变气门技术，另一种是动态闭缸技术。
全可变气门技术改变的是气门的升程和相位，通过取消节气门降低泵气损失和助力发动机实现米勒循环来达到节能减排的目的，全部气缸都工作，优化的是单个气缸在不同负荷下的性能，节能减排的效果虽然不如动态闭缸那么明显，但控制难度低，发动机平顺性好。
动态闭缸技术又叫可变缸技术，是通过在部分负荷关闭一个或几个气缸（不点火不做功），由其它气缸高效率满负荷工作完成动力的输出，通过改变发动机排量来达到节能减排的目的。优点是高速低负荷节能减排效果明显，缺点是控制技术难度大，要连续不断地针对每一个单独气缸做出动态点火决定，为各种不同转速和负载下的车辆传递最合适的扭力。如果控制不好容易存在闭缸切换过程中振动大和缸体温度分布不均变形的问题。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供了兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制方法及系统，既能在全可变气门模式下对发动机进行控制，又能实现半数缸闭缸控制，还能摆脱完全按照动态闭缸技术对发动机进行控制难度高的问题，取得比全可变气门更好的节能减排效果，并实现在两种功能下的平稳切换，切换过程实现了输出扭矩的平滑过渡。
为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
本发明第一方面提供了兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制方法。
兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制方法，包括以下步骤：
获取车辆实时运行参数；
根据车辆实时运行参数计算发动机需求的气门开度；
判断发动机需求的气门开度是否大于设定阈值，若是，则发动机全部气缸工作在全可变气门控制模式；若否，则判断发动机是进入省油状态还是超省油状态，选择相应的控制模式：
若判断进入省油状态，则继续全可变气门控制模式；若判断进入超省油状态，则将全可变气门控制模式转变为半数缸闭缸控制模式，将半数缸切换到闭缸工作状态，另一半气缸工作在全可变气门工作状态。
可选的，基于发动机需求的气门开度是否大于半数缸全开时的气门开度，判断发动机是进入省油状态还是超省油状态：
当发动机需求的气门开度大于半数缸全开时的气门开度时，选择进入省油状态；
当发动机需求的气门开度小于半数缸全开时的气门开度时，选择进入超省油状态。
可选的，在全可变气门控制模式和半数缸闭缸控制模式的相互转变过程中，实现两者的平滑切换和输出扭矩的平滑过渡。
可选的，在将全可变气门控制模式向半数缸闭缸控制模式转变时：
所有缸工作在最大气门开度状态，之后控制半数缸气门开度逐渐减少，直至完全关闭，将排气门切换到完全关闭状态，实现半数缸闭缸；
控制半数工作缸气门开度继续逐渐减少，直至达到目标气门开度值为止，切换过程实现输出扭矩的平滑过渡。
可选的，在将半数缸闭缸控制模式向全可变气门控制模式转变时：
控制工作半数缸的气门开度增加，直至达到最大气门开度状态；
控制其余半数闭缸气门开度从零逐渐加大，直至达到目标气门开度值为止，切换过程实现输出扭矩的平滑过渡。
可选的，所述车辆的运行参数包括车速、发动机转速、当前气门开度、发动机机油温度和发动机冷却液温度。
可选的，所述发动机需求的气门开度的设定阈值通过发动机试验以保证切换平顺性的原则获取。
本发明第二方面提供了兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制系统。
兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制系统，包括：
运行参数获取模块，被配置为：获取车辆的运行参数；
发动机需求的气门开度计算模块，被配置为：根据车辆的运行参数计算发动机需求的气门开度；
控制模式选择模块，被配置为：判断发动机需求的气门开度是否大于设定阈值，若是，则发动机全部气缸工作在全可变气门控制模式；若否，则根据发动机是进入省油状态还是超省油状态，选择相应的控制模式：
若进入省油状态，则继续全可变气门控制模式；若进入超省油状态，则将全可变气门控制模式转变为半数缸闭缸控制模式，将半数缸切换到闭缸工作状态，另一半气缸工作在全可变气门工作状态。
本发明第三方面提供了计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制方法中的步骤。
本发明第四方面提供了电子设备，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程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制方法中的步骤。
以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
本发明公开了一种兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制方法及系统，兼具全可变气门功能和闭缸功能，既可根据发动机的转速以及扭矩需求变化调节发动机进气量，降低泵气损失以及实现米勒循环功能，又可根据需要实现半数缸闭缸功能，两者结合起来最大化实现节能减排的目标。
本发明在将全可变气门控制模式向半数缸闭缸控制模式转变时，所有缸工作在最大气门开度状态，之后控制半数缸气门开度逐渐减少，直至完全关闭，将排气门切换到完全关闭状态，实现半数缸闭缸；控制半数工作缸气门开度继续逐渐减少，直至达到目标气门开度值为止，切换过程实现输出扭矩的平滑过渡。
在将半数缸闭缸控制模式向全可变气门控制模式转变时，控制工作半数缸的气门开度增加，直至达到最大气门开度状态；控制其余半数闭缸气门开度从零逐渐加大，直至达到目标气门开度值为止，切换过程实现输出扭矩的平滑过渡。
本发明闭缸模式采用只关闭一半气缸这一种方式，简化了控制复杂程度。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书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。
图1为第一个实施例方法流程图。
图2为第一个实施例两种模式工作区域示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
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。
实施例一
本实施例公开了兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制方法。
如图1所示，兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制方法，包括以下步骤：
获取车辆实时运行参数；
根据车辆实时运行参数计算发动机需求的气门开度；
判断发动机需求的气门开度是否大于设定阈值，若是，则发动机全部气缸工作在全可变气门控制模式；若否，则判断发动机是进入省油状态还是超省油状态，选择相应的控制模式：
若判断进入省油状态，则继续全可变气门控制模式；若判断进入超省油状态，则将全可变气门控制模式转变为半数缸闭缸控制模式，将半数缸切换到闭缸工作状态，另一半气缸工作在全可变气门工作状态。
进一步的，基于发动机需求的气门开度是否大于半数缸全开时的气门开度，判断发动机是进入省油状态还是超省油状态：
当发动机需求的气门开度大于半数缸全开时的气门开度时，选择进入省油状态；
当发动机需求的气门开度小于半数缸全开时的气门开度时，选择进入超省油状态。
进一步的，在全可变气门控制模式和半数缸闭缸控制模式的相互转变过程中，实现两者的平滑切换和输出扭矩的平滑过渡。
进一步的，在将全可变气门控制模式向半数缸闭缸控制模式转变时：
所有缸工作在最大气门开度状态，之后控制半数缸气门开度逐渐减少，直至完全关闭，将排气门切换到完全关闭状态，实现半数缸闭缸；
控制半数工作缸气门开度继续逐渐减少，直至达到目标气门开度值为止，切换过程实现输出扭矩的平滑过渡。
进一步的，在将半数缸闭缸控制模式向全可变气门控制模式转变时：
控制工作半数缸的气门开度增加，直至达到最大气门开度状态；
控制其余半数闭缸气门开度从零逐渐加大，直至达到目标气门开度值为止，切换过程实现输出扭矩的平滑过渡。
进一步的，所述车辆的运行参数包括车速、发动机转速、当前气门开度、发动机机油温度和发动机冷却液温度。
进一步的，所述发动机需求的气门开度的设定阈值通过发动机试验以保证切换平顺性的原则获取。
本发明在全可变气门控制的基础上，提出一种兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制策略，并实现在两种功能下的平稳切换。本发明将全可变气门技术和半数缸闭缸技术结合起来，既可根据发动机的转速以及扭矩需求变化调节发动机进气量，降低泵气损失以及实现米勒循环功能，又可根据需要实现半数缸闭缸功能。既能摆脱动态闭缸技术控制难度高的问题，又能实现半数缸闭缸功能，取得比全可变气门更好的节能减排效果，两者结合起来最大化实现节能减排的目标。
根据本实施例的一种兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制策略，包括至少如下步骤：
获取车辆的运行参数，其中，车辆的运行参数至少包括：车速、发动机转速、当前气门开度、发动机机油温度、发动机冷却液温度、加速踏板开度和刹车踏板开度；
根据车辆的运行参数计算发动机需求的气门开度；
比较发动机需求的气门开度与设定阈值、半数缸全开时的气门开度的大小，根据比较结果判断是进入全可变气门控制模式、还是闭缸控制模式，并实现运行过程中两种控制模式之间的自由平滑切换。
本发明采用半数缸闭缸功能，为了简化控制系统复杂程度，闭缸模式采用只关闭一半气缸这一种方式。闭缸工作模式下，半数缸采用闭缸控制策略，另半数缸仍采用全可变气门控制策略。
具体的，本发明各种发动机工况下的控制模式选择为：
（1）起动工况，发动机工作在全可变气门控制模式。在起动工况，需要保证发动机的大功率工作，此时发动机需求的气门开度一般较大，所以选择全可变气门控制模式。
（2）怠速工况，发动机工作在全可变气门控制模式，有利于怠速的稳定性。
怠速工况指发动机无负载运转状态，即离合器处于结合位置，变速箱处于空档位置（对于自动变速箱的车应处于“停车”或“P”档位）；油门踏板处于完全松开位置。
由于全缸工作的振动要小于半数缸工作，考虑到怠速工况下的舒适性，在怠速工况下选择全可变气门控制模式。
（3）全负荷工况，发动机工作在全可变气门控制模式，气门开度保持在最大开度状态。
全负荷工况要工作在全可变气门模式，若再用闭缸控制则存在功率不够的问题。
（4）部分负荷工况，控制系统获取车辆的运行参数，计算发动机需求的气门开度，如果需求气门开度大于设定阈值，则发动机全部气缸工作在全可变气门控制模式。如果需求气门开度小于设定阈值，则发动机有两种工作状态可供选择，一种是省油状态，继续全可变气门控制模式；另一种是超省油状态，半数缸切换到闭缸工作模式，另一半气缸工作在可变气门工作状态。
部分负荷工况下主要是考虑哪种工作模式在节油效果的优势，当发动机需求的气门开度大于半数缸全开时的气门开度时，选择进入省油状态；当发动机需求的气门开度小于半数缸全开时的气门开度时，选择进入超省油状态。
故，能够在满足发动机工作需求的前提下，尽量降低油耗，提升节油效果。
（5）闭缸工作模式，以6缸发动机为例，将1、2、3缸（或4、5、6缸）进、排气门切换到关闭状态，火花塞不点火（喷油器不喷油），实现闭缸工作状态。
在两种控制模式具体切换时：
（1）加速情况下，将半数缸闭缸控制模式向全可变气门控制模式转变时，两种状态切换过程：
增加工作半数缸气门开度，直至到最大气门开度状态，其余半数缸从闭缸工作模式切换到全可变气门工作模式，然后，气门开度从零逐渐加大，直至达到目标为止。切换过程实现了输出扭矩的平滑过渡。
（2）减速情况下，将全可变气门控制模式向半数缸闭缸控制模式转变时，两种状态切换过程：
所有缸工作在最大气门开度状态，半数缸气门开度逐渐减少，直至完全关闭，将排气门切换到完全关闭状态，实现半数缸闭缸。然后半数工作缸气门开度还可以逐渐减少，直至达到目标为止。切换过程实现了输出扭矩的平滑过渡。
如图2所示是两种模式工作区域示意图：X轴是发动机转速，Y轴是输出扭矩，上面的曲线是发动机外特性曲线，即油门开度最大时的发动机特性曲线，下面曲线定义为半数缸闭缸模式切换线。
在半数缸闭缸模式切换线下的工况可以切换到半数缸闭缸模式，半数缸闭缸模式切换线和发动机外特性曲线之间只适用于全可变气门工作模式。
实施例二
本实施例公开了兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制系统。
兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制系统，包括：
运行参数获取模块，被配置为：获取车辆的运行参数；
发动机需求的气门开度计算模块，被配置为：根据车辆的运行参数计算发动机需求的气门开度；
控制模式选择模块，被配置为：判断发动机需求的气门开度是否大于设定阈值，若是，则发动机全部气缸工作在全可变气门控制模式；若否，则根据发动机是进入省油状态还是超省油状态，选择相应的控制模式：
若进入省油状态，则继续全可变气门控制模式；若进入超省油状态，则将全可变气门控制模式转变为半数缸闭缸控制模式，将半数缸切换到闭缸工作状态，另一半气缸工作在全可变气门工作状态。
实施例三
本实施例的目的是提供计算机可读存储介质。
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如本公开实施例1所述的兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制方法中的步骤。
实施例四
本实施例的目的是提供电子设备。
电子设备，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程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开实施例1所述的兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制方法中的步骤。
以上实施例二、三和四的装置中涉及的各步骤与方法实施例一相对应，具体实施方式可参见实施例一的相关说明部分。术语“计算机可读存储介质”应该理解为包括一个或多个指令集的单个介质或多个介质；还应当被理解为包括任何介质，所述任何介质能够存储、编码或承载用于由处理器执行的指令集并使处理器执行本发明中的任一方法。
本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (6)
1.兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取车辆实时运行参数；所述车辆的运行参数包括车速、发动机转速、当前气门开度、发动机机油温度和发动机冷却液温度；
根据车辆实时运行参数计算发动机需求的气门开度；
判断发动机需求的气门开度是否大于设定阈值，若是，则发动机全部气缸工作在全可变气门控制模式；若否，则判断发动机是进入省油状态还是超省油状态，选择相应的控制模式：
若判断进入省油状态，则继续全可变气门控制模式；若判断进入超省油状态，则将全可变气门控制模式转变为半数缸闭缸控制模式，将半数缸切换到闭缸工作状态，另一半气缸工作在全可变气门工作状态；在全可变气门控制模式和半数缸闭缸控制模式的相互转变过程中，实现两者的平滑切换和输出扭矩的平滑过渡；
在将全可变气门控制模式向半数缸闭缸控制模式转变时：所有缸工作在最大气门开度状态，之后控制半数缸气门开度逐渐减少，直至完全关闭，将排气门切换到完全关闭状态，实现半数缸闭缸；控制半数工作缸气门开度继续逐渐减少，直至达到目标气门开度值为止，切换过程实现输出扭矩的平滑过渡；
在将半数缸闭缸控制模式向全可变气门控制模式转变时：控制工作半数缸的气门开度增加，直至达到最大气门开度状态；控制其余半数闭缸气门开度从零逐渐加大，直至达到目标气门开度值为止，切换过程实现输出扭矩的平滑过渡。
2.如权利要求1所述的兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制方法，其特征在于，基于发动机需求的气门开度是否大于半数缸全开时的气门开度，判断发动机是进入省油状态还是超省油状态：
当发动机需求的气门开度大于半数缸全开时的气门开度时，选择进入省油状态；
当发动机需求的气门开度小于半数缸全开时的气门开度时，选择进入超省油状态。
3.如权利要求1所述的兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制方法，其特征在于，所述发动机需求的气门开度的设定阈值通过发动机试验以保证切换平顺性的原则获取。
4.兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制系统，采用如权利要求1所述的兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制方法，其特征在于：包括：
运行参数获取模块，被配置为：获取车辆的运行参数；
发动机需求的气门开度计算模块，被配置为：根据车辆的运行参数计算发动机需求的气门开度；
控制模式选择模块，被配置为：判断发动机需求的气门开度是否大于设定阈值，若是，则发动机全部气缸工作在全可变气门控制模式；若否，则根据发动机是进入省油状态还是超省油状态，选择相应的控制模式：
若进入省油状态，则继续全可变气门控制模式；若进入超省油状态，则将全可变气门控制模式转变为半数缸闭缸控制模式，将半数缸切换到闭缸工作状态，另一半气缸工作在全可变气门工作状态。
5.计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-3任一项所述的兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制方法中的步骤。
6.电子设备，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程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-3任一项所述的兼具全可变气门功能和闭缸功能的发动机控制方法中的步骤。
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Denomination of invention: An engine control method and system that combines fully variable valve function and cylinder closure function Granted publication date: 20240116 Pledgee: Longkou Daoen Shengrong Small Loan Co.,Ltd. Pledgor: LONGKOU ZHONGYU THERMAL MANAGEMENT SYSTEM TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980024886 |