CN113357029B - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于两级式气门升程变化的发动机扭矩控制方法，其中，在低升程切换高升程的过程中，气路扭矩快速跟随驾驶员需求扭矩，火路扭矩以设定步长逐渐跟随所述气路扭矩，使发动机扭矩输出平顺；在高升程切换低升程的过程中，进行气路扭矩储备，同步地保持所述火路扭矩跟随所述驾驶员需求扭矩，当所述气路扭矩满足所述驾驶员需求扭矩时，使所述火路扭矩快速跟随所述气路扭矩，使发动机扭矩输出平顺。本发明还公开了一种可读存储介质。本发明可以改善两级式可变升程变化时发动机输出扭矩的阶跃问题，改善驾驶员的驾驶感受，充分地保证两级式进气升程的发动机动力性和燃油经济性，并对发动机动力总成的动态负荷进行限制和保护。

Description

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
技术领域
本发明与发动机控制技术有关，具体属于一种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。
背景技术
传统发动机的气门升程是固定不变的，无法兼顾高低转速时发动机的性能。可变气门升程(variable valve lift，VVL)技术可以根据工况的不同改变气门升程，从而提高发动机的动力性及经济性。当发动机在较小负荷(进气量)运转时，采用气门低升程，这样可以减少泵气损失，改善燃油经济性。当发动机在较大负荷运转时，切换到高升程，这样可以输出较大的功率及扭矩，提高动力性。
目前，可变气门升程技术在汽车发动机上发展迅速，其主要分成连续式和两级式两类。与连续式可变气门升程技术相比，两级式气门升程技术成本低，实施难度低。但是，两级式气门升程变化时，进入发动机缸内的进气量呈现出阶跃式变化，如图1所示。当两级式气门升程发生变化时，就会导致发动机的输出扭矩出现阶跃，影响驾驶感受，如图2所示。
在扭矩转换实现的功能中，驾驶员需求扭矩经过协调后分为气路扭矩和火路扭矩，气路扭矩主要是通过改变气缸内进气量来实现，由气路扭矩计算得到期望进气量，再由期望进气量计算节气门开度，同时根据空燃比控制计算各缸实际喷油量，从而实现对气路的控制；火路扭矩通过扭矩干预点火角来实现。考虑到驾驶性滤波，火路扭矩受气路扭矩限制，气路扭矩和火路扭矩逐渐跟随驾驶员需求扭矩。
图3a为现有技术中低升程切换高升程过程中驾驶员需求扭矩、气路扭矩和火路扭矩的示意图；图3b为现有技术中高升程切换低升程过程中驾驶员需求扭矩、气路扭矩和火路扭矩的示意图。在低升程切换高升程的过程中，由于升程的变化导致进气量突增(如图1所示)，此时发动机的最大输出扭矩也突增，如果火路扭矩直接跟随气路扭矩，那么会导致火路扭矩同样突增(如图3a所示)，发动机的输出扭矩突增(如图2所示)。同样地，在高升程切换低升程的过程中，由于升程的变化导致进气量突降，此时发动机的最大输出扭矩也突降，如果火路扭矩仍然直接跟随气路扭矩，那么会导致火路扭矩同样突降(如图3b所示)，发动机的输出扭矩突降。在上述两种情况中，驾驶感受将会受到影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种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，可以解决现有技术中两级式气门升程变化时发动机扭矩发生阶跃的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的用于两级式气门升程变化的发动机扭矩控制方法，其中：
在低升程切换高升程的过程中，气路扭矩快速跟随驾驶员需求扭矩，火路扭矩以设定步长逐渐跟随所述气路扭矩，使发动机扭矩输出平顺；
在高升程切换低升程的过程中，进行气路扭矩储备，同步地保持所述火路扭矩跟随所述驾驶员需求扭矩，当所述气路扭矩满足所述驾驶员需求扭矩时，使所述火路扭矩快速跟随所述气路扭矩，使发动机扭矩输出平顺。
进一步地，当响应低升程切换高升程的切换请求时，所述气路扭矩快速跟随所述驾驶员需求扭矩，所述火路扭矩以设定步长逐渐跟随所述气路扭矩，点火角先快速推迟再按照以设定步长跟随气路扭矩的火路扭矩要求提前。
进一步地，当识别高升程切换低升程的切换请求时，进行气路扭矩储备，保持所述火路扭矩跟随所述驾驶员需求扭矩，推迟点火角；
当气路扭矩储备满足所述驾驶员需求扭矩时，响应高升程切换低升程的切换请求，所述气路扭矩快速跟随所述驾驶员需求扭矩，使所述火路扭矩快速跟随所述气路扭矩，点火角快速提前。
进一步地，所述发动机扭矩控制方法包括如下步骤：
步骤S1，根据当前驾驶循环中驾驶员需求扭矩的变化，判断是否存在高低升程切换请求，如果存在，则进入步骤S2，否则所述火路扭矩继续跟随所述气路扭矩，点火角响应火路扭矩的需求，发动机扭矩输出；
步骤S2，判断是否为低升程切换高升程的切换请求，如果是，则响应切换请求，进入步骤S3，否则进入步骤S4；
步骤S3，当首个低升程切换高升程的气缸完成高升程的进气时，计算首个完成高升程进气的气缸的所述气路扭矩的阶跃量，根据所述气路扭矩的阶跃量使所述火路扭矩以设定步长跟随所述气路扭矩，点火角先快速推迟再按照以设定步长跟随气路扭矩的火路扭矩要求提前，发动机扭矩输出；
步骤S4，进行气路扭矩储备，同时所述火路扭矩跟随所述驾驶员需求扭矩，推迟点火角；
步骤S5，当所述气路扭矩储备满足高升程切换低升程的条件时，响应高升程切换低升程的切换请求；
步骤S6，当首个高升程切换低升程的气缸完成低升程的进气时，所述火路扭矩跟随所述气路扭矩，点火角快速提前，发动机扭矩输出。
进一步地，在低升程切换高升程的过程中，在满足驾驶平顺性的前提下，火路扭矩以固定的步长跟随气路扭矩。
进一步地，所述固定的步长为10N·m-15N·m。
进一步地，在高升程切换低升程的过程中，气路扭矩满足所述驾驶员需求扭矩是指目标低升程所对应的气路扭矩等于或高于驾驶员需求扭矩。
进一步地，在步骤S4中，通过增大节气门或增压，进行所述气路扭矩储备。
进一步地，在步骤S1中，当驾驶员需求扭矩的变化量超过预设阈值时，判定存在高低升程切换请求。
同时，本发明还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被以处理器执行时能够实现前述发动机扭矩控制方法。
与现有技术相比，本发明的用于两级式气门升程变化的发动机扭矩控制方法中，在低升程切换高升程时，通过火路扭矩以设定步长缓慢跟随气路扭矩，从而改善发动机输出扭矩的阶跃情况，而在高升程切换低升程时，则先进行气路扭矩的储备，待气路扭矩储备满足切换需求时，再执行切换动作，使火路扭矩跟随气路扭矩，从而保持发动机输出扭矩的平顺性。由此可见，本发明可以改善两级式可变升程变化时发动机输出扭矩的阶跃问题，改善驾驶员的驾驶感受，充分地保证两级式进气升程的发动机动力性和燃油经济性，并对发动机动力总成的动态负荷进行限制和保护。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为两级式气门升程与连续式气门升程在发动机进气量发明的对比图；
图2为两级式气门升程与连续式气门升程在发动机扭矩方面的对比图；
图3a为现有技术中低升程切换高升程过程中驾驶员需求扭矩、气路扭矩和火路扭矩的示意图；
图3b为现有技术中高升程切换低升程过程中驾驶员需求扭矩、气路扭矩和火路扭矩的示意图；
图4为本发明中两级式气门升程变化时气路火路协调示意图；
图5a为本发明中低升程切换高升程过程中驾驶员需求扭矩、气路扭矩和火路扭矩的示意图；
图5b为本发明中高升程切换低升程过程中驾驶员需求扭矩、气路扭矩和火路扭矩的示意图；
图6为本发明的发动机扭矩控制方法的流程图。
具体实施方式
以下通过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公开的内容充分地了解本发明的其它优点与技术效果。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明还可以通过不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点加以应用，在没有背离发明总的设计思路下进行各种修饰或改变。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的技术特征可以相互组合。
此外，需要说明的是，本文的框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机程序指令的组合来实现。对于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。
实施例一
为解决现有技术中两级式可变升程变化时发动机扭矩输出存在阶跃，影响驾驶感受的问题，本发明提供了一种能够使发动机输出扭矩平顺的控制方法，其中：
在低升程切换高升程的过程中，气路扭矩快速跟随驾驶员需求扭矩，火路扭矩以设定步长逐渐跟随所述气路扭矩，使发动机扭矩输出平顺；
在高升程切换低升程的过程中，进行气路扭矩储备，同步地保持所述火路扭矩跟随所述驾驶员需求扭矩，当所述气路扭矩满足所述驾驶员需求扭矩时，使所述火路扭矩快速跟随所述气路扭矩，使发动机扭矩输出平顺。
需要说明的是，“气路扭矩快速跟随驾驶员需求扭矩”指的是在不影响发动机排放和驾驶平顺性的前提下，气路扭矩迅速响应驾驶员需求扭矩。同样地，“火路扭矩快速跟随气路扭矩”指的是不影响发动机排放和驾驶平顺性的前提下，火路扭矩迅速响应气路扭矩。
在低升程切换高升程的过程中，火路扭矩以设定步长逐渐跟随气路扭矩指的是在满足驾驶平顺性的前提下，火路扭矩以固定的步长跟随气路扭矩。优选的，所述固定的步长为10N·m-15N·m。
在高升程切换低升程的过程中，气路扭矩满足所述驾驶员需求扭矩是指目标低升程所对应的气路扭矩等于或高于驾驶员需求扭矩。
上述发动机扭矩控制方法的原理主要是基于高低升程变化时不同的进气量需求来判断当前的气路扭矩是否满足驾驶员驾驶扭矩需求。如果满足条件，则进行升程切换；如果不满足，则延迟升程切换，直至条件满足，如图4所示。
如图4所示，当出现低升程切换高升程的切换请求时，进行低切高协调(包含火路扭矩干预、点火角推迟、节气门调整、进排气VVT角度调整等)，然后响应低切高(低升程切换高升程)的切换请求，执行低切高的动作，完成高升程下的进气，负荷(进气量)突增，此时点火角快速推迟，为了保证发动机输出扭矩的平顺，需要使火路扭矩以设定步长逐渐跟随气路扭矩，推迟点火角以响应火路扭矩的需求。
同样地，如图4所示，当出现高升程切换低升程的切换请求时，此时根据低升程下的进气量进行预测，判定此时气路扭矩不满足驾驶员需求扭矩，因此延迟对高升程切换低升程的切换请求的响应。在这个过程中，对气路扭矩进行储备(增大气路扭矩),同步地保持会路扭矩跟随驾驶员需求扭矩，推迟点火角(拉低点火角)以响应火路扭矩的需求。当气路扭矩储备满足高切低的切换需求时，进行高切低协调(包含气路扭矩干预、点火角推迟、进气压力增大、节气门调整、进排气VVT角度调节等)，然后响应高切低(高升程切换低升程)的切换请求，执行高切低的动作，负荷(进气量)突降，此时点火角快速提前，使火路扭矩快速跟随气路扭矩。
图5a为本发明中低升程切换高升程过程中驾驶员需求扭矩、气路扭矩和火路扭矩的示意图；图5b为本发明中高升程切换低升程过程中驾驶员需求扭矩、气路扭矩和火路扭矩的示意图。
如图5a所示，在低升程切换高升程的过程中，升程的变化导致进气量突增，气路扭矩快速跟随驾驶员需求扭矩(即气路扭矩突增)，为了改善发动机输出扭矩的阶跃，本发明控制火路扭矩，使其以设定步长缓慢地增大，逐渐跟随气路扭矩，并控制点火角的推迟程度，使其响应火路扭矩的需求，最终输出的发动机扭矩保持平顺。
如图5b所示，当识别高升程切换低升程的切换请求时，进行气路扭矩储备(增大气路扭矩)，同步地保持所述火路扭矩跟随所述驾驶员需求扭矩，推迟点火角，使其响应火路扭矩的需求；当气路扭矩储备满足高升程切换低升程的条件(即目标低升程所对应的气路扭矩等于或高于驾驶员需求扭矩)时，响应高升程切换低升程的切换请求，升程的变化导致进气量突降，气路扭矩快速跟随所述驾驶员需求扭矩，同步地使所述火路扭矩快速跟随所述气路扭矩，点火角快速提前。
本实施例的用于两级式气门升程变化的发动机扭矩控制方法中，在低升程切换高升程时，通过火路扭矩以设定步长缓慢跟随气路扭矩，从而改善发动机输出扭矩的阶跃情况，而在高升程切换低升程时，则先进行气路扭矩的储备，待气路扭矩储备满足切换需求时，再执行切换动作，使火路扭矩跟随气路扭矩，从而保持发动机输出扭矩的平顺性。
实施例二
在实施例一的基础上，本实施例对发动机扭矩控制方法的具体实现步骤做进一步说明。具体地，本实施例的发动机扭矩控制方法，如图6所示，包括如下步骤：
步骤S1，根据当前驾驶循环中驾驶员需求扭矩的变化，判断是否存在高低升程切换请求，如果存在，则进入步骤S2，否则所述火路扭矩继续跟随所述气路扭矩，点火角响应火路扭矩的需求，发动机扭矩输出；
步骤S2，判断是否为低升程切换高升程的切换请求，如果是，则响应切换请求，进入步骤S3，否则进入步骤S4；
步骤S3，当首个低升程切换高升程的气缸完成高升程的进气时，计算首个完成高升程进气的气缸的所述气路扭矩的阶跃量，根据所述气路扭矩的阶跃量使所述火路扭矩以设定步长跟随所述气路扭矩(在满足驾驶平顺性的前提下，火路扭矩以固定的步长跟随气路扭矩)，对应地，点火角先快速推迟再按照以设定步长跟随气路扭矩的火路扭矩要求提前，发动机扭矩输出；
步骤S4，进行气路扭矩储备，同时所述火路扭矩跟随所述驾驶员需求扭矩，推迟点火角；
步骤S5，当所述气路扭矩储备满足高升程切换低升程的条件(即目标低升程所对应的气路扭矩等于或高于驾驶员需求扭矩)时，响应高升程切换低升程的切换请求；
步骤S6，当首个高升程切换低升程的气缸完成低升程的进气时，所述火路扭矩跟随所述气路扭矩，点火角快速提前，发动机扭矩输出。
本实施例中，在步骤S4中，可以通过增大节气门或增压，进行所述气路扭矩储备。当然，在其他实施例中，也可以采用其它方式储备气路扭矩，本实施例对此不做限定。
其中，在步骤S1中，当驾驶员需求扭矩的变化量超过预设阈值时，判定存在高低升程切换请求。
本实施例可以改善两级式可变升程变化时发动机输出扭矩的阶跃问题，改善驾驶员的驾驶感受，充分地保证两级式进气升程的发动机动力性和燃油经济性，并对发动机动力总成的动态负荷进行限制和保护。
基于上述两个实施例，本发明实施例还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被以处理器执行时能够实现前述实施例一或实施例二的发动机扭矩控制方法。
这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些程序在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。也可以把这些计算机程序存储在可读存储介质中，这些计算机程序使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作。也可以把计算机程序加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的计算机程序实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，该实施例仅仅是本发明的较佳实施例，本发明并不局限于上述实施方式。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员对上述内容做出的等效置换和改进，均应视为在本发明所保护的技术范畴内。

Claims (9)

1.一种用于两级式气门升程变化的发动机扭矩控制方法，其特征在于，
在低升程切换高升程的过程中，气路扭矩快速跟随驾驶员需求扭矩，火路扭矩以设定步长逐渐跟随所述气路扭矩，使发动机扭矩输出平顺；当响应低升程切换高升程的切换请求时，所述气路扭矩快速跟随所述驾驶员需求扭矩，所述火路扭矩以设定步长逐渐跟随所述气路扭矩，点火角先快速推迟再按照以设定步长跟随气路扭矩的火路扭矩要求提前；
在高升程切换低升程的过程中，进行气路扭矩储备，同步地保持所述火路扭矩跟随所述驾驶员需求扭矩，当所述气路扭矩满足所述驾驶员需求扭矩时，使所述火路扭矩快速跟随所述气路扭矩，使发动机扭矩输出平顺；当识别高升程切换低升程的切换请求时，进行气路扭矩储备，保持所述火路扭矩跟随所述驾驶员需求扭矩，推迟点火角；当气路扭矩储备满足所述驾驶员需求扭矩时，响应高升程切换低升程的切换请求，所述气路扭矩快速跟随所述驾驶员需求扭矩，使所述火路扭矩快速跟随所述气路扭矩，点火角快速提前。
2.根据权利要求1所述的用于两级式气门升程变化的发动机扭矩控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，根据当前驾驶循环中驾驶员需求扭矩的变化，判断是否存在高低升程切换请求，如果存在，则进入步骤S2，否则所述火路扭矩继续跟随所述气路扭矩，点火角响应火路扭矩的需求，发动机扭矩输出；
步骤S2，判断是否为低升程切换高升程的切换请求，如果是，则响应切换请求，进入步骤S3，否则进入步骤S4；
步骤S3，当首个低升程切换高升程的气缸完成高升程的进气时，计算首个完成高升程进气的气缸的所述气路扭矩的阶跃量，根据所述气路扭矩的阶跃量使所述火路扭矩以设定步长跟随所述气路扭矩，点火角先快速推迟再按照以设定步长跟随气路扭矩的火路扭矩要求提前，发动机扭矩输出；
步骤S4，进行气路扭矩储备，同时所述火路扭矩跟随所述驾驶员需求扭矩，推迟点火角；
步骤S5，当所述气路扭矩储备满足高升程切换低升程的条件时，响应高升程切换低升程的切换请求；
步骤S6，当首个高升程切换低升程的气缸完成低升程的进气时，所述火路扭矩跟随所述气路扭矩，点火角快速提前，发动机扭矩输出。
3.根据权利要求1或2所述的用于两级式气门升程变化的发动机扭矩控制方法，其特征在于，在低升程切换高升程的过程中，在满足驾驶平顺性的前提下，火路扭矩以固定的步长跟随气路扭矩。
4. 根据权利要求3所述的用于两级式气门升程变化的发动机扭矩控制方法，其特征在于，所述固定的步长为10 N·m -15 N·m。
5.根据权利要求1所述的用于两级式气门升程变化的发动机扭矩控制方法，其特征在于，在高升程切换低升程的过程中，气路扭矩满足所述驾驶员需求扭矩是指目标低升程所对应的气路扭矩等于或高于驾驶员需求扭矩。
6.根据权利要求2所述的用于两级式气门升程变化的发动机扭矩控制方法，其特征在于，在步骤S5中，高升程切换低升程的条件为目标低升程所对应的气路扭矩等于或高于驾驶员需求扭矩。
7.根据权利要求2所述的用于两级式气门升程变化的发动机扭矩控制方法，其特征在于，在步骤S4中，通过增大节气门或增压，进行所述气路扭矩储备。
8.根据权利要求2所述的用于两级式气门升程变化的发动机扭矩控制方法，其特征在于，在步骤S1中，当驾驶员需求扭矩的变化量超过预设阈值时，判定存在高低升程切换请求。
9.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被以处理器执行时能够实现权利要求1至8中任一项所述的发动机扭矩控制方法。
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