一种发动机可变气门正时控制方法、系统、发动机及汽车与流程

1.本发明涉及汽车技术领域，具体涉及发动机技术。


背景技术：

2.当前发动机控制策略中,最佳的进排气vvt脉谱表采用基于转速和负荷的三维表格，其中的负荷轴变量，只能从发动机当前状态下的需求负荷与实际负荷中二选一。
3.最优vvt的标定过程，通常在台架上运行一个稳定的工况（定转速，定实际负荷），然后记录不同进排气组合下的各类数据，如充气效率、油耗率、气体排放、pm/pn排放、燃烧稳定性等，然后根据动力性、经济系、排放、燃烧稳定性等综合效果最优的一组vvt值分别作为该工况点的最优进气相位值和最优排气相位值填入对应的三维表格中。也就意味着，当前的vvt三维表格中最优vvt值是在对应的实际负荷下的最优值。但如果采用实际负荷来选择vvt值，则在低负荷向外特性运行过程中，很可能会因为因实际负荷无法先达到最大值，导致vvt始终无法达到外特性最佳值,进而导致外特性性能无法达标。反过来，当需要从外特性负荷变化到低负荷时，会因为实际负荷变化慢导致vvt 无法快速向低负荷所需的vvt值变化。因此，当前的vvt控制策略都选择需求负荷作为vvt三维表格的负荷轴变量。但采用需求负荷，在高瞬态下，当需求负荷与实际负荷相差过大时，此时通过需求负荷查vvt脉谱表计算出来的vvt值不是该时刻实际负荷下的最优vvt值，会导致油耗、排放、燃烧恶化。
4.专利文献cn110966063b公开了一种米勒循环发动机的可变气门正时系统的控制方法及装置，其中，控制方法中，预先标定了以经济性为目标的第一vvtmap图和以动力性为目标的第二vvt map图，当发动机处于稳态工况运行状态时，利用第一vvtmap图控制可变气门正时系统，实现发动机的经济性；当发动机处于瞬态加速加载工况运行状态时，利用第二vvt map图控制可变气门正时系统，实现发动机的动力性，如此，当发动机的工况不同时，选择不同的vvt map图控制可变气门正时系统。该方法中，第二vvtmap图是在稳态工况下标定选择出来的，vvt脉谱是以实际负荷值作为第二vvtmap图的负荷轴的输入值，否则如果使用需求负荷为第二vvtmap的负荷轴的输入值，则瞬态下，需求负荷与实际负荷差值较大时，按照需求负荷值插值计算第二vvt脉谱图出来的vvt运行值一定不是想要的动力最佳vvt运行值。因此按照该方法的策略，采用了实际负荷作为负荷轴的输入值来选择vvt运行值，则在低负荷向外特性运行的瞬态加速加载过程中，会因为因实际负荷无法先达到最大值，导致vvt始终无法达到外特性最佳值,进而导致外特性性能无法达标。而且，按该方法策略，在瞬态加速加载过程结束后，若发动机稳定运行在外特性工况，vvt会选择稳态第一vvt脉谱暨经济运行vvt，这与外特性下驾驶员动力性需求相反。此外，按照该方法，在急减速工况外特性负荷变化到低负荷时，会因为实际负荷变化慢导致vvt运行值无法快速向低负荷所需的vvt值变化。


技术实现要素：

5.本发明的目的之一在于提供一种发动机可变气门正时控制方法，以解决现有的发
动机控制策略中无法在稳态和瞬态过程均能选择最优vvt的问题；目的之二在于提供一种发动机可变气门正时控制系统，基于上述发动机可变气门正时控制方法；目的之三在于提供一种发动机；目的之四在于提供一种汽车。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种发动机可变气门正时控制方法，从发动机电控管理系统中获取当前工况下的需求负荷和实际负荷；基于各转速下可实现的最大实际负荷，确定第一负荷阀值和第二负荷阀值，其中第一负荷阀值小于第二负荷阀值；若当前工况下的需求负荷以及实际负荷都小于等于第一负荷阀值，则vvt脉谱表的负荷轴的输入值选择当前工况下的实际负荷；若当前工况下的需求负荷以及实际负荷均大于第二负荷阀值，则vvt脉谱表的负荷轴的输入值选择当前工况下的需求负荷；若当前工况下的需求负荷以及实际负荷均大于第一负荷阀值，且均小于等于第二负荷阀值，则判定当前工况下的需求负荷和实际负荷的差值的绝对值是否小于差值阈值，若是，则vvt脉谱表的负荷轴的输入值选择当前工况下的实际负荷，反之，则vvt脉谱表的负荷轴的输入值选择当前工况下的需求负荷；插值计算得到当前最优vvt运行值，输出，对发动机进行控制。
7.根据上述技术手段，通过当前工况下的需求负荷以及实际负荷与第一负荷值、第二负荷值的对比，能够获取需求负荷和实际负荷接近外特性的程度，若两者均小于等于第一负荷值，则说明不接近外特性，应当采用实际负荷，进而能够保证发动机运行在最经济的vvt值，若均大于等于第二负荷值，说明接近外特性的程度较高，应当快速到达外特性扭矩，因此采用需求负荷，而两者均大于第一负荷值而小于第二负荷值时，需要判定两者的差值的绝对值，若两者差值的绝对值小于差值阈值，则说明两者的差距较小，采用实际负荷，若两者差值的绝对值大于等于差值阈值，说明两者的差距较大，为了能够快速到达外特性扭矩，则采用需求负荷。
8.进一步，所述第一负荷阀值为各转速下可实现的最大实际负荷的x%，x值定义为中等负荷，根据转速可变。需求负荷若小于x%，意味着驾驶员对经济性的需求的重要程度要高于动力性的要求。优选地，x%取值为50-70%。
9.进一步，所述第二负荷阀值为各转速下可实现得最大实际负荷的y%，y 值定义为大负荷，也是根据转速可变。若需求负荷若大于y%，意味着驾驶员对动力性的需求的重要程度要高于经济性的要求，优选地，所述y%取值为90-95%。
10.进一步，所述差值阈值为3%-10%，根据转速可变。
11.进一步，当前的所述需求负荷是电控管理系统根据驾驶员踏板扭矩需求计算出来的缸内需求充气量。
12.进一步，当前的所述实际负荷是电控管理系统根据现有负荷传感器信息计算出来的当前缸内实际充气量。
13.一种实现上述发动机可变气门正时控制方法的系统，其包括；信息获取单元，被配置为用于通过电控管理系统实时获取当前工况下的需求负荷和实际负荷。
14.vvt脉谱轴的输入值选择控制单元，被配置为获取合适的负荷，所述合适的负荷为当前工况下的需求负荷或者当前工况下的实际负荷。
15.vvt运行值计算单元，被配置为接收所述合适的负荷，并将所述合适的负荷作为vvt脉谱的负荷轴的输入，插值计算当前的vvt运行值，然后输出，控制发动机。
16.进一步，所述vvt脉谱轴的输入值选择控制单元包括信息接收模块，判定模块以及信息传递模块，其中：所述信息接收模块被配置为用于接收所述信息获取单元所传递的当前工况下的需求负荷和实际负荷；所述判定模块被配置为基于当前工况下的需求负荷、当前工况下的实际负荷、第一负荷阀值、第二负荷阀值以及差值阈值，确定所述合适的负荷；所述信息传递模块被配置为接收所述判定模块确定的所述合适的负荷，并将所述合适的负荷传递给所述vvt运行值计算单元。
17.进一步，所述判定模块确定合适的负荷有以下三个选择：若当前工况下的需求负荷以及实际负荷都小于等于第一负荷阀值，则vvt脉谱表的负荷轴的输入值选择当前工况下的实际负荷；若当前工况下的需求负荷以及实际负荷均大于第二负荷阀值，则vvt脉谱表的负荷轴的输入值选择当前工况下的需求负荷；若当前工况下的需求负荷以及实际负荷均大于第一负荷阀值，且均小于等于第二负荷阀值，则判定当前工况下的需求负荷和实际负荷的差值的绝对值是否小于差值阈值，若是，则vvt脉谱表的负荷轴的输入值选择当前工况下的实际负荷，反之，则vvt脉谱表的负荷轴的输入值选择当前工况下的需求负荷。
18.一种发动机，包括上述发动机可变气门正时控制系统。
19.一种汽车，包括车体，所述车体集成有上述发动机。
20.本发明的有益效果：本发明提供的技术在各种工况下,可以根据需求负荷与实际负荷的实际大小、需求负荷与实际负荷的差值、需求负荷与实际负荷接近外特性程度等信息来选择此时作为vvt脉普脉谱负荷轴的最佳负荷信息来选择vvt值，即是根据不同条件选择不同负荷值作为vvt脉谱负荷轴的输入值，从而可以最大程度发挥出发动机的最佳性能。具体地，其通过设定第一负荷阈值来确定基本的经济运行区，设定第二负荷阈值来确定动力性运行区域，在此二者之间的区域，通过设定需求负荷与实际负荷之间的差值阈值来判定驾驶需求是经济型或动力性请求，进而选择合适的负荷值做为vvt 脉谱图中的负荷坐标，这种设定，可以更为精确的满足驾驶员实际需求，最大程度降低整车油耗的，同时满足动力性驾驶需求。
附图说明
21.图1为本发明实施例的vvt脉谱负荷轴选择过程细化示意图；图2为本发明实施例的控制策略示意图。
22.图3为本发明实施例的系统控制图。
具体实施方式
23.以下将参照附图和优选实施例来说明本发明技术方案的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外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与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
24.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
25.实施例1本实施例提出了一种发动机可变气门正时控制方法，用于获取最优vvt运行值，如图1和图2所示，具体为：从发动机电控管理系统（ems）中获取当前工况下的需求负荷和实际负荷，其中当前的需求负荷是电控管理系统基本扭矩结构计算出来的缸内需求充气量，当前的实际负荷是电控管理系统根据现有负荷传感器信息计算出来的当前缸内实际充气量。
26.确定第一负荷阀值和第二负荷阀值，其中第一负荷阀值小于第二负荷阀值，本实施例中，第一负荷阀值为各转速下可实现的最大实际负荷的50-70%，此值根据转速不同而不同，在此负荷以内，驾驶需求以经济性需求为主，属于经济运行工况，目的是确保该负荷范围内运行在最经济的vvt值。
27.第二负荷阀值为各转速下可实现得最大实际负荷的90-95%，此值根据转速不同而不同，超过此范围，驾驶需求以动力需求为主，属于动力运行工况，目的是确保在各转速的外特性及其附近工况，按照期望的vvt值来运行，以确保能快速达到外特性。
28.比较当前工况下的需求负荷和实际负荷与第一负荷阀值和第二负荷阀值，若当前工况下的需求负荷和实际负荷均小于等于第一负荷阀值，则vvt脉谱表的负荷轴的输入值选择当前工况下的实际负荷，使得能够实现最经济的vvt值。
29.若当前工况下的需求负荷以及实际负荷均大于第一负荷阀值，且均小于等于第二负荷阀值，则判定当前工况下的需求负荷和实际负荷的差值的绝对值是否小于差值阈值，若是，则vvt脉谱表的负荷轴的输入值选择当前工况下的实际负荷，反之，则vvt脉谱表的负荷轴的输入值选择当前工况下的需求负荷，能够快速达到外特性扭矩。
30.其中，差值阈值的范围为3%-10%，根据整车瞬态实际表现来确定。目的是降低vvt脉谱表的负荷轴的输入值，在需求负荷与实际负荷之间切换时，vvt脉谱输出值过大的波动。
31.若当前工况下的需求负荷以及实际负荷均大于第二负荷阀值，则vvt脉谱表的负荷轴的输入值选择当前工况下的需求负荷。
32.将vvt脉谱表的负荷轴的的输入值最终选择（当前工况下的需求负荷或者实际负荷）传递至发动机电控管理系统（ems），发动机电控管理系统（ems）基于当前工况下的需求负荷或者实际负荷，计算出当前最优vvt运行值。
33.实施例2
本实施例提出了一种发动机可变气门正时控制系统，如图3所示，包括信息获取单元，被配置为用于通过电控管理系统实时获取当前工况下的需求负荷和实际负荷；vvt脉谱轴的输入值选择控制单元，被配置为用于选择合适的负荷，所述合适的负荷为当前工况下的需求负荷或者当前工况下的实际负荷；vvt脉谱轴的输入值选择控制单元为获取最优vvt运行值的系统的核心，主要用于获取合适的负荷，其中合适的负荷为当前工况下的需求负荷或者实际负荷，vvt脉谱轴的输入值选择控制单元包括信息接收模块，判定模块以及信息传递模块，信息接收模块被配置为用于接收信息获取单元所传递的当前工况下的需求负荷和实际负荷；判定模块被配置为基于当前工况下的需求负荷、当前工况下的实际负荷、第一负荷阀值、第二负荷阀值以及差值阈值，确定所述合适的负荷，判断方法具体为：若当前工况需求负荷与实际负荷均小于等于第一负荷阀值，则vvt脉谱表的负荷轴的输入值选择当前工况下的需求负荷；若需求负荷与实际负荷均大于第一负荷阀值且同时小于等于第二负荷阀值，同时，需求负荷与实际负荷差值的绝对值大于差值阈值，则vvt脉谱表的负荷轴的输入值选择当前工况下的需求负荷，若小于等于差值阈值，则vvt脉谱表的负荷轴的输入值选择当前工况下的实际负荷；若当前工况需求负荷与实际负荷均大于第二负荷阀值，则vvt脉谱表的负荷轴的输入值选择当前工况下的需求负荷。
34.信息传递模块被配置为接收判定模块确定的合适的负荷，并将合适的负荷传递给信息传递单元。
35.信息传递单元，被配置为接收合适的负荷，并将所述合适的负荷传递至发动机电控管理系统，发动机电控管理系统将合适的负荷作为vvt脉谱的负荷轴的输入值插值计算当前的vvt运行值，此vvt运行值为最优vvt运行值，即可输出控制发动机。
36.实施例3本实施例还提出了一种发动机，所述发动机配置有上述发动机可变气门正时控制系统。
37.实施例4本实施例还提出了一种汽车，包括车体，所述车体集成有上述发动机。
38.以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。