米勒循环发动机的可变气门正时系统的控制方法及装置与流程

本申请涉及米勒循环发动机技术领域，尤其涉及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。

背景技术：

与电池作为动力源相比，汽油发动机作为动力源可以实现汽车的远距离行驶。

现有的汽油发动机大多采用奥托循环，其气门升程和包角都较大，导致汽油发动机的最高热效率仅为40％，有30％以上的能量被排气带走，因而奥托循环汽油发动机存在泵气损失大、经济性差等问题。

米勒循环发动机的气门升程和包角都较小，其通过改变进气门关闭角度控制发动机负荷，从而减少了部分负荷下发动机的泵气损失，解决了采用节气门负荷控制的奥拓循环时，发动机泵气损失大、经济性差等一系列问题。如此，在稳态工况下，米勒循环发动机的油耗要低于奥托循环发动机的油耗。但是，在瞬态工况，由于米勒循环发动机的气门升程和包角都较小，其加速加载能力较差。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供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，以实现米勒循环发动机同时兼顾经济性和动力性。

一种米勒循环发动机的可变气门正时系统的控制方法，包括：

获取发动机的工况参数；

根据所述发动机的工况参数确定发动机的运行状态；

当发动机处于稳态工况运行状态时，根据预先标定的第一vvtmap图控制可变气门正时系统；

当发动机处于瞬态加速加载工况运行状态时，根据预先标定的第二vvtmap图控制可变气门正时系统；

其中，所述第一vvtmap图是以经济性为目标而标定的vvtmap图；所述第二vvtmap图是以动力性为目标而标定的vvtmap图。

可选的，所述方法还包括：标定第一vvtmap图；

所述标定第一vvtmap图，具体包括：

在发动机转速范围内以及承载负荷范围内选取多个特定工况点；

对于每个特定工况点，进行进气门和排气门的所有vvt控制策略组合的全面扫描，以从所述所有vvt控制策略组合中选出油耗最低的第一vvt控制策略组合，将每个特定工况点的油耗最低的第一vvt控制策略组合作为该特定工况点的第一vvt控制策略；

根据各个特定工况点的第一vvt控制策略拟合出其它工况点的第一vvt控制策略，从而得到第一vvtmap图。

可选的，所述方法还包括：标定第二vvtmap图；

所述标定第二vvtmap图，具体包括：

对于每个特定工况点，在该特定工况点的特定节气门开度下，进行进气门和排气门的所有vvt控制策略组合的全面扫描，以从所述所有vvt控制策略组合中选出扭矩最大的vvt控制策略组合，将每个特定工况点的扭矩最大的vvt控制策略组合作为该特定工况点的第二vvt控制策略；所述特定工况点的特定节气门开度为特定工况点在油耗最低时对应的节气门开度；

根据各个特定工况点的第二vvt控制策略拟合出其它工况点的第二vvt控制策略，从而得到第二vvtmap图。

可选的，所述特定工况点在发动机转速小于4000r/min的区间内的分布密度大于在发动机转速大于4000r/min的区间内的分布密度。

可选的，所述进行进气门和排气门的所有vvt控制策略组合的全面扫描，具体包括：

在轨压和喷油时刻固定在特定值，在中小负荷工况点火角控制在ca50等于6-9ca，在大负荷工况点火角控制在爆震边界，进行进气门和排气门的所有vvt控制策略组合的全面扫描；所述中小负荷工况为负荷小于40％的工况，所述大负荷工况为负荷大于或等于40％的工况。

可选的，所述进行进气门和排气门的所有vvt控制策略组合的全面扫描时，中小负荷工况的空燃比lambda＝1，大负荷工况的lambda根据发动机排气温度进行控制。

7、一种米勒循环发动机的可变气门正时系统的控制装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取发动机的工况参数；

确定单元，用于根据所述发动机的工况参数确定发动机的运行状态；

第一控制单元，用于当发动机处于稳态工况运行状态时，根据预先标定的第一vvtmap图控制可变气门正时系统；

第二控制单元，用于当发动机处于瞬态加速加载工况运行状态时，根据预先标定的第二vvtmap图控制可变气门正时系统；

其中，所述第一vvtmap图是以经济性为目标而标定的vvtmap图；所述第二vvtmap图是以动力性为目标而标定的vvtmap图。

可选的，所述装置还包括：

第一标定单元，用于标定第一vvtmap图；

所述第一标定单元，具体包括：

选取子单元，用于在发动机转速范围内以及承载负荷范围内选取多个特定工况点；

第一扫描子单元，用于对于每个特定工况点，进行进气门和排气门的所有vvt控制策略组合的全面扫描；

第一选择子单元，用于从所述所有vvt控制策略组合中选出油耗最低的第一vvt控制策略组合，将每个特定工况点的油耗最低的第一vvt控制策略组合作为该特定工况点的第一vvt控制策略；

第一拟合子单元，用于根据各个特定工况点的第一vvt控制策略通过插值法拟合出其他工况点的第一vvt控制策略，从而得到第一vvtmap图。

可选的，所述装置还包括：

第二标定单元，用于标定第二vvtmap图；

所述第二标定单元，具体包括：

第二扫描子单元，用于对于每个特定工况点，在该特定工况点的特定节气门开度下，进行进气门和排气门的所有vvt控制策略组合的全面扫描；

第二选择子单元，用于从所述所有vvt控制策略组合中选出扭矩最大的vvt控制策略组合，将每个特定工况的扭矩最大的vvt控制策略组合作为该特定工况点的第二vvt控制策略；所述特定工况点的特定节气门开度为特定工况点在油耗最低时对应的节气门开度；

第二拟合子单元，用于根据各个特定工况点的第二vvt控制策略通过插值拟法拟合出其他工况点的第二vvt控制策略，从而得到第二vvtmap图。

可选的，所述特定工况点在发动机转速小于4000r/min的区间内的分布密度大于在发动机转速大于4000r/min的区间内的分布密度。

相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：

通过上述技术方案，本申请提供的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，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vvtmap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vvtmap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vvtmap图控制可变气门正时系统，与现有技术仅实现发动机的经济性目的相比，本申请同时兼顾了发动机的经济性和动力性，提高了发动机瞬态工况下的加速加载能力。

附图说明

为了清楚地理解本申请的具体实施方式，下面将描述本申请具体实施方式时用到的附图作简要说明。显而易见地，这些附图仅是本申请的部分实施例，本领域技术人员在未付出创造性劳动的前提下还可以获得其它附图。

图1为本申请实施例提供的第一vvtmap图标定方法流程图；

图2为本申请实施例提供的第二vvtmap图标定方法流程图；

图3为本申请实施例提供的一种米勒循环发动机的可变气门正时系统的控制方法流程图；

图4为本申请实施例提供的一种米勒循环发动机的可变气门正时系统的控制装置结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式做进一步描述，本申请的实现并不受下述方式的限制，只要采用了本申请的方法构思和技术方案进行的改进，或未经改进将本申请的构思和技术方案直接应用于其他场合，均在本申请的保护范围内。

为便于理解本申请的技术方案，下面对本申请技术方案的背景技术进行简单说明。

基于背景技术所描述的现有技术中米勒循环发动机所存在的问题，发明人经过研究，提出了一种米勒循环发动机的可变气门正时系统的控制方法，首先获取发动机的工况参数，根据工况参数确定发动机当前的运行状态，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vvtmap图控制可变气门正时系统，实现发动机的动力性，可见，本申请同时兼顾发动机的经济性和动力性，解决了现有技术中仅以经济性为目标的控制方法，提高了发动机瞬态工况下的加速能力。

其中，可变气门正时(variablevaluetiming，vvt)工作原理时根据发动机的运行状态，调整进(排)气门的开关时间，使进入的空气量达到最佳，提高燃烧效率。

需要说明的是，本申请所提供的技术方案可以应用于任何以米勒循环发动机为动力源的设备中，比如汽车，轮船等等，为便于理解，下面将以汽车为例进行说明。

为便于本领域技术人员对本申请的理解，下面将结合附图对以经济性为目标的第一vvtmap图和以动力性为目标的第二vvtmap图的标定进行解释说明。

参见图1，该图为本申请实施例提供的第一vvtmap图标定方法流程图，包括以下步骤：

s101：在发动机转速范围内以及承载负荷范围内选取多个特定工况点。

本实施例中，特定工况点可以由用户选择，根据发动机的实际运行性能，选取多个工况点，可以理解的是，由于发动机的转速范围和承载负荷范围较广，如果针对每个转速和每个负荷均选取时，则选取的工况点数量较大，不利于标定，因此，在实际应用时，可以根据需求有选择性的选取工况点。

比如，发动机转速(单位：r/min)范围为[0，8000]，承载负荷范围为[0，100％]，可以根据一定间隔选取特定工况点，例如选取第一个特定工况点为[1000，15％]、第二个特定工况点[2000，25％]、第三个特定工况点为[3000，35％]。

对于所选取的特定工况点数量可以根据发动机的实际性能决定，比如，在发动机转速小于4000r/min的区间内特定工况点的分布密度大于发动机转速大于4000r/min区间内的分布密度。

当多个特定工况点被选取后，需要对每个特定工况点进行全面扫描，具体执行步骤s102，需要说明的是，对于选取的每个特定工况点均需要执行步骤s102，本实施例仅以一个特定工况点为例进行说明。

s102：对于选取的特定工况点，进行进气门和排气门的所有vvt控制策略组合的全面扫描。

其中，vvt控制策略主要是控制气门开/关时间，对于进气门所有可能的打开时间和排气门所有可能的关闭时间进行排列组合，然后对所有的组合进行扫描，获得每种组合对应的油耗结果。

比如，针对进气门，其对应的打开时间有t1、t2、t3、t4，即进气门可以在t1时刻打开，也可以在t2时刻打开；针对排气门，其对应的关闭时间有t13、t14、t15，即排气门可以在t13时刻关闭，也可以在t14时刻关闭，由于进气门打开时间有4种，排气门关闭时间有3种，排列组合共12种，则对12种组合进行全面扫描，获得每种组合对应的油耗结果。

需要说明的是，进气门的打开时间和排气门的关闭时间组合可以是固定的，对于选取的每个特定工况点均进行全范围扫描，也就是说，对于每个特定工况点，针对进气门打开时间和排气门关闭时间均对上述12种组合进行扫描。

s103：从所述所有vvt控制策略组合中选出油耗最低的第一vvt控制策略组合，将该特定工况点的油耗最低的第一vvt控制策略组合作为该特定工况点的第一vvt控制策略。

其中，油耗最低是指节气门开度最小或进气压力最小。

比如，对于特定工况点[2000，25％]的进气门的打开时间和排气门的关闭时间12种组合进行全面扫描后，油耗最低时对应的组合为[t1，t15]，即进气门在t1时刻打开，排气门在t15时刻关闭对应的节气门开度最小或进气压力最小，则将该组合作为该工况点的第一vvt控制策略；对于特定工况点[3000，35％]的进气门的打开时间和排气门的关闭时间12种组合进行全面扫描后，油耗最低时对应的组合为[t2，t13]，即进气门在t2时刻打开，排气门在t13时刻关闭对应的节气门开度最小或进气压力最小，则将该组合作为该工况点的第一vvt控制策略。

s104：根据各个特定工况点的第一vvt控制策略拟合出其他工况点的第一vvt控制策略，从而得到第一vvtmap图。

本实施例中，当对于选取的多个特定工况点的第一vvt控制策略确定后，可以利用上述多个特定工况点的第一vvt控制策略拟合其他工况点的第一vvt控制策略，具体拟合方法可以采用最小二乘法、插值法等。

具体为，根据多个特定工况点进气门的打开时间和排气门的关闭时间的第一vvt控制策略，拟合其他工况点的第一vvt控制策略，从而获得进气门打开时间和排气门关闭时间的第一vvtmap图。

根据多个特定工况点排气门的打开时间和进气门的关闭时间的第一vvt控制策略，拟合其他工况点的第一vvt控制策略，从而获得排气门打开时间和进气门关闭时间的第一vvtmap图。

其中，第一vvtmap图是以转速为横坐标、负荷为纵坐标的散点图，其用于控制发动机的进气门、排气门的开关时间，以使得汽油具有较高的燃烧率。

当获取发动机运行状态下转速v和负荷c时，通过该第一vvtmap图可以获取在该转速v、负荷c下，其对应的进气门的打开时间、节气门开度以及排气门的关闭时间，以使得发动机按照上述参数运行，实现发动机的经济性。

上述介绍了以经济性为目标的第一vvtmap图的标定方法，下面将结合附图介绍以动力性为目标的第二vvtmap图的标定方法，需要说明的是，第二vvtmap图的标定以第一vvtmap图标定为基准进行。

参见图2，该图为本申请实施例提供的第二vvtmap图标定方法流程图，包括以下步骤：

s201：对于每个特定工况点，在该特定工况点的特定节气门开度下，进行进气门和排气门的所有vvt控制策略组合的全面扫面。

其中，特定工况点为步骤s101所选择的工况点，特定工况点的特定节气门开度为特定工况点在油耗最低时对应的节气门开度。因此，在特定节气门开度下，进行进气门打开时间和排气门关闭时间的所有vvt控制策略组合的全面扫描。

其中，vvt控制策略组合与步骤s102所描述的vvt控制策略组合相同，均为进气门打开时间与排气门关闭时间的组合，具体可以参见步骤s102，在此不再赘述。

例如，特定工况点[2000，25％]，该工况点在油耗最低时对应的节气门开度为a，则在该节气门开度下，对12种组合进行全面扫描，获得每种组合对应的扭矩。

s202：从所述所有vvt控制策略组合中选出扭矩最大的vvt控制策略组合，将每个特定工况点的扭矩最大的vvt控制策略组合作为该特定工况点的第二vvt控制策略。

比如，以特定工况点[2000，25％]为例，在进气门开度为a时，扭矩最大的vvt控制策略组合为[t2，t13]，则将该组合作为在该工况点的第二vvt控制策略。

s203：根据各个特定工况点的第二vvt控制策略拟合出其他工况点的第二vvt控制策略，从而得到第二vvtmap图。

本实施例中，当对于选取的多个特定工况点的第二vvt控制策略确定后，可以利用上述多个特定工况点的第二vvt控制策略拟合其他工况点的第二vvt控制策略。

具体为，根据多个特定工况点的第二vvt控制策略，拟合其他工况点的第二vvt控制策略，从而获得进气门打开时间和排气门关闭时间的第二vvtmap图。

其中，第二vvtmap图是以转速为横坐标、负荷为纵坐标的散点图，其用于控制发动机的进气门打开时间、排气门关闭时间。

当获取发动机运行状态下转速v和负荷c时，通过该第二vvtmap图可以获取在该转速v、负荷c下，其对应的进气门的打开时间以及排气门的关闭时间，以使得发动机按照上述参数运行，实现发动机的动力性。

需要说明的是，在进行进气门和排气门的所有vvt控制策略组合的全面扫描时，为保证扫描结果的准确性，通常情况下，发动机的其他运行参数为固定值时进行扫描，具体包括：在轨压和喷油时刻固定在特定值，在中小负荷工况点火角控制在ca50等于6-9ca，在大负荷工况点火角控制在爆震边界，进行进气门和排气门的所有vvt控制策略组合的全面扫描；所述中小负荷工况为负荷小于40％的工况，所述大负荷工况为负荷大于或等于40％的工况。

其中，ca50是指燃料燃烧率为50％，在中小负荷工况下当燃料燃烧率为50％时，点火角可以设置为6-9ca，优选为8ca。

进一步地，进行全面扫描时，对于空燃比也具有限定，空燃比是指混合气中空气与燃料之间的质量的比例，具体包括中小负荷工况的空燃比lambda＝1，大负荷工况的lambda根据发动机排气温度进行控制。

上述分别介绍了第一vvtmap图和第二vvtmap图的标定，下面将结合附图对本申请如何选择vvtmap图的技术方案进行详细介绍。

参见图3，该图为本申请实施例提供的一种米勒循环发动机的可变气门正时系统的控制方法，该方法可以包括以下步骤：

s301：获取发动机的工况参数。

本实施例中，汽车的电子控制单元(electroniccontrolunit，ecu)用户获取发动机当前的工况参数，以便ecu根据上述工况参数执行步骤s102。其中，工况参数包括发动机转速、节气门开度以及加速度。

s302：根据所述发动机的工况参数确定发动机的运行状态。

其中，发动机的运行状态可以分为两种，一种是稳态工况，在该工况下，汽车平稳行驶，比如匀速行驶；另一种是瞬态工况点，在该工况下，汽车的行驶状态较为多变，比如加速、减速、转弯等等。

ecu获取发动机的工况参数，并确定发动机当前的运行状态，当发动机处于稳态工况运行状态时，执行步骤s303；当发动机处于瞬态工况运行状态时，执行步骤s304。

s303：根据预先标定的第一vvtmap图控制可变气门正时系统。

其中，第一vvtmap图是以经济性为目标而标定的vvtmap图，ecu根据上述map图控制进气门的打开时间、节气门开度以及排气门的关闭，以通过控制节气门的相关参数，使得汽油可以充分燃烧，实现经济性。

具体应用时，ecu获取发动机当前的转速和负荷，并根据所述转速和负荷在第一vvtmap图中定位，根据该第一vvtmap图获取该工况下进气门的打开时间、排气门的关闭时间以及开度。

s304：根据预先标定的第二vvtmap图控制可变气门正时系统。

其中，第二vvtmap图是以动力性为目标而标定的vvtmap图，ecu根据上述map图控制进气门的打开时间以及排气门的关闭时间，以便通过控制节气门的相关参数，使得汽油可以充分燃烧，实现发动机的动力性。

具体应用时，ecu获取发动机当前的转速和负荷，并根据所述转速和负荷在进气第二vvtmap图中定位，根据该第二vvtmap图获取该工况进气门的打开时间、排气门的关闭时间。

通过本申请实施例提供的米勒循环发动机可变气门正时系统的控制方法，首先获取发动机的工况参数，根据工况参数确定发动机当前的运行状态，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vvtmap图控制可变气门正时系统，实现发动机的动力性，可见，本申请实现了同时兼顾发动机的经济性和动力性，解决了现有技术中仅以经济性为目标的控制方法，提高了发动机瞬态工况下的加速能力。

基于上述方法实施例，本申请还提供了一种米勒循环发动机的可变气门正时系统的控制装置，下面将结合附图对该控制装置进行解释说明。

参见图3，该图为本申请实施例提供的一种米勒循环发动机的可变气门正时系统控制装置结构图，该装置300包括：

获取单元301，用于获取发动机的工况参数。

确定单元302，用于根据所述发动机的工况参数确定发动机的运行状态。

第一控制单元303，用于当发动机处于稳态工况运行状态时，根据预先标定的第一vvtmap图控制可变气门正时系统。

第二控制单元304，用于当发动机处于瞬态加速加载工况运行状态时，根据预先标定的第二vvtmap图控制可变气门正时系统。

其中，所述第一vvtmap图是以经济性为目标而标定的vvtmap图；所述第二vvtmap图是以动力性为目标而标定的vvtmap图。

在一些实施方式中，所述装置还包括：

第一标定单元，用于标定第一vvtmap图；

所述第一标定单元，具体包括：

选取子单元，用于在发动机转速范围内以及承载负荷范围内选取多个特定工况点；

第一扫描子单元，用于对于每个特定工况点，进行进气门和排气门的所有vvt控制策略组合的全面扫描；

第一选择子单元，用于从所述所有vvt控制策略组合中选出油耗最低的第一vvt控制策略组合，将每个特定工况点的油耗最低的第一vvt控制策略组合作为该特定工况点的第一vvt控制策略；

第一拟合子单元，用于根据各个特定工况点的第一vvt控制策略通过插值法拟合出其他工况点的第一vvt控制策略，从而得到第一vvtmap图。

在一些实施方式中，第二标定单元，用于标定第二vvtmap图；

所述第二标定单元，具体包括：

第二扫描子单元，用于对于每个特定工况点，在该特定工况点的特定节气门开度下，进行进气门和排气门的所有vvt控制策略组合的全面扫描；

第二选择子单元，用于从所述所有vvt控制策略组合中选出扭矩最大的vvt控制策略组合，将每个特定工况的扭矩最大的vvt控制策略组合作为该特定工况点的第二vvt控制策略；所述特定工况点的特定节气门开度为特定工况点在油耗最低时对应的节气门开度；

第二拟合子单元，用于根据各个特定工况点的第二vvt控制策略通过插值拟法拟合出其他工况点的第二vvt控制策略，从而得到第二vvtmap图。

在一些实施方式中，所述特定工况点在发动机转速小于4000r/min的区间内的分布密度大于在发动机转速大于4000r/min的区间内的分布密度。

在一些实施方式中，所述进行进气门和排气门的所有vvt控制策略组合的全面扫描时，中小负荷工况的空燃比lambda＝1，大负荷工况的lambda根据发动机排气温度进行控制。

需要说明的是，本申请装置中各个单元或模块的设置和功能，可以参见图1至图3所示方法实现，在此不再赘述。

通过本申请实施例提供的控制装置，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vvtmap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vvtmap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vvtmap图控制可变气门正时系统，与现有技术仅实现发动机的经济性目的相比，本申请同时兼顾了发动机的经济性和动力性，提高了发动机瞬态工况下的加速加载能力。

以上所述仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制。虽然本申请以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。