基于米勒循环的发动机的燃烧控制方法、装置和控制器与流程

本技术属于车辆控制领域，尤其涉及一种基于米勒循环的发动机的燃烧控制方法、装置和控制器。

背景技术：

1、在车辆领域，米勒循环凭借“压缩行程气门回流泄压、膨胀行程充分做功”的热力学优势，可有效降低有效压缩比、抑制爆震，是现阶段高热效率量产发动机的核心技术路径。行业主流机型均通过进气门晚关/早关实现米勒效应，配合可变增压系统兼顾动力与经济性，但传统固定式标定方案普遍存在工况适配性差，精度低的问题，无法充分发挥米勒循环整机的燃烧效率。

技术实现思路

1、本技术提供一种基于米勒循环的发动机的燃烧控制方法、装置和控制器，用于解决现有技术中传统固定式标定方案普遍存在工况适配性差，精度低的问题，可实现基于vvt、vgt、点火角三位一体闭环耦合控制，可在无剧烈爆震、运行稳定的前提下，最大化燃烧做功效率，充分释放米勒循环热效率优势。

2、本技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本技术的实践而习得。

3、根据本技术实施例的第一方面，提供了一种基于米勒循环的发动机的燃烧控制方法，方法包括：

4、获取发动机实时的运行工况；

5、根据运行工况，对发动机当前周期的进气可变气门正时的相位角及可变截面涡轮增压器的涡轮开度进行调整，获得调整后的相位角以及调整后的涡轮开度；

6、获取运行工况下的第一校准参数；

7、基于相应运行工况下的第一校准参数对调整后的相位角和调整后的涡轮开度进行自适应修正，得到修正后的相位角和修正后的涡轮开度；

8、根据修正后的相位角以及修正后的涡轮开度确定目标点火提前角，以基于目标点火提前角控制发动机完成米勒循环燃烧。

9、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，运行工况包括非增压工况、中速增压工况以及高速增压工况；

10、根据运行工况，对发动机当前周期的进气可变气门正时的相位角及可变截面涡轮增压器的涡轮开度进行调整，获得调整后的相位角以及调整后的涡轮开度，包括：

11、在运行工况为非增压工况的情况下，确定调整后的相位角为第一相位角区间的任意相位角，以及确定调整后的涡轮开度为第一开度区间的任意开度；第一相位角区间位于排气上止点后；

12、在运行工况为中速增压工况的情况下，确定调整后的相位角为第二相位角区间的任意相位角，以及确定调整后的涡轮开度为第二开度区间的任意开度；第二相位角区间位于进气上止点前；第二开度区间的下限大于第一开度区间的上限；

13、在运行工况为高速增压工况的情况下，确定调整后的相位角为第三相位角区间中的任意相位角，以及确定调整后的涡轮开度为第三开度区间的任意开度；第三相位角区间位于排气上止点后；第一开度区间的下限大于第三开度区间的上限；第三开度区间的下限大于第二开度区间的上限。

14、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，获取发动机实时的运行工况，包括：

15、在发动机的转速小于或等于第一转速阈值，且发动机的负荷小于或等于第一负荷阈值的情况下，确定运行工况为非增压工况；

16、在发动机的转速大于第一转速阈值且小于第二转速阈值，且发动机的负荷大于第一负荷阈值且小于第二负荷阈值的情况下，确定运行工况为中速增压工况；

17、在发动机的转速大于第二转速阈值，且发动机的负荷大于第二负荷阈值的情况下，确定运行工况为高速增压工况。

18、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，第一校准参数包括冷却液温度；

19、基于相应运行工况下的第一校准参数对调整后的相位角和调整后的涡轮开度进行自适应修正，得到修正后的相位角和修正后的涡轮开度，包括：

20、在运行工况为非增压工况的情况下，执行以下任意一者：

21、若冷却液温度小于预设的冷却液温度下限，则基于预设的第一角度对调整后的相位角进行第一目标次数的微调减小处理，得到修正后的相位角；

22、若冷却液温度大于预设的冷却液温度上限，则基于预设的第二角度对调整后的相位角进行第二目标次数的微调加大处理，得到修正后的相位角。

23、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，第一校准参数包括海拔和进气压力；

24、基于相应运行工况下的第一校准参数对调整后的相位角和调整后的涡轮开度进行自适应修正，得到修正后的相位角和修正后的涡轮开度，包括：

25、在运行工况为非增压工况的情况下，且在海拔高于预设的高度阈值，且进气压力高于预设的压力阈值的情况下，获取发动机的回气比例；

26、对回气比例进行降低，获得降低的回气比例；

27、根据降低的回气比例对调整后的相位角进行修正，获得修正后的相位角。

28、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，第一校准参数包括运行时长；

29、基于相应运行工况下的第一校准参数对调整后的相位角和调整后的涡轮开度进行自适应修正，得到修正后的相位角和修正后的涡轮开度，包括：

30、在运行工况为非增压工况的情况下，且在发动机的运行时长超过目标时长的情况下，根据运行时长确定第三角度；

31、根据第三角度对调整后的相位角进行微调增大处理，获得修正后的相位角。

32、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，第一校准参数包括进气温度；

33、基于相应运行工况下的第一校准参数对调整后的相位角和调整后的涡轮开度进行自适应修正，得到修正后的相位角和修正后的涡轮开度，包括：

34、在运行工况为中速增压工况的情况下，且在进气温度高于预设的第一温度阈值的情况下，根据预设的第四角度对调整后的相位角进行微调增大处理，获得修正后的相位角；根据预设的第一开度对调整后的涡轮开度进行微调增大处理，获得修正后的涡轮开度；

35、在运行工况为中速增压工况的情况下，且在进气温度小于预设的第二温度阈值的情况下，根据预设的第五角度对调整后的相位角进行微调减小处理，获得修正后的相位角，第二温度阈值小于第一温度阈值。

36、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，第一校准参数包括实际增压压力；

37、基于相应运行工况下的第一校准参数对调整后的相位角和调整后的涡轮开度进行自适应修正，得到修正后的相位角和修正后的涡轮开度，包括：

38、在运行工况为中速增压工况的情况下，确定实际增压压力与目标增压压力之间的偏差，在偏差大于目标偏差的情况下，基于预设的第一步长对调整后的涡轮开度进行至少一次修正，直至实际压力与目标增压压力之间的偏差小于目标偏差。

39、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，第一校准参数包括排气温度；

40、基于相应运行工况下的第一校准参数对调整后的相位角和调整后的涡轮开度进行自适应修正，得到修正后的相位角和修正后的涡轮开度，包括：

41、在运行工况为高速增压工况的情况下，且在排气温度高于预设高热负荷温度的情况下，根据预设的第五角度对调整后的相位角进行微调增大处理，得到修正后的相位角；

42、在调整后的涡轮开度大于目标涡轮开度的情况下，对调整后的涡轮开度进行微调减小处理，获得修正后的涡轮开度；目标涡轮开度小于第三开度区间的上限，且大于第三开度区间的下限；修正后的涡轮开度位于第三开度区间的下限与目标涡轮开度之间。

43、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，第一校准参数包括转速波动；

44、基于相应运行工况下的第一校准参数对调整后的相位角和调整后的涡轮开度进行自适应修正，得到修正后的相位角和修正后的涡轮开度，包括：

45、在运行工况为高速增压工况的情况下，且转速波动大于转速波动阈值的情况下，基于预定的第二步长对调整后的相位角进行修正，得到修正后的相位角；

46、根据预设变化速率对调整后的涡轮开度进行修正，获得修正后的涡轮开度。

47、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，第一校准参数包括进气量波动；

48、基于相应运行工况下的第一校准参数对调整后的相位角和调整后的涡轮开度进行自适应修正，得到修正后的相位角和修正后的涡轮开度，包括：

49、在运行工况为高速增压工况的情况下，且进气量波动超过进气量波动阈值的情况下，根据预设的第六角度对调整后的相位角进行微调增大处理，得到修正后的相位角。

50、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，在获取发动机实时的运行工况之前，方法还包括：

51、在发动机启动时，对相位角进行锁止处理，以进行相位角归零；

52、获取第二校准参数；第二校准参数包括水温以及启动电瓶电压；

53、在水温小于零度的情况下，基于第二校准参数对归零相位进行校准，调节节气门开度以微调加大进气压力；

54、在启动电瓶电压小于目标电压阈值的情况下，降低相位角的锁止速率；

55、在水温高于目标水温的情况下，调节节气门开度以微调降低进气量。

56、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，方法还包括：

57、基于以下方式获取当前周期的涡轮开度；

58、获取上一周期的涡轮开度的实际值与理论值之间的开度偏差；

59、将开度偏差输入比例-积分-微分pid控制器，获得当前周期的涡轮开度的理论值。

60、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，方法还包括：

61、在检测到油门开度变化速率高于第一变化速率的情况下，对pid控制器原始的比例系数、积分系数以及微分系数进行减小处理；

62、在检测到涡轮开度变化速率小于第二目标变化速率的情况下，第二目标变化速率小于第一变化速率，恢复原始的比例系数、积分系数以及微分系数；

63、在进气温度高于进气温度阈值的情况下，基于预设阻尼系数对pid控制器输出的当前周期的涡轮开度进行修正。

64、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，方法还包括：

65、获取驾驶需求功率；

66、获取发动机的可输出功率与驾驶需求功率的差值功率；

67、控制驱动电机输出差值功率。

68、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，控制驱动电机输出差值功率还包括：

69、在满足目标条件下，基于加速度对差值功率进行补偿修正处理，得到修正功率；目标条件包括发动机实际输出功率与驾驶需求功率之间的偏差高于目标功率偏差且持续时长高于目标时长；

70、控制驱动电机输出修正功率。

71、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，根据修正后的相位角以及修正后的涡轮开度确定目标点火提前角，包括：

72、根据修正后的相位角以及修正后的涡轮开度确定初始点火角；

73、在爆震参数指示爆震的情况下，对初始点火角进行至少一次退角操作，直至爆震参数指示未爆震；

74、根据进气温度、爆震历史数据、发动机累计运行时长、海拔中的至少部分对初始点火角进行修正，获得目标点火提前角。

75、根据本技术实施例的第二方面，提供了一种基于米勒循环的发动机燃烧控制装置，装置包括：

76、第一获取模块，用于获取发动机实时的运行工况；

77、第一处理模块，用于根据运行工况，对发动机当前周期的进气可变气门正时的相位角及可变截面涡轮增压器的涡轮开度进行调整，获得调整后的相位角以及调整后的涡轮开度；

78、第二获取模块，用于获取运行工况下的第一校准参数；

79、第二处理模块，用于基于相应运行工况下的第一校准参数对调整后的相位角和调整后的涡轮开度进行自适应修正，得到修正后的相位角和修正后的涡轮开度；

80、第三处理模块，用于根据修正后的相位角以及修正后的涡轮开度确定目标点火提前角，以基于目标点火提前角控制发动机完成米勒循环燃烧。

81、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，运行工况包括非增压工况、中速增压工况以及高速增压工况；

82、第一处理模块用于：

83、在运行工况为非增压工况的情况下，确定调整后的相位角为第一相位角区间的任意相位角，以及确定调整后的涡轮开度为第一开度区间的任意开度；第一相位角区间位于排气上止点后；

84、在运行工况为中速增压工况的情况下，确定调整后的相位角为第二相位角区间的任意相位角，以及确定调整后的涡轮开度为第二开度区间的任意开度；第二相位角区间位于进气上止点前；第二开度区间的下限大于第一开度区间的上限；

85、在运行工况为高速增压工况的情况下，确定调整后的相位角为第三相位角区间中的任意相位角，以及确定调整后的涡轮开度为第三开度区间的任意开度；第三相位角区间位于排气上止点后；第一开度区间的下限大于第三开度区间的上限；第三开度区间的下限大于第二开度区间的上限。

86、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，第一获取模块用于：

87、在发动机的转速小于或等于第一转速阈值，且发动机的负荷小于或等于第一负荷阈值的情况下，确定运行工况为非增压工况；

88、在发动机的转速大于第一转速阈值且小于第二转速阈值，且发动机的负荷大于第一负荷阈值且小于第二负荷阈值的情况下，确定运行工况为中速增压工况；

89、在发动机的转速大于第二转速阈值，且发动机的负荷大于第二负荷阈值的情况下，确定运行工况为高速增压工况。

90、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，第一校准参数包括冷却液温度；

91、第二处理模块，用于：

92、在运行工况为非增压工况的情况下，执行以下任意一者：

93、若冷却液温度小于预设的冷却液温度下限，则基于预设的第一角度对调整后的相位角进行第一目标次数的微调减小处理，得到修正后的相位角；

94、若冷却液温度大于预设的冷却液温度上限，则基于预设的第二角度对调整后的相位角进行第二目标次数的微调加大处理，得到修正后的相位角。

95、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，第一校准参数包括海拔和进气压力；

96、第二处理模块，用于：

97、在运行工况为非增压工况的情况下，且在海拔高于预设的高度阈值，且进气压力高于预设的压力阈值的情况下，获取发动机的回气比例；

98、对回气比例进行降低，获得降低的回气比例；

99、根据降低的回气比例对调整后的相位角进行修正，获得修正后的相位角。

100、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，第一校准参数包括运行时长；

101、第二处理模块，用于：

102、在运行工况为非增压工况的情况下，且在发动机的运行时长超过目标时长的情况下，根据运行时长确定第三角度；

103、根据第三角度对调整后的相位角进行微调增大处理，获得修正后的相位角。

104、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，第一校准参数包括进气温度；

105、第二处理模块，用于：

106、在运行工况为中速增压工况的情况下，且在进气温度高于预设的第一温度阈值的情况下，根据预设的第四角度对调整后的相位角进行微调增大处理，获得修正后的相位角；根据预设的第一开度对调整后的涡轮开度进行微调增大处理，获得修正后的涡轮开度；

107、在运行工况为中速增压工况的情况下，且在进气温度小于预设的第二温度阈值的情况下，根据预设的第五角度对调整后的相位角进行微调减小处理，获得修正后的相位角，第二温度阈值小于第一温度阈值。

108、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，第一校准参数包括实际增压压力；

109、第二处理模块，用于：

110、在运行工况为中速增压工况的情况下，确定实际增压压力与目标增压压力之间的偏差，在偏差大于目标偏差的情况下，基于预设的第一步长对调整后的涡轮开度进行至少一次修正，直至实际压力与目标增压压力之间的偏差小于目标偏差。

111、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，第一校准参数包括排气温度；

112、第二处理模块，用于：

113、在运行工况为高速增压工况的情况下，且在排气温度高于预设高热负荷温度的情况下，根据预设的第五角度对调整后的相位角进行微调增大处理，得到修正后的相位角；

114、在调整后的涡轮开度大于目标涡轮开度的情况下，对调整后的涡轮开度进行微调减小处理，获得修正后的涡轮开度；目标涡轮开度小于第三开度区间的上限，且大于第三开度区间的下限；修正后的涡轮开度位于第三开度区间的下限与目标涡轮开度之间。

115、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，第一校准参数包括转速波动；

116、第二处理模块，用于：

117、在运行工况为高速增压工况的情况下，且转速波动大于转速波动阈值的情况下，基于预定的第二步长对调整后的相位角进行修正，得到修正后的相位角；

118、根据预设变化速率对调整后的涡轮开度进行修正，获得修正后的涡轮开度。

119、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，第一校准参数包括进气量波动；

120、第二处理模块，用于：

121、在运行工况为高速增压工况的情况下，且进气量波动超过进气量波动阈值的情况下，根据预设的第六角度对调整后的相位角进行微调增大处理，得到修正后的相位角。

122、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，该装置还包括：

123、第四处理模块，用于：

124、在发动机启动时，对相位角进行锁止处理，以进行相位角归零；

125、第三获取模块，用于获取第二校准参数；第二校准参数包括水温以及启动电瓶电压；

126、第五处理模块，用于在水温小于零度的情况下，基于第二校准参数对归零相位进行校准，调节节气门开度以微调加大进气压力；

127、第六处理模块，用于在启动电瓶电压小于目标电压阈值的情况下，降低相位角的锁止速率；

128、第七处理模块，用于在水温高于目标水温的情况下，调节节气门开度以微调降低进气量。

129、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，该装置还包括：

130、第八处理模块，用于基于以下方式获取当前周期的涡轮开度；

131、获取上一周期的涡轮开度的实际值与理论值之间的开度偏差；

132、将开度偏差输入比例-积分-微分pid控制器，获得当前周期的涡轮开度的理论值。

133、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，该装置还包括：

134、第九处理模块，用于：

135、在检测到油门开度变化速率高于第一变化速率的情况下，对pid控制器原始的比例系数、积分系数以及微分系数进行减小处理；

136、在检测到涡轮开度变化速率小于第二目标变化速率的情况下，第二目标变化速率小于第一变化速率，恢复原始的比例系数、积分系数以及微分系数；

137、在进气温度高于进气温度阈值的情况下，基于预设阻尼系数对pid控制器输出的当前周期的涡轮开度进行修正。

138、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，该装置还包括：

139、第十处理模块，用于：

140、获取驾驶需求功率；

141、获取发动机的可输出功率与驾驶需求功率的差值功率；

142、控制驱动电机输出差值功率。

143、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，第十处理模块，用于：

144、在满足目标条件下，基于加速度对差值功率进行补偿修正处理，得到修正功率；目标条件包括发动机实际输出功率与驾驶需求功率之间的偏差高于目标功率偏差且持续时长高于目标时长；

145、控制驱动电机输出修正功率。

146、在本技术的一些实施例中，基于前述方案，第三处理模块具体用于：

147、根据修正后的相位角以及修正后的涡轮开度确定初始点火角；

148、在爆震参数指示爆震的情况下，对初始点火角进行至少一次退角操作，直至爆震参数指示未爆震；

149、根据进气温度、爆震历史数据、发动机累计运行时长、海拔中的至少部分对初始点火角进行修正，获得目标点火提前角。

150、根据本技术实施例的第四方面，提供了一种控制器，控制器包括第二方面提供的米勒循环的发动机燃烧控制装置。

151、根据本技术实施例的第五方面，提供了一种车辆，车辆包括第二方面所提供的基于米勒循环的发动机燃烧控制装置或第三方面所提供的控制器。

152、根据本技术实施例的第六方面，提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序指令，计算机程序指令由处理器加载并执行时，实现如第一方面中任一项的基于米勒循环的发动机燃烧控制方法的步骤。

153、根据本技术实施例的第七方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面中任一项的基于米勒循环的发动机燃烧控制方法的步骤。

154、在本技术中，通过获取发动机实时的运行工况；根据运行工况，对发动机当前周期的进气可变气门正时的相位角及可变截面涡轮增压器的涡轮开度进行调整，获得调整后的相位角以及调整后的涡轮开度，获取运行工况下的第一校准参数；基于相应运行工况下的第一校准参数对调整后的相位角和调整后的涡轮开度进行自适应修正，得到修正后的相位角和修正后的涡轮开度；根据修正后的相位角以及修正后的涡轮开度确定目标点火提前角，以基于目标点火提前角控制发动机完成米勒循环燃烧，可实现基于vvt、vgt、点火角三位一体闭环耦合控制，可在无剧烈爆震、运行稳定的前提下，最大化燃烧做功效率，充分释放米勒循环热效率优势；同时配合瞬态电机补偿，兼顾全工况动力性、稳定性与燃油经济性，解决传统单一控制策略效率与动力无法兼顾的缺陷。

155、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。