一种基于冷启动排气热管理的排气门控制方法及存储介质与流程

1.本发明涉及发动机排气控制领域，尤其是涉及一种基于冷启动排气热管理的排气门控制方法及存储介质。


背景技术：

2.柴油机可变气门技术相较于固定的气门升程正时布置，是一项可以发挥出柴油机部分负荷下节能减排潜力的技术，尤其是基于全可变气门设计的柴油机进排气系统控制策略，可以进一步实现任意工况下的不同气门行线及进排气策略的最优化设计。
3.为了使尾气排放满足排放要求，需要在柴油机后布置尾气后处理系统，对尾气进行催化转化，使其符合排放法规。在柴油车尤其是商乘柴油车上，由于缺乏布置空间，后处理系统往往无法采用紧耦合设计，进入后处理系统前的排气温度达不到后处理系统的最佳催化转化温度的需求。因此，排气热管理的重要措施之一就是提高排气温度，利用尾气中的热量直接促进后处理系统的催化转化效率。
4.eevo排气门早开策略是一种柴油机排气热管理的重要气门控制策略，eevo的早开程度与排温有直接关系，核心思想是早开排气门以使得排气温度较高，在发动机冷启动过程中往往通过eevo策略保证排气温度。但在实际应用eevo策略时，早开角度过大可能存在牺牲过多缸内膨胀做功，导致发动机动力性下降、运转不稳，目前缺乏针对该排气门控制策略的有效实时调控手段。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于冷启动排气热管理的排气门控制方法及存储介质，在发动机冷启动过程中使用eevo策略控制排气门，并实时计算预测输出转矩，如果预测输出转矩低于标定输出转矩一定程度，则认为发动机动力性不足，推迟排气门早开角度，可以灵活调整发动机实际运行过程中动力性及排气热管理之间的转矩、温度平衡关系，在最大可能提升冷启动排温的同时，保证动力性不过多下降。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.一种基于冷启动排气热管理的排气门控制方法，用于在后处理系统的入口温度小于预设置的温度阈值时控制排气门，包括以下步骤：
8.s1、获取初始eevo曲轴包角为基于原始排气门行线策略的排气包角的排气门起动早开提前角度；
9.s2、获取发动机的当前工况，使用eevo策略增大排气门早开角度；
10.s3、计算当前工况下发动机的预测输出转矩t
′
tq
，获取使用原始排气门行线策略控制排气门时发动机在当前工况下的标定输出转矩t
tq
，λ的取值范围为(0，1)，如果t
′
tq
＜(λ
×
t
tq
)，则预测输出转矩t
′
tq
过低，发动机动力性不足，按照当前工况下预设置的最佳角度值推迟排气门早开角度，重复步骤s3，否则，发动机动力性正常，重复步骤s2。
11.进一步的，所述温度阈值是根据后处理系统中doc的起燃温度设置的，当后处理系统的入口温度不小于温度阈值时，说明冷启动结束，使用原始排气门行线策略控制排气门。
12.进一步的，预设置的温度阈值为200℃。
13.进一步的，步骤s2中，获取发动机的当前工况，通过对eevo策略的map图查表得到当前工况的排气门早开角度。
14.更进一步的，eevo策略的map图的获取方式为：在各种工况下使用eevo策略控制排气门，记录各个工况下最佳的排气门早开角度，得到eevo策略的map图。
15.进一步的，步骤s3中预测输出转矩t
′
tq
的计算步骤如下：
16.获取当前的油门位置和发动机转速，基于油门位置和发动机转速确定当前工况，获取工况
‑
机械效率map图，基于当前工况查表得到当前的机械效率η
m
，按照下式计算得到预测输出转矩t
′
tq
：
[0017][0018]
其中，i表示发动机气缸数，p表示缸内压力，τ表示冲程数。
[0019]
进一步的，步骤s3中，获取当前的油门位置和发动机转速，基于油门位置和发动机转速确定当前工况，再通过对原始排气门行线策略的工况
‑
转矩map图查表得到当前工况的标定输出转矩t
tq
。
[0020]
更进一步的，原始排气门行线策略的工况
‑
转矩map图的获取方式为：使用原始排气门行线策略控制排气门，记录各个工况下的发动机输出转矩，得到原始排气门行线策略对应的工况
‑
转矩map图。
[0021]
进一步的，步骤s3中，λ的取值为0.9。
[0022]
进一步的，步骤s3中，当前工况下预设置的最佳角度值是通过对eevo标定map图查表得到的，eevo标定map图的获取方式为：在不同的工况下，令(t
′
tq
/t
tq
)＜λ，按照不同的角度值推迟排气门早开角度，得到不同工况所对应的最佳角度值，建立eevo标定map图。
[0023]
一种计算机存储介质，其上存储有可执行的计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上所述的基于冷启动排气热管理的排气门控制方法。
[0024]
与现有技术相比，本发明通过实时监测后处理系统的入口温度来开关冷启动气门控制，在发动机冷启动过程中使用eevo策略控制排气门，并根据缸内压力和当前工况的机械效率实时计算预测输出转矩，如果预测输出转矩低于标定输出转矩一定程度，则认为eevo策略导致发动机动力性不足，推迟eevo策略下的排气门早开；本技术能够均衡发动机动力性和排气温度，可以灵活调整发动机实际运行过程中动力性及排气热管理之间的转矩、温度平衡关系，在最大可能提升冷启动排温的同时，保证动力性不过多下降。
[0025]
而且，本发明预先建立eevo标定map图，通过测试确定各个工况下的最佳角度值，在实车控制时，如果发动机动力不足，就可以直接根据当前工况查表得到最佳角度值，速度快，并可以按照当前工况的最佳角度值推迟排气门早开角度，能够更加精准的调整排气门，平衡发动机动力性和排气温度。
附图说明
[0026]
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
[0027]
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0028]
实施例1：
[0029]
通过设置在后处理系统入口的温度传感器实时监测后处理系统的入口温度，如果入口温度小于预设置的温度阈值，则使用本技术提供的一种基于冷启动排气热管理的排气门控制方法对排气门进行控制，如果入口温度不小于温度阈值，则冷启动结束，切换至原始排气门行线策略控制排气门。
[0030]
一种基于冷启动排气热管理的排气门控制方法，用于在后处理系统的入口温度小于预设置的温度阈值时控制排气门，如图1所示，包括以下步骤：
[0031]
s1、获取初始eevo曲轴包角为基于原始排气门行线策略的排气包角的排气门起动早开提前角度；
[0032]
s2、获取发动机的当前工况，使用eevo策略增大排气门早开角度；
[0033]
s3、计算当前工况下发动机的预测输出转矩t
′
tq
，获取使用原始排气门行线策略控制排气门时发动机在当前工况下的标定输出转矩t
tq
，λ的取值范围为(0，1)，如果t
′
tq
＜(λ
×
t
tq
)，则预测输出转矩t
′
tq
过低，发动机动力性不足，按照当前工况下预设置的最佳角度值推迟排气门早开角度，重复步骤s3，否则，发动机动力性正常，重复步骤s2。
[0034]
一种计算机存储介质，其上存储有可执行的计算机程序，计算机程序被执行时实现如上的基于冷启动排气热管理的排气门控制方法。
[0035]
如图1所示，在实车控制时，发动机怠速起动，尾气温度不高，可以通过冷启动排气门控制策略来进气排气热管理，最大可能的提高排气温度。在冷启动过程中，可以通过闭环控制检测后处理系统的入口温度是否达到预设置的温度阈值，从而决定是否结束冷启动排气门控制。温度阈值是根据后处理系统中doc的起燃温度设置的，本实施例中当后处理系统的入口温度上升到200℃后，结束冷启动排气门控制，回归原始排气门行线策略控制排气门。
[0036]
步骤s2中，通过油门位置传感器获取油门位置，获取发动机转速，结合油门位置和发动机转速确定发动机的当前工况，在此处不多加赘述，相关行业从业者可以理解。再通过对eevo策略的map图查表得到当前工况的排气门早开角度，对全可变气门机构进行控制。eevo策略的map图的获取方式为：在各种工况下使用eevo策略控制排气门，记录各个工况下最佳的排气门早开角度，得到eevo策略的map图。
[0037]
步骤s3中预测输出转矩t
′
tq
的计算步骤如下：
[0038]
通过油门位置传感器获取油门位置，获取发动机转速，基于油门位置和发动机转速确定当前工况，基于当前工况，对工况
‑
机械效率map图查表得到当前的机械效率η
m
，按照下式计算得到预测输出转矩t
′
tq
：
[0039]
[0040][0041][0042]
其中，p
mi
表示平均指示压力，p表示缸内压力，p可以通过安装在发动机缸内的压力传感器实时获取，v
s
发动机的气缸容积，dv表示发动机气缸容积的微分，n表示发动机转速，i表示发动机气缸数，τ表示冲程数，本实施例中发动机为四冲程发动机，τ的值为4。工况
‑
机械效率map图的获取方式为：记录发动机不同工况下的机械效率，得到工况
‑
机械效率map图，在此处不多加赘述，相关行业从业者可以理解。
[0043]
因此，在实车控制时，根据当前工况查表确定机械效率η
m
的值，再将获取的实时缸内压力p和机械效率η
m
代入计算，即可得到预测输出转矩t
′
tq
。
[0044]
缸内压力是与发动机的一个循环对应的，预测输出转矩的计算是与发动机的一个循环相对应的，本技术每经过一个发动机循环后计算一次预测输出转矩，并将预测输出转矩与当前工况的标定输出转矩进行比较，以判断是否需要在eevo策略下推迟排气门早开角度。
[0045]
步骤s3中获取当前的油门位置和发动机转速，基于油门位置和发动机转速确定当前工况，再通过对原始排气门行线策略的工况
‑
转矩map图查表得到当前工况的标定输出转矩t
tq
。原始排气门行线策略的工况
‑
转矩map图的获取方式为：使用原始排气门行线策略控制排气门，记录各个工况下的发动机输出转矩，得到原始排气门行线策略对应的工况
‑
转矩map图。
[0046]
由于使用eevo策略，排气门早开，会影响发动机的动力性，即输出转矩减小，而标定输出转矩t
tq
是不使用eevo策略时发动机原定的输出转矩。因此，结合缸内压力和当前工况的机械效率计算当前的预测输出转矩，对比预测输出转矩和标定输出转矩以判断发动机动力性的下降程度。
[0047]
步骤s3中，λ的取值为0.9，即t
′
tq
＜90％
×
t
tq
时认为发动机动力不足。事实上，eevo策略为了保证排气温度较高，早开排气门，增大排气门早开角度，减少了发动机缸内膨胀做功，无疑会降低发动机的动力性。为了保证发动机的动力性不会过度降低，本技术设置了90％的阈值，在实车控制时，以使用原始排气门行线策略控制排气门时当前工况的发动机输出转矩t
tq
为基准，当t
′
tq
≥90％
×
t
tq
时认为发动机动力性正常，保持当前eevo包角范围，继续使用eevo策略控制排气门，否则，认为eevo策略下的排气门早开影响了发动机的动力性，推迟排气门早开角度。
[0048]
步骤s3中，按照当前工况下预设置的最佳角度值推迟排气门早开角度，当前工况下预设置的最佳角度值是通过对eevo标定map图查表得到的。每推迟一定的角度会对发动机的性能产生一定的影响，因此针对特定的发动机产品，首先进行基础实验测试，在不同的工况下，令(t
′
tq
/t
tq
)＜λ，按照不同的角度值推迟排气门早开角度，记录该发动机的性能变化，从而得到该发动机的不同工况所对应的最佳角度值，得到该发动机的eevo标定map图，在此处不多加赘述，相关行业从业者可以理解。
[0049]
实车控制时通过查表即确定每个工况的最佳角度值，并在一次循环中按照最佳角度值推迟排气门早开角度，在此处不多加赘述，相关行业从业者可以理解。
[0050]
推迟排气门早开角度后，实时获取缸内压力计算预测输出转矩t
′
tq
，如果发动机的动力性仍然不足，即t
′
tq
＜90％
×
t
tq
，则继续推迟排气门早开角度，否则，按照eevo策略控制排气门早开。
[0051]
在上述排气门控制过程中，通过闭环控制实时监测后处理系统的入口温度，如果入口温度达到200℃，则结束冷启动eevo控制，使用原始排气门行线策略控制排气门。
[0052]
柴油机可变气门技术相较于固定的气门升程正时布置，是一项可以发挥出柴油机部分负荷下节能减排潜力的技术，尤其是基于全可变气门设计的柴油机进排气系统控制策略，在未来柴油机上有望全面搭载，而基于eevo的排气热管理由于存在待解决的动力性与排温提升的平衡关系，需要核心控制技术来对当前eevo策略进行调整。
[0053]
本发明在发动机冷启动过程中使用eevo策略控制排气门，并根据缸内压力实时计算预测输出转矩，如果预测输出转矩低于标定输出转矩一定程度，则认为发动机动力性不足，推迟排气门早开角度，可以灵活调整发动机实际运行过程中动力性及排气热管理之间的转矩、温度平衡关系，在最大可能提升冷启动排温的同时，保证动力性不过多下降，因此，市场应用前景较为广泛。
[0054]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。