发动机的控制方法和装置与流程

1.本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种发动机的控制方法和装置。


背景技术：

2.米勒发动机作为一种在原来奥拓循环发动机的基础上，仅仅通过改变凸轮型线及气门正时位置就可实现热效率的显著提升的技术，正在逐渐成为目前汽油发动机的标配技术。
3.通常米勒循环发动机会搭配高增压及高压缩比技术一起使用，当可变气门正时机构(variable valve timing，vvt)作动正常，可以通过提前关闭进气门关闭角的措施减小有效压缩比，从而达到降低爆震倾向的目的。当vvt不能作动时，vvt则会一直处于默认位置，即进气门晚关位置，此时几乎没有米勒效应，所以有效压缩比会相对较高，低速大负荷爆震倾向严重，从而限制了点火提前角及性能的提升，使得发动机的扭矩输出受到了极大限制，对车辆动力性及驾驶性产生了较大的影响。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机的控制方法，以提升发动机性能。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种发动机的控制方法，所述控制方法包括：检测所述发动机的转速和负荷；判断所述发动机的可变气门正时机构是否满足作动条件；在所述可变气门正时机构不满足所述作动条件时，根据所述发动机的转速和负荷，减小所述发动机的普通空燃比以得到第一空燃比；控制所述发动机以所述第一空燃比运行。
7.进一步的，所述作动条件包括所述发动机的转速大于转速阈值、水温处于水温阈值范围、油温处于油温阈值范围及电压处于电压阈值范围，且所述可变气门正时机构无故障。
8.进一步的，在控制所述发动机以所述第一空燃比运行之后，该方法还包括：检测所述发动机的爆震数据；在所述爆震数据能达到爆震条件时，根据所述爆震数据，控制减小所述发动机的普通点火提前角，并逐渐增大所述普通点火提前角减小的值，以使所述爆震数据不能达到爆震条件。
9.进一步的，该方法还包括：在所述普通点火提前角减小的值大于第一阈值，所述爆震数据仍能达到爆震条件时，根据所述普通点火提前角减小的值，控制减小所述发动机的进气量。
10.进一步的，该方法还包括：在所述可变气门正时机构满足所述作动条件时，控制所述发动机以所述普通空燃比运行。
11.相对于现有技术，本发明所述的发动机的控制方法具有以下优势：
12.首先检测所述发动机的转速和负荷，接着判断所述发动机的可变气门正时机构是否满足作动条件，然后在所述可变气门正时机构不满足所述作动条件时，根据所述发动机
的转速和负荷，减小所述发动机的普通空燃比以得到第一空燃比，最后控制所述发动机以所述第一空燃比运行。本发明在vvt不作动时采用减小空燃比的方式，利用燃油的气化潜热，大幅降低发动机压缩终了时的缸内温度，从而降低爆震倾向，提升发动机性能。
13.本发明的另一目的在于提出一种发动机的控制装置，以提升发动机性能。
14.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
15.一种发动机的控制装置，所述控制装置包括：检测单元、处理单元以及控制单元，其中，所述检测单元用于检测所述发动机的转速和负荷；所述处理单元用于：判断所述发动机的可变气门正时机构是否满足作动条件；在所述可变气门正时机构不满足所述作动条件时，根据所述发动机的转速和负荷，减小所述发动机的普通空燃比以得到第一空燃比；所述控制单元用于控制所述发动机以所述第一空燃比运行。
16.进一步的，所述作动条件包括所述发动机的转速大于转速阈值、水温处于水温阈值范围、油温处于油温阈值范围及电压处于电压阈值范围，且所述可变气门正时机构无故障。
17.进一步的，在控制所述发动机以所述第一点火提前角和所述第一空燃比运行之后，所述检测单元还用于检测所述发动机的爆震数据；所述控制单元还用于：在所述爆震数据能达到爆震条件时，根据所述爆震数据，控制减小所述发动机的普通点火提前角，并逐渐增大所述普通点火提前角减小的值，以使所述爆震数据不能达到爆震条件。
18.进一步的，所述控制单元还用于：在所述普通点火提前角减小的值大于第一阈值，所述爆震数据仍能达到爆震条件时，根据所述普通点火提前角减小的值，控制减小所述发动机的进气量。
19.进一步的，所述控制单元还用于：在所述可变气门正时机构满足所述作动条件时，控制所述发动机以所述普通空燃比运行。
20.所述发动机的控制装置与上述发动机的控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
21.本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
22.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
23.在附图中：
24.图1是本发明一实施例提供的发动机的控制方法的流程图；
25.图2是本发明另一实施例提供的发动机的控制方法的流程图；
26.图3是本发明另一实施例提供的发动机的控制方法的流程图；
27.图4是本发明一实施例提供的发动机的控制装置的结构框图。
28.附图标记说明：
[0029]1ꢀꢀꢀ
检测单元
ꢀꢀꢀꢀꢀ2ꢀꢀꢀꢀꢀ
处理单元
[0030]3ꢀꢀꢀ
控制单元
具体实施方式
[0031]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
[0032]
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
[0033]
本发明的发动机可以是米勒发动机。米勒循环是低温循环能够有效降低发动机爆震倾向有效提高发动机热效率。米勒循环的特点是发动机的有效压缩比小于膨胀比。通过进气早关(eivc)的策略在压缩行程开始之前使混合气经历一个膨胀过程，对混合气进行内部冷却，以降低发动机热负荷、减少压缩功。eivc策略大大降低了发动机的有效压缩比。发动机压缩比和膨胀比分离，增大了膨胀功，并有效抑制发动机爆震。米勒循环不仅能够抑制发动机爆震还能降低nox排放。因此米勒循环具有减少部分负荷泵气损失，增加膨胀功，提高发动机热效率，降低缸内燃烧温度，减小热荷，降低nox排放等优势。
[0034]
对米勒循环增压发动机来说，vvt在默认位置(是指发动机运行时，vvt处于锁止位置，一般是对应进气门开启的最晚位置，或排气门关闭的最早位置)时和vvt在活动位置(通常为了发挥vvt发动机的油耗优势，发动机运行时vvt通常会离开默认位置，通过改变气门开启关闭时刻达到油耗或性能最佳的目的，此时vvt所处的位置为vvt活动位置)时两者的有效压缩比相差较大，压缩终了时温度压力也有显著差别，从而造成爆震倾向的差别较大，因此本发明对于vvt在默认位置时的控制参数单独优化。
[0035]
图1是本发明一实施例提供的发动机的控制方法的流程图。如图1所示，所述控制方法包括：
[0036]
步骤s11，检测所述发动机的转速和负荷；
[0037]
具体地，例如可以通过转速传感器和负荷传感器等检测发动机的转速和负荷。
[0038]
步骤s12，判断所述发动机的可变气门正时机构是否满足作动条件；
[0039]
具体地，作动条件可以包括所述发动机的转速大于转速阈值(例如600～1000转中的某一值)、水温处于水温阈值范围(0
°
～40
°
中的某一值至100
°
～120
°
中的某一值)、油温处于油温阈值范围(0
°
～40
°
中的某一值至120
°
～140
°
中的某一值)及电压处于电压阈值范围(8～9v中的某一值至16～18v中的某一值)，且vvt无故障。转速、水温、油温及电压可以分别通过转速传感器以及温度传感器等进行检测。
[0040]
步骤s13，在vvt不满足所述作动条件时，根据所述发动机的转速和负荷，减小所述发动机的普通空燃比以得到第一空燃比；
[0041]
具体地，具有可变气门正时机构的发动机在正常运行时,一般会根据发动机运行工况设置有相应的普通点火提前角、普通空燃比(例如常用的空燃比为14.7)以及根据发动机运行工况所设置的普通进气量，对此不多赘述。当vvt不满足上述作动条件时，此时vvt位于默认位置，则根据检测到的发动机的转速和负荷，减小普通空燃比，具体减小的量与当前转速和负荷相关，可以通过预先标定得到(即在不同转速和负荷条件下，使发动机的爆震尽可能小，从而得到减小普通空燃比的量)，从而得到减小之后的第一空燃比。
[0042]
步骤s14，控制所述发动机以所述第一空燃比运行；
[0043]
具体地，在得到第一空燃比之后，可以控制发动机以第一空燃比运行，以减小和限制爆震。
[0044]
步骤s15，在所述可变气门正时机构满足所述作动条件时，控制所述发动机以所述
普通空燃比运行。
[0045]
具体地，如果vvt满足作动条件，即vvt位于活动位置，则不必调整空燃比，控制发动机以普通空燃比运行即可。
[0046]
另外，由于不同发动机之间散热能力存在差别及车辆进气增压温度中冷能力条件的不同，会导致相同工况同样减小空燃比的条件下仍有爆震发生的可能，因此，本发明还提供一种方法，如图2所示，该方法包括：
[0047]
步骤s21，检测所述发动机的爆震数据；
[0048]
具体地，爆震数据可以是爆震强度和爆震频率，可以通过爆震传感器检测发动机的爆震强度和频率。
[0049]
步骤s22，判断所述爆震数据是否能达到爆震条件；
[0050]
具体地，即判断所述爆震强度是否大于预设强度和/或所述爆震频率是否大于预设频率。
[0051]
步骤s23，在所述爆震数据不能达到爆震条件时，控制所述发动机以所述第一空燃比和普通点火提前角运行；
[0052]
具体地，如果爆震强度小于等于预设强度且爆震频率小于等于预设频率时，此时不需要进行调整，只需要控制发动机以第一空燃比和普通点火提前角运行即可。
[0053]
步骤s24，在所述爆震数据能达到爆震条件时，根据所述爆震数据，控制减小所述发动机的普通点火提前角，并逐渐增大所述普通点火提前角减小的值，以使所述爆震数据不能达到爆震条件；
[0054]
具体地，当爆震强度大于预设强度和/或爆震频率大于预设频率，此时仅通过减小空燃比不足以抑制爆震，因此，需减小普通点火提前角，在本发明实施例中，爆震强度或频率越高，则普通点火提前角减小的值越大。普通点火提前角首次减小的值可以预先进行标定得到(使爆震尽可能小)。如果减小了普通点火提前角后，爆震强度还大于预设强度和/或爆震频率还大于预设频率，则需要增大普通点火提前角减小的值，直到爆震强度小于等于预设强度且爆震频率小于等于预设频率。
[0055]
图3是本发明另一实施例提供的发动机的控制方法的流程图。如图3所示，在减小所述普通点火提前角的过程中，该方法包括：
[0056]
步骤s31，判断所述普通点火提前角减小的值是否大于第一阈值；
[0057]
步骤s32，在所述普通点火提前角减小的值大于第一阈值时，根据所述普通点火提前角减小的值，控制减小所述发动机的进气量；
[0058]
具体地，在增大普通点火提前角减小的值的过程中，将普通点火提前角减小的值与第一阈值进行对比。在普通点火提前角减小的值大于第一阈值时，如果爆震数据仍能达到爆震条件，则说明减小点火提前角已经不足以抑制爆震，此时，则需要减小发动机的进气量，这里所说的减小发动机的进气量指的是发动机在当前工况下对应的最大进气量。普通点火提前角减小的值越大，发动机的进气量减小的值就越大，具体可以将普通进气量乘以一个与普通点火提前角减小的值的大小相关的，小于1的系数得到，在普通点火提前角减小的值越大时，该系数越小。同样的，该系数也可以通过预先标定得到(使爆震尽可能小)。
[0059]
步骤s33，在所述第一点火提前角减小的值小于等于第一阈值时，控制所述发动机以普通进气量运行。
[0060]
具体地，在普通点火提前角减小的值小于等于第一阈值时，就使得爆震数据不能达到爆震条件，说明减小点火提前角足以抑制爆震，此时不必进行调整，使发动机还以发动机在当前工况下所标定的普通进气量运行即可。
[0061]
本发明总的方案实施过程为：首先当vvt满足作动条件时，根据发动机工况条件正常点火、喷油即可；当vvt不满足作动条件时，通过采用减小空燃比的方式(即加浓喷油)可以抑制爆震，此时进气和点火提前角都正常；接着，如果还检测出爆震，则采用减小点火提前角的方式，并且点火提前角减小的值逐渐增大，从而抑制爆震(推迟，即减小点火角，可以尽量推迟油气燃烧时间，减小未燃烧的油气承受的压力和温度，从而减少自燃，以抑制爆震)，此时，进气正常而空燃比还继续使用上述减小的空燃比，即加浓处理；如果点火提前角减小的值过大仍然还有爆震出现，则最后通过采用减小进气量的方式抑制爆震，此时，空燃比使用上述减小的空燃比，点火提前角使用上述减小的点火提前角(此时发生的爆震是在减小的空燃比和减小的点火提前角的基础上发生的，因此必须继续使用上述减小的空燃比和上述减小的点火提前角，以避免爆震加重)。本发明通过根据发动机的爆震情况，在合理的时机选择采用不同的抑制爆震的控制方式，从而达到降低爆震倾向，提升发动机性能的效果。
[0062]
图4是本发明一实施例提供的发动机的控制装置的结构框图。如图4所示，所述控制装置包括：检测单元1、处理单元2以及控制单元3，其中，所述检测单元1用于检测所述发动机的转速和负荷；所述处理单元2用于：判断所述发动机的可变气门正时机构是否满足作动条件；在所述可变气门正时机构不满足所述作动条件时，根据所述发动机的转速和负荷，减小所述发动机的普通空燃比以得到第一空燃比；所述控制单元3用于控制所述发动机以所述第一空燃比运行。
[0063]
进一步的，所述作动条件包括所述发动机的转速大于转速阈值、水温处于水温阈值范围、油温处于油温阈值范围及电压处于电压阈值范围，且所述可变气门正时机构无故障。
[0064]
进一步的，在控制所述发动机以所述第一点火提前角和所述第一空燃比运行之后，所述检测单元1还用于检测所述发动机的爆震数据；所述控制单元3还用于：在所述爆震数据能达到爆震条件时，根据所述爆震数据，控制减小所述发动机的普通点火提前角，并逐渐增大所述普通点火提前角减小的值，以使所述爆震数据不能达到爆震条件。
[0065]
进一步的，所述控制单元3还用于：在所述普通点火提前角减小的值大于第一阈值，所述爆震数据仍能达到爆震条件时，根据所述普通点火提前角减小的值，控制减小所述发动机的进气量。
[0066]
进一步的，所述控制单元3还用于：在所述可变气门正时机构满足所述作动条件时，控制所述发动机以所述普通空燃比运行。
[0067]
上文所述的发动机的控制装置与上文所述的发动机的控制方法的实施例类似，在此不再赘述。
[0068]
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。