一种汽油机断缸降扭方法技术

本发明专利技术涉及一种汽油发动机断缸降扭方法，适用于缸数为三缸及三缸以上，其特征在于：在通常直喷汽油机空燃比闭环功能基础上通过混合气自适应专用控制软件增加混合气自适应控制功能，采用两个发动机工作循环作为一个断缸控制周期来下发喷油器喷油指令，并结合点火角的调节，从而达到更加精确的降扭要求，具体方法包括八个步骤。本发明专利技术的有益效果是，在不增加发动机机械结构与电子器件硬件成本的前提下，通过在ECU控制策略中加入降扭效率计算、降扭协调、断缸策略、断缸执行及点火修正等功能，最终实现发动机降扭精度提高一倍以上，有效地改进了车辆换挡时发动机降扭效果，提高了车辆换挡平顺性。

A method of reducing and twisting of gasoline engine cylinder

【技术实现步骤摘要】
一种汽油机断缸降扭方法
本专利技术属于汽车电子控制领域。涉及一种汽油发动机断缸降扭方法，适用于缸数为三缸及三缸以上，安装有电控喷油器、火花塞及发动机控制单元ECU(EngineControlUnit)的汽油发动机及车辆。
技术介绍
针对带有常规变速机构如手动变速箱、有级自动定变速箱等的汽车而言，在整个行驶过程中，系统会要求发动机输出的扭矩快速下降，例如当车辆由低档位升至高档位时，为了保证换挡过程的平顺性，需要发动机能够实现快速降扭和断缸问题。在本专利技术以前的现有技术中，专利文献(CN103470324A)披露了一种发动机断缸机构，包括由凸轮轴带动的凸轮驱动的摇臂，以及连接于摇臂一端、由所述摇臂驱动的气门，还包括连接于与气门相对的摇臂另一端的、对所述摇臂进行顶推或牵引以使摇臂与凸轮接触或分离的执行机构。专利文献(CN103204164A)中公开了一种混合动力汽车的控制系统和发动机降扭矩、怠速停机控制方法，包括带有制动防抱死系统ABS(AntilockBrakeSystem)功能的ABS模块、整车控制器和发动机ECU，ABS模块通过整车控制器与发动机ECU通讯连接。ABS发出的降低扭矩指令经过整车控制器转发到发动机ECU，整车控制器发送怠速停机控制指令到发动机ECU。专利文献(CN205400912U)中公开了一种非增压多缸柴油机的断缸节油控制装置，包括ECU、发动机和油箱，ECU通过控制总线连接至发动机，发动机内设有喷油泵，喷油泵通过油管连通至油箱、通过高压油管连通发动机，高压油管管路上设有分支油管连通油箱，分支油管上安装有电磁阀开关，电磁阀开关通过控制与反馈线连接ECU。对于专利文献(CN103470324A)公开的系统，其通过更改发动机配气部件机械结构最终实现断缸功能，该方法需要在已有发动机上进行再加工，实现成本较高；专利文献(CN103204164A)公开的系统，重点描述了混合动力系统中不同动力源与动力需求间的扭矩协调问题，并不能适用于常规汽油机降扭断缸需求；专利文献(CN205400912U)公开的系统，主要关注了断缸所带来的经济性效益，但对于降扭的快速响应要求并没有理想的解决方法。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术所要解决的技术问题是，在有发动机降扭需求的情况下，在两个发动机工作循环内进行发动机断缸控制，并同时修正点火提前角，能够准确地按着期望的扭矩值降低发动机档位切换等动作时的输出扭矩，从而达到相应的发动机扭矩响应要求。现将本专利技术基本构思及技术解决方案叙述如下：传统的发动机降扭方法主要受到发动机扭矩调节范围及精度的影响，随着驾驶员对车辆驾驶性要求越来越高，需要发动机的扭矩调节范围更加灵活、准确。在汽车运行的工况中往往会出现要求发动机输出扭矩瞬间下降的情况，例如在发动机升档过程中，需要在离合器逐渐结合的同时迅速降低发动机输出扭矩，以减少换挡时的机械冲击，保证驾驶与乘坐人员良好的驾驶感受。由此汽车研发与标定人员对于发动机输出扭矩的下降性能有确定的需求，要求在保证降低后扭矩值准确性的同时，还要保证扭矩下降时间迅速。当前汽车中广泛使用推迟点火角或在发动机工作循环中停止某一缸或几缸的喷油及做功达到迅速降扭的要求。若使用推迟点火角的方法来降低发动机扭矩，虽然能够迅速地将发动机扭矩值降低，但扭矩降低的范围有限，受扭矩储备及点火角效率影响，若降低过多，会出现发动机失火现象，不能完全通过调整点火角降低到任意扭矩值。若使用在发动机工作循环中停止某一缸或几缸的喷油及做功的方法来实现发动机降扭，则不能完全满足扭矩降低的精度要求，使得车辆换挡品质下降。以3缸汽油发动机为例，若换挡前发动机输出扭矩为90Nm，换挡后目标发动机输出扭矩为75Nm，此时若选择在发动机工作循环中停止一缸喷油，则最终的发动机扭矩将将为60Nm左右，此时会出现15Nm的扭矩偏差，从而致使驾驶性降低。在本专利技术研究和实践过程中，专利技术人发现：同时采用发动机断缸与调节点火角，并将断缸周期拓展，能够有效地提高发动机降扭精度。由此，本专利技术的基本构思是，在有发动机降扭需求的情况下，在两个发动机工作循环内进行发动机断缸控制，并同时修正点火提前角，准确地按着期望的扭矩值降低发动机档位切换的输出扭矩，从而达到相应的发动机扭矩响应要求。根据上述专利技术基本构思，本专利技术提供一种汽油机断缸降扭方法，其特征在于：在不增加常规发动机硬件改造成本的前提下，由发动机控制单元ECU根据当前工况通过专用软件来判断断缸进入条件，即由ECU获取系统外部降扭需求，通过对当前需求扭矩与最小点火角对应的发动机基本扭矩进行比较，判断出当前是否需要进行断缸操作，如需要进行断缸操作则依次进行期望断缸数计算、断缸模式选择及点火角修正计算，最终下发断缸序列、点火角修正量，并禁止氧闭环控制；采用两个发动机工作循环作为一个断缸控制周期来下发喷油器喷油指令，并结合点火角的调节，从而达到更加精确的降扭要求，其结构如附图1所示，其软件流程图及主程序如附图7所示，具体方法步骤如下：步骤1：根据ECU中需求扭矩与最小点火角扭矩之间的关系来判断当前工况下是否需要进行断缸控制；步骤1.1：当车辆正常行驶，且未出现断油工况时，若通过调节点火角所能达到的最小发动机输出扭矩小于发动机需求扭矩，则说明通过调节点火角即可达到目标发动机输出扭矩，此时通过ECU扭矩协调及火路扭矩计算功能即可计算得到此时的点火角；步骤1.2：若最小发动机输出扭矩大于等于发动机需求扭矩时，将发动机断缸请求标志置位，该标志用于后续执行发动机断缸策略的条件，同时禁止空燃比闭环控制功能，(断缸降扭结构框图如附图2所示)；步骤2：当发动机断缸请求标志置位时，说明此时系统需要通过断缸来实现发动机降扭要求，通过下面方法计算断缸降扭效率：其中η为断缸效率，Tqreq为发动机需求扭矩，Tqbas为发动机基本扭矩；通过下式计算得到期望断缸数：Numcutoff＝η×Numcyl×2(2)其中Numcutoff为期望断缸数，Numcyl为发动机缸数，Numcutoff最小值为0，最大值为发动机缸数的二倍；步骤3：为了减缓系统需求扭矩异常突变对断缸的影响，需要对期望断缸数进行抗干扰计算:；即将本次计算得到的期望断缸数与上次计算的期望断缸数作比较，若二者的差值较大，则说明断缸降扭效率发生了突变，通过增加对期望断缸数增加或减少的最大值限制，最终实现期望断缸数的抗干扰计算；步骤3.1：以期望断缸数为标准选择实际执行的断缸模式；步骤3.2：当期望断缸数Numcutoff小于第一个断缸模式切换阈值1+ThdOfs时，选择断缸模式0，最终执行的断缸模式不执行断缸操作，其中ThdOfs是断缸模式判断阈值偏移量，为可标定修改的参数，取值范围为[-0.5,0.5]，该参数的取值决定着发动机响应降扭需求时更倾向于断缸还是更倾向于推迟点火角，以用于适应不同的发动机及整车性能要求；当ThdOfs取值大于0时，表示发动机更倾向于通过推迟点火角来实现降扭；当ThdOfs取值小于0时，表示发动机更倾向于通过断缸来实现降扭；步骤3.3：当Numcutoff大于等于1+ThdOfs且小于第二个断缸模式切换阈值2+ThdOfs时，选择断缸模式1，最终执行的断缸模式中一个断缸周期中执行一缸断油，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽油机断缸降扭方法，其特征在于：由发动机控制单元ECU根据当前工况通过专用软件来判断断缸进入条件，通过对当前需求扭矩与最小点火角对应的发动机基本扭矩进行比较，判断出当前是否需要进行断缸操作，如需要进行断缸操作则依次进行期望断缸数计算、断缸模式选择及点火角修正计算，最终下发断缸序列、点火角修正量，并禁止氧闭环控制；采用两个发动机工作循环作为一个断缸控制周期来下发喷油器喷油指令，并结合点火角的调节，达到更加精确的降扭要求，具体方法步骤如下：步骤1：根据ECU中需求扭矩与最小点火角扭矩之间的关系来判断当前工况下是否需要进行断缸控制；步骤2：当发动机断缸请求标志置位时，说明此时系统需要通过断缸来实现发动机降扭要求，通过下面方法计算断缸降扭效率：

【技术特征摘要】
1.一种汽油机断缸降扭方法，其特征在于：由发动机控制单元ECU根据当前工况通过专用软件来判断断缸进入条件，通过对当前需求扭矩与最小点火角对应的发动机基本扭矩进行比较，判断出当前是否需要进行断缸操作，如需要进行断缸操作则依次进行期望断缸数计算、断缸模式选择及点火角修正计算，最终下发断缸序列、点火角修正量，并禁止氧闭环控制；采用两个发动机工作循环作为一个断缸控制周期来下发喷油器喷油指令，并结合点火角的调节，达到更加精确的降扭要求，具体方法步骤如下：步骤1：根据ECU中需求扭矩与最小点火角扭矩之间的关系来判断当前工况下是否需要进行断缸控制；步骤2：当发动机断缸请求标志置位时，说明此时系统需要通过断缸来实现发动机降扭要求，通过下面方法计算断缸降扭效率：其中η为断缸效率，Tqreq为发动机需求扭矩，Tqbas为发动机基本扭矩；通过下式计算得到期望断缸数：Numcutoff＝η×Numcyl×2(2)其中Numcutoff为期望断缸数，Numcyl为发动机缸数，Numcutoff最小值为0，最大值为发动机缸数的二倍；步骤3：为了减缓系统需求扭矩异常突变对断缸的影响，需要对期望断缸数进行抗干扰计算:；即将本次计算得到的期望断缸数与上次计算的期望断缸数作比较，若二者的差值较大，则说明断缸降扭效率发生了突变，通过增加对期望断缸数增加或减少的最大值限制，最终实现期望断缸数的抗干扰计算；步骤4：制定合理的断缸模式，制定的基本原则是使断缸后的发动机输出扭矩尽可能连续的遵守规则；步骤5：.将ECU中发动机缸号转化为断缸周期内的缸号，以发动机起动后第一个发动机做功冲程为起点，在此发动机工作循环内发动机缸号与断缸缸号相同，在相邻的下一个发动机工作周期内，断缸缸号依次为当前缸号与最大缸号之和。接下来每两个发动机工作循环与之前两个发动机工作循环内断缸缸号相同；步骤6：断缸序列的生成：以断缸请求标志置位为起点，以接下来的一缸做功作为断缸周期的起始缸，根据所选择的断缸模式，依次决定该断缸周期内各缸喷油器喷油状态；当断缸模式发生变化时，保持断缸周期内各缸号顺序不变，并在下一缸将要执行喷油动作时以新断缸模式对应该缸的喷油状态作为依据，来决定喷油器是否喷油；步骤7：实际断缸数的计算：将最近的2*Numcyl发动机做功冲程内的各缸喷油器停止喷油状态个数进行累加，累加的结果作为实际断缸数，记为NumCutoffAct，用于对扭矩计算等功能的修正值；步骤8：计算断缸降扭时点火角效率修正系数：将期望断缸数与实际断缸数之差作为断缸降扭控制的降扭偏差，记为NumDelta，如下式所示NumDelta＝NumCutoff-NumCutoffAct(3)降扭时点火角效率修正系数ηIg计算方法如下式所示ηIg经过反查点火角效率曲线即可得到当前需要修正的点火角度，将该角度作为偏移加至基本点火角上，最终达到点火角的修正。2.根据权利要求1所述的一种汽油机断缸降扭方法，其特征在于：步骤1中所述的“判断当前是否需要进行断缸操作、依次进行期望断缸数计算、断缸模式选择及点火角修正计算，最终下发断缸序列、点火角修正量，并禁止氧闭环控制”的具体步骤如下：步骤1.1：当车辆正常行驶，且未出现断油工况时，若通过调节点火角所能达到的最小发动机输出扭矩小于发动机需求扭矩，则说明通过调节点火角即可达到目标发动机输出扭矩，此时通过ECU扭矩协调及火路扭矩计算功能即可计算得到此时的点火角；步骤1.2：若最小发动机输出扭矩大于等于发动机需求扭矩时，将发动机断缸请求标志置位，该标志用于后续执行发动机断缸策略的条件，同时禁止空燃比闭环控制功能。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：欣白宇，李家玲，孙鹏远，王强，龙立，张慧峰，唐江，高天宇，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22