[發(fā)明專利]一種混合動力汽車發(fā)動機控制方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310706522.9
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103758645B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設計）人: 張震
• 申請（專利權）人: 聯(lián)合汽車電子有限公司
• 主分類號: F02D13/00
• 分類號: F02D13/00
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司31211
• 代理人: 殷曉雪

技術領域

本申請涉及一種混合動力汽車的發(fā)動機控制方法。

背景技術

有一種混合動力汽車沒有離合器等分離機構，其發(fā)動機與傳動系統(tǒng)直接連接。對于這種直連型混合動力汽車，當發(fā)動機根據控制器的指令起動或停機時，由于發(fā)動機在低轉速時會產生劇烈抖動，而對整車產生明顯的振動沖擊，嚴重影響乘車舒適性。2001年4月30日出版的編號為2001-01-1415的SAE（國際汽車工程師學會）論文《Noise and Vibration Reduction Technology in Hybrid Vehicle Development》記載了該問題。

請參閱圖1，直連型混合動力汽車在上電后，先由電動機拖動發(fā)動機運轉，發(fā)動機轉速逐漸提高，隨后進行點火由發(fā)動機自行運轉。在此過程中，表征車輛振動情況的樓板加速度（floor acceleration）指標出現(xiàn)較大波動。

請參閱圖2，這是在圖1所示的上電到點火的時間區(qū)段內（即由電動機拖動發(fā)動機運轉時），車輛發(fā)動機受到的阻力矩變化曲線。曲軸初始角度不同，會導致0～240°區(qū)段內發(fā)動機受到的阻力矩不同，但在240°以后的區(qū)段，發(fā)動機受到的阻力矩基本相同。

傳統(tǒng)的四沖程發(fā)動機的一個工作循環(huán)由吸氣、壓縮、膨脹、排氣四個沖程所組成。每個工作循環(huán)對應著曲軸轉動兩周，即曲軸轉動720度。請參閱圖3，吸氣沖程中，進氣門開啟，排氣門關閉，油氣混合氣進入氣缸。壓縮沖程中，進氣門和排氣門均關閉，活塞壓縮氣體。膨脹沖程中，進氣門和排氣門均關閉，火花塞點火使氣缸中的氣體爆炸膨脹。排氣沖程中，進氣門關閉，排氣門開啟，燃燒后的廢氣排出氣缸。現(xiàn)有發(fā)動機在正常運轉時，通常進氣沖程時的氣缸連通進氣管，壓縮和膨脹沖程時的氣缸均為密閉空間，排氣沖程時的氣缸連通排氣管。

當四沖程發(fā)動機在起動、停機階段，由于噴油器不再噴油，火花塞也不再點火，因而在吸氣沖程中進入氣缸的是空氣，在膨脹沖程中氣缸中的空氣不會爆炸膨脹，在排氣沖程中將空氣排出氣缸。由于壓縮和膨脹沖程中的氣缸均為密閉空間，其中空氣在被壓縮時產生的壓縮力矩就導致了圖2所示的發(fā)動機受到的阻力矩出現(xiàn)大幅度、周期性的波動，也就導致了圖1所示的車輛振動。

對于上述振動問題，現(xiàn)有的一種解決方案是：豐田的THS系統(tǒng)采用阿特金森循環(huán)發(fā)動機，在發(fā)動機低速運轉時使進氣門關閉時刻盡量推遲來減少氣缸內的有效充氣量，并通過隨曲軸轉角的扭矩補償來減小扭矩波動，還改進了發(fā)動機的懸置結構。這種技術方案較好地解決了上述振動問題，但對發(fā)動機改動較大，由奧托循環(huán)發(fā)動機改為了阿特金森循環(huán)發(fā)動機，相應地還需要大幅修改控制系統(tǒng)的算法。同排量的阿特金森發(fā)動機較普通的奧托循環(huán)發(fā)動機，具有扭矩下降較多、發(fā)動機的功率輸出降低等缺點，使車輛的加速性以及高速時的油耗有所劣化。

發(fā)明內容

本申請所要解決的技術問題是對于發(fā)動機與傳動系統(tǒng)直連的混合動力汽車而言，提供一種發(fā)動機起動、停止過程中的控制方法，從而可以減少因氣缸內氣體的周期性壓縮、膨脹所帶來的整車大幅度的扭矩波動。為此，本申請還要提供相應的一種控制裝置。

為解決上述技術問題，本申請混合動力汽車發(fā)動機控制方法為：對于直連型混合動力汽車，將發(fā)動機正常運轉時進氣門關閉時的曲軸位置稱為第一基準位置，排氣門開啟時的曲軸位置稱為第二基準位置；在發(fā)動機起動或停機的過程中，使排氣門新增一段額外開啟時間；所述額外開啟時間的起點在曲軸位置位于第一基準位置之前5度～之后30度的范圍內，所述額外開啟時間的終點在曲軸位置位于第二基準位置之前30度～0度的范圍內。

本申請混合動力汽車發(fā)動機控制裝置為：在發(fā)動機的排氣凸輪腔室中增加一個ECU控制的放氣凸輪；當發(fā)動機正常運轉時，ECU控制放氣凸輪使其不起作用，此時排氣門僅受到排氣凸輪的控制；當發(fā)動機被拖動或停機過程中，ECU控制放氣凸輪使其與排氣凸輪共同控制排氣門，由放氣凸輪產生排氣門的額外開啟時間。

本申請在不影響直連型混合動力汽車的發(fā)動機正常運轉的前提下，極大地克服了其在起動和停機過程中的振動，提高了乘車舒適性；并能進一步降低點火時的扭矩沖擊。

附圖說明

圖1是直連型混合動力汽車在起動時的振動示意圖；

圖2是直連型混合動力汽車在起動時的輸出扭矩波動示意圖；

圖3是現(xiàn)有的四沖程發(fā)動機的控制方法中的進氣門、排氣門的開關狀態(tài)示意圖；

圖4a、圖4b是本申請的四沖程發(fā)動機的控制方法中的進氣門、排氣門的開關狀態(tài)示意圖；