專利名稱：一種汽車發(fā)動機進氣歧管狀態(tài)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車發(fā)動機進氣歧管狀態(tài)的控制方法，屬于汽車發(fā)動機管理技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
由于在進氣過程中具有間歇性和周期性，致使進氣歧管內(nèi)產(chǎn)生一定幅度的壓力波。此壓力波以當?shù)芈曀僭谶M氣系統(tǒng)內(nèi)傳播和往復(fù)反射。如果以一定長度和直徑的進氣歧 管與一定容積的諧振室組成諧振系統(tǒng)圖，并使其固有頻率與氣門的進氣周期協(xié)調(diào)，那么在 特定的轉(zhuǎn)速下，就會在進氣門關(guān)閉之前，在進氣歧管內(nèi)產(chǎn)生大幅度的壓力波，使進氣歧管的 壓力增高，從而增加進氣量，這就是進氣波動效應(yīng)?？勺冞M氣歧管就是充分利用進氣波動效應(yīng)和盡量縮小發(fā)動機在高低轉(zhuǎn)速下的進 氣速度的差別，從而達到改善發(fā)動機經(jīng)濟性及動力性的目的。因此要求發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速、大 負荷時裝備粗短的進氣歧管；在中、低轉(zhuǎn)速和小、中負荷下配用較長的進氣歧管?？勺冞M氣 歧管就是為適應(yīng)這種要求而設(shè)計的。發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時，發(fā)動機電子控制裝置指令轉(zhuǎn)換閥控制機構(gòu)關(guān)閉轉(zhuǎn)換閥，這時 空氣經(jīng)空氣濾清器和節(jié)氣門沿著彎曲而又細長的進氣歧管流進汽缸。細長的進氣歧管提高 了進氣速度，增強了氣流的慣性，使進氣量增多。當發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)換閥開啟，空氣經(jīng)空氣濾清器和節(jié)氣門直接進入粗短的 的進氣歧管。粗短的進氣歧管進氣阻力小，也使進氣量增多?？勺冮L度進氣歧管不僅可以提高發(fā)動機的動力性，還由于提高了發(fā)動機在中低轉(zhuǎn) 速下的進氣速度而增強了汽缸內(nèi)的氣流強度，從而改善了燃燒過程，使發(fā)動機中低速燃油 經(jīng)濟性有所提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種汽車發(fā)動機進氣歧管狀態(tài)的控制方法，將可變長度進氣 歧管系統(tǒng)的控制集成于汽車發(fā)動機電子控制單元(以下簡稱ECU)中，利用傳感器采集發(fā)動 機轉(zhuǎn)速信號(以下簡稱N)、車速信號(以下簡稱VS)和進氣歧管空氣流量(以下簡稱MAF)， 通過設(shè)定的控制方法，完成發(fā)動機可變長度進行進氣歧管的優(yōu)化控制。本發(fā)明提出的汽車發(fā)動機進氣歧管狀態(tài)的控制方法，包括以下步驟(1)打開汽車點火鑰匙開關(guān)，使汽車發(fā)動機電子控制單元初始化，此時發(fā)動機進氣 歧管處于長管狀態(tài)，啟動車輛；(2)ECU捕獲汽車車速傳感器的脈沖信號，并將該脈沖信號轉(zhuǎn)化為車速VS ；同時捕 獲汽車曲軸位置傳感器信號，并將該信號轉(zhuǎn)換為汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速N;通過進氣壓力傳感器 獲得汽車進氣管中的空氣壓力，并根據(jù)該空氣壓力利用速度密度法計算得到汽車進氣歧管 中的空氣流量MAF ；(3)ECU以一定周期將上述發(fā)動機轉(zhuǎn)速N和進氣歧管中空氣流量MAF作為汽車發(fā)動機電子控制單元中進氣歧管系統(tǒng)的輸入量，獲得控制進氣歧管切換的中間變量Q，具體過程 如下(3-1)分別設(shè)定發(fā)動機在怠速工況下的轉(zhuǎn)速閾值Ni,部分負荷工況下的轉(zhuǎn)速閾值 N2,倒拖工況下的轉(zhuǎn)速閾值N3,倒拖斷油工況下的轉(zhuǎn)速閾值N4,以及全負荷工況下的轉(zhuǎn)速閾 值 N5，且 0 < Ni < N2 < N3 < N4 < N5 < 5000 轉(zhuǎn) / 分鐘；(3-2)分別設(shè)定發(fā)動機在怠速工況下的空氣流量閾值MAFi,部分負荷工況下的 空氣流量閾值MAF2,倒拖工況下的空氣流量閾值MAF3,倒拖斷油工況下的空氣流量閾值 MAF4,以及全負荷工況下的空氣流量閾值MAF5,且0 < MAFi < MAF2 < MAF3 < MAF4 < MAF5 < 5000mg/TDC即每缸每工作循環(huán)吸進新鮮工質(zhì)的質(zhì)量；(3-3)設(shè)定汽車車速閾值VSi公里/小時；
(3-4)將上述轉(zhuǎn)速信號N與上述設(shè)定的轉(zhuǎn)速閾值進行比較，同時將上述進氣歧管 中的空氣流量MAF與上述設(shè)定的流量閾值進行比較，當轉(zhuǎn)速值N位于兩個相鄰轉(zhuǎn)速閾值之 間，S卩Nn<N<Nn+1，(其中n=l，2，…，5)且進氣歧管中的空氣流量位于相鄰兩個流量 閾值之間，即MAFn彡MAF < MAFn+1,(其中η = 1，2，…，5)，時，若發(fā)動機處于怠速工況、倒 拖工況或倒拖斷油工況中的任何一種時，使中間變量Q的值為0，直接進入步驟4 ；若發(fā)動機 處于部分負荷工況或全負荷工況，且轉(zhuǎn)速大于4000轉(zhuǎn)/分鐘時，使中間變量Q的值為1，同 時進入步驟(3-5)；(3-5)將上述車速信號VS與設(shè)定的汽車車速閾值VSi進行比較，若VS彡VSi,則使 中間變量Q的值為1，若VS < VSi,則使中間變量Q的值為0。進入步驟4。(4)以一定周期根據(jù)中間變量Q的值判斷進氣歧管狀態(tài)若中間變量Q的值為0， 則使進氣歧管處于長管狀態(tài)；若中間變量Q的值為1，則使進氣歧管處于短管狀態(tài)。本發(fā)明提出的汽車發(fā)動機進氣歧管狀態(tài)的控制方法，其優(yōu)點是，能提高發(fā)動機在 中低轉(zhuǎn)速時的扭力輸出，對燃油經(jīng)濟性和高轉(zhuǎn)速動力沒有壞的影響，因而能改善發(fā)動機的 適應(yīng)性。ECU根據(jù)各傳感器采集的發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車速、進氣流量等信號，分析發(fā)動機運行中的 各種參數(shù)，按照設(shè)定的程序進行計算處理輸出處理結(jié)果，控制可變長度進氣歧管的長短管 切換，使之更加符合汽車發(fā)動機實際運行的工況，滿足發(fā)動機在各種不同轉(zhuǎn)速下的扭力輸 出達到最佳值。通常的固定式進氣歧管，只能按照發(fā)動機的具體要求，或者按照高轉(zhuǎn)速和低 轉(zhuǎn)速時的要求進行最優(yōu)化的幾何設(shè)計，或者采用折中的辦法，但是無論哪種設(shè)計，都不能兼 顧到不同轉(zhuǎn)速時的需求?？勺冞M氣歧管技術(shù)則可以分兩段或更多的級數(shù)來適應(yīng)不同的發(fā)動 機轉(zhuǎn)速。并且這種技術(shù)成本低廉——它只需要一些簡單的電磁閥和進氣管形狀的設(shè)計就能 夠?qū)崿F(xiàn)。


圖1是本發(fā)明方法的流程框圖。
具體實施例方式本發(fā)明提出的發(fā)動機可變長度進氣歧管系統(tǒng)的控制方法，其流程框圖如圖1所 示，包括以下步驟(1)打開汽車點火鑰匙開關(guān)，使汽車發(fā)動機電子控制單元初始化，此時發(fā)動機進氣歧管處于長管狀態(tài)，啟動車輛；(2)ECU捕獲汽車車速傳感器的脈沖信號，并將該脈沖信號轉(zhuǎn)化為車速VS ；同時捕 獲汽車曲軸位置傳感器信號，并將該信號轉(zhuǎn)換為汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速N;通過進氣壓力傳感器 獲得汽車進氣管中的空氣壓力，并根據(jù)該空氣壓力利用速度密度法計算得到汽車進氣歧管 中的空氣流量MAF ；(3) E⑶每segment (發(fā)動機完成一個工作循環(huán)經(jīng)過的時間和汽缸數(shù)的比值)將上 述發(fā)動機轉(zhuǎn)速N和進氣歧管中空氣流量MAF作為汽車發(fā)動機電子控制單元中進氣歧管系統(tǒng) 的輸入量，獲得控制進氣歧管切換的中間變量Q，具體過程如下(3-1)分別設(shè)定發(fā)動機在怠速工況下的轉(zhuǎn)速閾值Ni,部分負荷工況下的轉(zhuǎn)速閾值 N2,倒拖工況下的轉(zhuǎn)速閾值N3,倒拖斷油工況下的轉(zhuǎn)速閾值N4,以及全負荷工況下的轉(zhuǎn)速閾 值 N5，且 0 < Ni < N2 < N3 < N4 < N5 < 5000 轉(zhuǎn) / 分鐘；(3-2)分別設(shè)定發(fā)動機在怠速工況下的空氣流量閾值MAFi,部分負荷工況下的 空氣流量閾值MAF2,倒拖工況下的空氣流量閾值MAF3,倒拖斷油工況下的空氣流量閾值 MAF4,以及全負荷工況下的空氣流量閾值MAF5,且0 < M AFi < MAF2 < MAF3 < MAF4 < MAF5 < 5000mg/TDC (每缸每工作循環(huán)吸進新鮮工質(zhì)的質(zhì)量)；(3-3)設(shè)定汽車車速閾值VSi公里/小時；(3-4)將上述轉(zhuǎn)速信號N與上述設(shè)定的轉(zhuǎn)速閾值進行比較，同時將上述進氣歧管 中的空氣流量MAF與上述設(shè)定的流量閾值進行比較，當轉(zhuǎn)速值N位于兩個相鄰轉(zhuǎn)速閾值之 間，S卩Nn<N<Nn+1，(其中n=l，2，…，5)且進氣歧管中的空氣流量位于相鄰兩個流量 閾值之間，即MAFn彡MAF < MAFn+1,(其中η = 1，2，…，5)，時，若發(fā)動機處于怠速工況、倒 拖工況或倒拖斷油工況中的任何一種時，使中間變量Q的值為0，直接進入步驟4 ；若發(fā)動機 處于部分負荷工況或全負荷工況，且轉(zhuǎn)速大于4000轉(zhuǎn)/分鐘時，使中間變量Q的值為1，同 時進入步驟(3-5)；(3-5)將上述車速信號VS與設(shè)定的汽車車速閾值VSi進行比較，若VS彡VSi,則使 中間變量Q的值為1，若VS < VSi,則使中間變量Q的值為0。進入步驟4。(4)ECU每50毫秒根據(jù)中間變量Q的值判斷進氣歧管狀態(tài)若中間變量Q的值為 0，則使進氣歧管處于長管狀態(tài)；若中間變量Q的值為1，則使進氣歧管處于短管狀態(tài)。本發(fā)明的一個實施特例中，步驟(3)的操作過程可以如下表所示
0^N<800 800 ^ N < 1500 ^ N < 2500 ^ N < 3700=SN<5000
MAF ^^^__1500__2500__3700__
0 彡 MAF<100 Q=O__Q=O__Q=O__Q=O__Q=O_
100 彡 MAF<250 Q=O__Q=O__Q=O__Q=O__Q=0_
250 彡 MAF<400 Q=O__Q=O__Q=O__Q-O__Q=I_
400 彡 MAF<550 Q=O__Q=OQ=O__Q=I__Q=I_
550^MAF<700 Q=OQ=OQ=OQ=IQ=I_上述表中，為了描述清楚，根據(jù)汽車工況設(shè)定了一個中間變量Q值，設(shè)定方法是當發(fā)動機處于怠速工況、倒拖工況或倒拖斷油工況時，設(shè)定Q = 0，當發(fā)動機處于部分負荷 工況或全負荷工況時設(shè)定Q= 1。中間變量Q = O表示進氣歧管為長管狀態(tài)，Q= 1表示要 進入步驟(3-5)，將當前車速與設(shè)定的車 速閾值比較，得到中間變量Q的值。本表中設(shè)定的 轉(zhuǎn)速閾值為=N1 = 800，N2 = 1500，N3 = 2500，N4 = 3700，N5 = 5000 (η = 5)；進氣歧管空氣 流量閾值為=MAF1 = 100，MAF2 = 250 ；MAF3 = 400 ；MAF4 = 550 ；MAF5 = 700 (η = 5)。
權(quán)利要求
一種汽車發(fā)動機進氣歧管狀態(tài)的控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)打開汽車點火鑰匙開關(guān)，使汽車發(fā)動機電子控制單元初始化，此時發(fā)動機進氣歧管處于長管狀態(tài)，啟動車輛；(2)ECU捕獲汽車車速傳感器的脈沖信號，并將該脈沖信號轉(zhuǎn)化為車速VS；同時捕獲汽車曲軸位置傳感器信號，并將該信號轉(zhuǎn)換為汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速N；通過進氣壓力傳感器獲得汽車進氣管中的空氣壓力，并根據(jù)該空氣壓力利用速度密度法計算得到汽車進氣歧管中的空氣流量MAF；(3)以一定周期將上述發(fā)動機轉(zhuǎn)速N、進氣歧管中空氣流量MAF和車速VS作為汽車發(fā)動機電子控制單元中進氣歧管系統(tǒng)的輸入量，獲得控制進氣歧管切換的中間變量Q，具體過程如下(3-1)分別設(shè)定發(fā)動機在怠速工況下的轉(zhuǎn)速閾值Ni，部分負荷工況下的轉(zhuǎn)速閾值N2，倒拖工況下的轉(zhuǎn)速閾值N3，倒拖斷油工況下的轉(zhuǎn)速閾值N4，以及全負荷工況下的轉(zhuǎn)速閾值N5，且0＜Ni＜N2＜N3＜N4＜N5＜5000轉(zhuǎn)/分鐘；(3-2)分別設(shè)定發(fā)動機在怠速工況下的空氣流量閾值MAFi，部分負荷工況下的空氣流量閾值MAF2，倒拖工況下的空氣流量閾值MAF3，倒拖斷油工況下的空氣流量閾值MAF4，以及全負荷工況下的空氣流量閾值MAF5，且0＜MAFi＜MAF2＜MAF3＜MAF4＜MAF5＜5000mg/TDC；(3-3)設(shè)定汽車車速閾值VSi公里/小時；(3-4)將上述轉(zhuǎn)速信號N與上述設(shè)定的轉(zhuǎn)速閾值進行比較，同時將上述進氣歧管中的空氣流量MAF與上述設(shè)定的流量閾值進行比較，當轉(zhuǎn)速值N位于兩個相鄰轉(zhuǎn)速閾值之間，即Nn≤N＜Nn+1，n＝1，2，…，5，且進氣歧管中的空氣流量位于相鄰兩個流量閾值之間，即MAFn≤MAF＜MAFn+1，時，若發(fā)動機處于怠速工況、倒拖工況或倒拖斷油工況中的任何一種時，使中間變量Q的值為0，直接進入步驟4；若發(fā)動機處于部分負荷工況或全負荷工況，且轉(zhuǎn)速大于4000轉(zhuǎn)/分鐘時，使中間變量Q的值為1，并進入步驟(3-5)；(3-5)將上述車速信號VS與設(shè)定的汽車車速閾值VSi進行比較，若VS≥VSi，則使中間變量Q的值為1，若VS＜VSi，則使中間變量Q的值為0，進入步驟4；(4)以一定周期根據(jù)中間變量Q的值判斷進氣歧管狀態(tài)若中間變量Q的值為0，則使進氣歧管處于長管狀態(tài)；若中間變量Q的值為1，則使進氣歧管處于短管狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機可變長度進氣歧管系統(tǒng)的控制方法，屬于汽車發(fā)動機管理技術(shù)領(lǐng)域。汽車電子控制單元利用傳感器采集車速信號、發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號和進氣歧管空氣流量信號。汽車發(fā)動機起動前進氣歧管缺省為長管狀態(tài)；發(fā)動機起動后以一定周期，以發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車速、進氣流量信號為參數(shù)，分別與轉(zhuǎn)速閾值、車速閾值、進氣流量閾值比較并結(jié)合汽車發(fā)動機具體工況進行循環(huán)控制進氣歧管的長短管切換。本發(fā)明通過精確算法控制可變長度進氣歧管的長短管切換，使之符合汽車發(fā)動機實際運行的工況，滿足發(fā)動機在各種不同轉(zhuǎn)速下的扭力輸出達到最佳值，尤其能提高發(fā)動機在中低轉(zhuǎn)速時的扭力輸出，對燃油經(jīng)濟性和高轉(zhuǎn)速動力沒有壞的影響，因而能改善發(fā)動機的適應(yīng)性。
文檔編號F02D9/02GK101832189SQ20101016013
公開日2010年9月15日 申請日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
發(fā)明者裴蕾, 趙小娜 申請人:北京銳意泰克汽車電子有限公司