一種雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)及其控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)及其控制方法，包括處理器、信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)模塊、控制器接插件，其中，所述處理器通過(guò)處理器控制線和/或處理器-電腦連接線連接電腦；所述信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)模塊與處理器采用高速總線連接；所述控制器接插件通過(guò)線束連接信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)模塊。利用快速原型設(shè)備處理器、信號(hào)調(diào)理與硬件驅(qū)動(dòng)、接插件實(shí)現(xiàn)控制器系統(tǒng)硬件，通過(guò)模型化方法開(kāi)發(fā)控制策略，一鍵下載到處理器中，完成控制策略原型開(kāi)發(fā)；通過(guò)軟件配置硬件電路實(shí)現(xiàn)控制器系統(tǒng)硬件匹配。優(yōu)化設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模式控制方案、燃燒模式切換控制邏輯、模式切換過(guò)程使發(fā)動(dòng)機(jī)按需或最大化的實(shí)現(xiàn)均質(zhì)壓燃模式，并且切換過(guò)程迅速平穩(wěn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，具體涉及一種雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽油機(jī)均質(zhì)壓燃技術(shù)是將汽油與新鮮空氣壓縮到自燃點(diǎn)進(jìn)行燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，此時(shí)混合氣幾乎同時(shí)燃燒，極大改善燃燒效率，降低排放。
[0003]均質(zhì)壓燃技術(shù)對(duì)缸內(nèi)溫度、壓力的要求比較嚴(yán)格，不能在發(fā)動(dòng)機(jī)所有工況點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，這要求控制器可根據(jù)工況在火花點(diǎn)燃與均質(zhì)壓燃兩種燃燒模式之間切換，即為雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在火花點(diǎn)燃與均質(zhì)壓燃兩種燃燒模式，但是現(xiàn)在控制方法很難實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在正確的時(shí)機(jī)切換燃燒模式以及切換過(guò)程中平順性。
[0004]由于雙模發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)還不夠成熟，沒(méi)有直接配套的產(chǎn)品控制器，現(xiàn)有研究單位基本都采用在高壓直噴發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，采用旁通模式，或外接機(jī)械設(shè)備手動(dòng)控制燃燒模式，或外界簡(jiǎn)單控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)模式切換。但由于通訊以及原控制器硬件以及軟件的局限性，使火花點(diǎn)燃與均質(zhì)壓燃模式切換平穩(wěn)性、均質(zhì)壓燃模式時(shí)控制精準(zhǔn)性存在困難。并且由于原控制器的限制，更改不同性能的零部件、不同的方案以及不同的數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行試驗(yàn)都存在困難。
[0005]綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中存在如下技術(shù)問(wèn)題:現(xiàn)有汽油機(jī)均質(zhì)壓縮點(diǎn)火控制器采用雙控制器方案，存在兩個(gè)控制器之間的數(shù)據(jù)交互不充分，數(shù)據(jù)延時(shí)問(wèn)題，并且硬件電路板制作周期長(zhǎng)，改動(dòng)困難，限制試驗(yàn)的參數(shù)調(diào)整范圍，以及不同方案的嘗試。發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模式選擇不能隨時(shí)按需切換或自動(dòng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況選擇最合適的時(shí)機(jī)切換，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)帶來(lái)一定的限制，無(wú)法保證選擇最優(yōu)的燃燒模式使發(fā)動(dòng)機(jī)性能最大化；并且切換過(guò)程控制難以精準(zhǔn)，模式切換過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行不平穩(wěn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種利用快速原型設(shè)備開(kāi)發(fā)雙模式控制器方案與一種模式切換控制方案，使控制策略開(kāi)發(fā)驗(yàn)證快速有效，控制器硬件電路可軟件配置，模式切換過(guò)程平順，最大化體現(xiàn)雙模發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)勢(shì)。利用快速原型設(shè)備處理器、信號(hào)調(diào)理與硬件驅(qū)動(dòng)、接插件實(shí)現(xiàn)控制器系統(tǒng)硬件，通過(guò)模型化方法開(kāi)發(fā)控制策略，一鍵下載到處理器中，完成控制策略原型開(kāi)發(fā)；通過(guò)軟件配置硬件電路實(shí)現(xiàn)控制器系統(tǒng)硬件匹配。優(yōu)化設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模式控制方案、燃燒模式切換控制邏輯、模式切換過(guò)程使發(fā)動(dòng)機(jī)按需或最大化的實(shí)現(xiàn)均質(zhì)壓燃模式，并且切換過(guò)程迅速平穩(wěn)。具體技術(shù)方案如下:
[0007]—種雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，包括處理器、信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)模塊、控制器接插件，其中，
[0008]所述處理器通過(guò)處理器控制線和/或處理器-電腦連接線連接電腦；
[0009]所述信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)模塊與處理器采用高速總線連接；
[0010]所述控制器接插件通過(guò)線束連接信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)模塊。
[0011]進(jìn)一步地，信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)模塊包括角度信號(hào)處理、開(kāi)關(guān)輸入、模擬輸入、線氧信號(hào)處理、爆震信號(hào)處理、高邊驅(qū)動(dòng)、低邊驅(qū)動(dòng)、全橋驅(qū)動(dòng)、直噴噴油器驅(qū)動(dòng)。
[0012]進(jìn)一步地，所述控制器接插件連接發(fā)動(dòng)機(jī)線束接插件。
[0013]進(jìn)一步地，發(fā)動(dòng)機(jī)線束接插件連接傳感器與執(zhí)行器。
[0014]進(jìn)一步地，所述控制器中設(shè)有控制軟件，用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收，計(jì)算以及輸出，所述信號(hào)從傳感器依次經(jīng)過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)線束接插件、控制器接插件、信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)模塊到處理器，在處理器中通過(guò)控制軟件計(jì)算需要的信號(hào)輸出，信號(hào)輸出依次經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)、控制器接插件、發(fā)動(dòng)機(jī)線束接插件，達(dá)到執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)需要的操作。
[0015]進(jìn)一步地，處理器控制線和/或處理器-電腦連接線用于一鍵下載控制程序，實(shí)時(shí)控制程序參數(shù)、程序開(kāi)關(guān)并測(cè)量記錄控制器數(shù)據(jù)。
[0016]進(jìn)一步地，處理器的信號(hào)輸入包括多通道模擬輸入模塊、多通道數(shù)字輸入模塊、線氧傳感器信號(hào)輸入模塊、曲軸/凸輪軸信號(hào)輸入模塊；處理器的驅(qū)動(dòng)包括多通道低邊驅(qū)動(dòng)、多通道高邊驅(qū)動(dòng)、全橋/半橋驅(qū)動(dòng)、直噴驅(qū)動(dòng)、點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)；通訊采用CAN通訊網(wǎng)絡(luò)模塊；和/或，信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)模塊通過(guò)電路配置線連接電腦，通過(guò)上位機(jī)軟件配置信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)電路的技術(shù)參數(shù)，對(duì)輸入信號(hào)可配置上拉、下拉、差分、濾波、高有效、低有效；驅(qū)動(dòng)配置高邊驅(qū)動(dòng)、低邊驅(qū)動(dòng)、電壓、電流、響應(yīng)速度。
[0017]上述的雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的控制方法，進(jìn)一步地，包括三種可選擇且可實(shí)時(shí)控制改變的模式控制方案，方案1為自動(dòng)控制，方案2為火花點(diǎn)燃模式，方案3為均質(zhì)壓燃模式:
[0018]當(dāng)控制模式為1時(shí)，燃燒模式由雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器程序自動(dòng)控制，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)實(shí)時(shí)判斷應(yīng)該處于何種工作模式，按照需要進(jìn)行模式切換，以保證最佳的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性；
[0019]當(dāng)控制模式為2時(shí)，選擇燃燒模式為火花點(diǎn)燃，如果當(dāng)前燃燒模式為火花點(diǎn)燃則保持當(dāng)前燃燒模式不變；如果當(dāng)前燃燒模式為均質(zhì)壓燃模式，則執(zhí)行均質(zhì)壓燃到火花點(diǎn)燃的切換過(guò)程，進(jìn)入點(diǎn)燃模式；
[0020]當(dāng)控制模式為3時(shí)，選擇燃燒模式為均質(zhì)壓燃，如果當(dāng)前燃燒模式為均質(zhì)壓燃則保持當(dāng)前燃燒模式不變；如果當(dāng)前燃燒模式為火花點(diǎn)燃，則執(zhí)行火花點(diǎn)燃到均質(zhì)壓燃的切換過(guò)程，進(jìn)入均質(zhì)壓燃模式。
[0021]進(jìn)一步地，在均質(zhì)壓燃與火花點(diǎn)燃模式交界處，采用時(shí)間遲滯與工況過(guò)渡相結(jié)合的控制方案:火花點(diǎn)燃向均質(zhì)壓燃切換時(shí)，保證發(fā)動(dòng)機(jī)工況處于核心均質(zhì)壓燃工況與過(guò)渡工況以內(nèi)，并且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及負(fù)荷平穩(wěn)，而均質(zhì)壓燃向火花點(diǎn)燃切換時(shí)，只要發(fā)動(dòng)機(jī)工況處于過(guò)渡工況并且工況向外變化較大以及完全處于外圍火花點(diǎn)燃工況時(shí)立即進(jìn)入切換過(guò)程。
[0022]進(jìn)一步地,分步實(shí)施火花點(diǎn)燃與均質(zhì)壓燃之間模式切換過(guò)程:在雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器要求進(jìn)行模式切換時(shí)，首先在第一個(gè)凸輪軸切換角度進(jìn)行凸輪軸切換，經(jīng)過(guò)一個(gè)工作循環(huán)實(shí)現(xiàn)配氣相位的模式切換；再進(jìn)行節(jié)氣門(mén)開(kāi)度調(diào)節(jié)，平穩(wěn)調(diào)節(jié)到模式需要的節(jié)氣門(mén)開(kāi)度；配合凸輪軸與節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的切換調(diào)整，火花點(diǎn)火進(jìn)行調(diào)整；在火花點(diǎn)燃模式打開(kāi)火花點(diǎn)火，采用需求點(diǎn)火角點(diǎn)火，過(guò)渡區(qū)域打開(kāi)火花點(diǎn)火，采用在壓縮上止點(diǎn)時(shí)點(diǎn)燃；到均質(zhì)壓燃模式時(shí)關(guān)閉火花點(diǎn)火。
[0023]與目前現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明硬件電路可軟件配置使一套設(shè)備即可滿足各種零部件方案、各種控制邏輯以及各種試驗(yàn)要求；控制策略一鍵下載實(shí)現(xiàn)在線標(biāo)定與測(cè)量，開(kāi)發(fā)周期短、實(shí)驗(yàn)效率高；采用燃燒模式控制方案，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行以需要的燃燒模式運(yùn)行；制定時(shí)間遲滯與過(guò)渡工況相結(jié)合的模式切換控制邏輯，保證發(fā)動(dòng)任何工況下選擇最優(yōu)的燃燒模式；分步實(shí)施的切換過(guò)程，使燃燒模式切換過(guò)程平穩(wěn)。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為快速原型硬件結(jié)構(gòu)框圖
[0025]圖2為雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器結(jié)構(gòu)圖
[0026]圖3為控制器系統(tǒng)信號(hào)流向圖
[0027]圖4為控制器軟件流程框圖
[0028]圖5為雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域圖
[0029]圖6為燃燒模式切換過(guò)程
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其為本發(fā)明多種實(shí)施方式中的一種優(yōu)選實(shí)施例。
[0031]發(fā)明一種雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，這種控制器采用快速原型系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器硬件電路柔性化，通過(guò)設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模式控制策略、切換控制邏輯與切換過(guò)程。從而縮短雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器開(kāi)發(fā)周期，適用于各種不同的實(shí)驗(yàn)方案，提高開(kāi)發(fā)效率，并與產(chǎn)品雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器控制策略統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)在切換燃燒模式時(shí)平穩(wěn)運(yùn)行。
[0032]本發(fā)明具有以下特征:
[0033]特征1:雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器三大組成部分
[0034]本發(fā)明由處理器、信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)、控制器接插件組成。處理器通過(guò)處理器-電腦連接線連接電腦；處理器與信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)采用高速總線連接；通過(guò)線束連接信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)與控制器接插件，組成雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器。
[0035]特征2:處理器實(shí)現(xiàn)控制程序一鍵下載并在線標(biāo)定與測(cè)量
[0036]處理器控制線連接處理器與電腦，通過(guò)此控制線一鍵下載控制程序，實(shí)時(shí)控制程序參數(shù)、程序開(kāi)關(guān)并測(cè)量記錄控制器數(shù)據(jù)。不再需要手工分步進(jìn)行代碼處理、集成、編譯以及刷新控制器。
[0037]特征3:信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)電路軟件配置
[0038]信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)可通過(guò)電路配置線連接電腦，通過(guò)上位機(jī)軟件配置信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)電路的技術(shù)參數(shù)。對(duì)輸入信號(hào)可配置上拉、下拉、差分、濾波、高有效、低有效；驅(qū)動(dòng)配置高邊驅(qū)動(dòng)、低邊驅(qū)動(dòng)、電壓、電流、響應(yīng)速度。當(dāng)更換零部件以及更換試驗(yàn)方案時(shí)對(duì)硬件電路提出不同要求的情況下，只需要通過(guò)軟件配置就可以完成，實(shí)現(xiàn)硬件電路的柔性化。
[0039]特征4:雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器三種模式控制方案
[0040]雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器為發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模式控制提供三種模式控制方案，方案1為自動(dòng)控制；方案2為火花點(diǎn)燃模式；方案3為均質(zhì)壓燃模式。三種模式控制方案可供選擇，并能夠?qū)崟r(shí)控制改變。當(dāng)控制模式為1時(shí)，燃燒模式由雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器程序自動(dòng)控制，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)實(shí)時(shí)判斷應(yīng)該處于何種工作模式，按照需要進(jìn)行模式切換，以保證最佳的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性。這也是最終產(chǎn)品雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的控制模式。當(dāng)模式控制方案為2時(shí)，選擇燃燒模式為火花點(diǎn)燃，如果當(dāng)前燃燒模式為火花點(diǎn)燃則保持當(dāng)前燃燒模式不變；如果當(dāng)前燃燒模式為均質(zhì)壓燃模式，則執(zhí)行均質(zhì)壓燃到火花點(diǎn)燃的切換過(guò)程，進(jìn)入點(diǎn)燃模式。當(dāng)模式控制方案為3時(shí)，表示選擇燃燒模式為均質(zhì)壓燃，如果當(dāng)前燃燒模式為均質(zhì)壓燃則保持當(dāng)前燃燒模式不變；如果當(dāng)前燃燒模式為火花點(diǎn)燃，則執(zhí)行火花點(diǎn)燃到均質(zhì)壓燃的切換過(guò)程，進(jìn)入均質(zhì)壓燃模式，此種控制方式可在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)駕上研究任意工況的均質(zhì)壓燃與火花點(diǎn)燃，從而研究各工況點(diǎn)均質(zhì)壓燃特性，以及進(jìn)排氣相位、廢氣再循環(huán)量、節(jié)氣門(mén)切換速率等對(duì)均質(zhì)壓燃的影響。模式控制方案為2和3是發(fā)動(dòng)機(jī)雙模式燃燒技術(shù)研發(fā)與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中控制方案，通過(guò)將3種模式控制方案集成于一個(gè)控制器中，高效實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)控制器與產(chǎn)品控制器的統(tǒng)一。
[0041]特征5:雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模式切換控制邏輯
[0042]為避免頻繁切換，并保證發(fā)動(dòng)機(jī)切換燃燒模式時(shí)的平穩(wěn)性，在均質(zhì)壓燃與火花點(diǎn)燃模式交界處，采用時(shí)間遲滯與工況過(guò)渡相結(jié)合的控制方案?；鸹c(diǎn)燃向均質(zhì)壓燃切換時(shí)，必須保證發(fā)動(dòng)機(jī)工況處于核心均質(zhì)壓燃工況與過(guò)渡工況以內(nèi)，并且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及負(fù)荷比較平穩(wěn)。而均質(zhì)壓燃向火花點(diǎn)燃切換時(shí)，只要發(fā)動(dòng)機(jī)工況處于過(guò)渡工況并且工況向外變化較大以及完全處于外圍火花點(diǎn)燃工況時(shí)立即進(jìn)入切換過(guò)程。從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。
[0043]特征6:雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模式切換過(guò)程
[0044]為保證切換過(guò)程平順，降低耦合性影響，分步實(shí)施火花點(diǎn)燃與均質(zhì)壓燃之間模式切換過(guò)程。在雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器要求進(jìn)行模式切換時(shí)，首先在第一個(gè)凸輪軸切換角度進(jìn)行凸輪軸切換，經(jīng)過(guò)一個(gè)工作循環(huán)實(shí)現(xiàn)配氣相位的模式切換；再進(jìn)行節(jié)氣門(mén)開(kāi)度調(diào)節(jié)，平穩(wěn)調(diào)節(jié)到模式需要的節(jié)氣門(mén)開(kāi)度。配合凸輪軸與節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的切換調(diào)整，火花點(diǎn)火進(jìn)行調(diào)整。在火花點(diǎn)燃模式打開(kāi)火花點(diǎn)火，采用需求點(diǎn)火角點(diǎn)火，過(guò)渡區(qū)域打開(kāi)火花點(diǎn)火，采用在壓縮上止點(diǎn)時(shí)點(diǎn)燃以避免不穩(wěn)定因素造成均質(zhì)壓燃失火；到均質(zhì)壓燃模式時(shí)關(guān)閉火花點(diǎn)火以避免火花點(diǎn)火對(duì)壓縮燃燒的影響。
[0045]根據(jù)目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)的配置，確認(rèn)雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器需要各類(lèi)型通道數(shù)，以及每個(gè)通道的配置，分配快速原型通道。
[0046]圖1清晰的描述了快速原型系統(tǒng)配備的各種通道功能，針對(duì)雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器。選用合適的通道進(jìn)行傳感器信號(hào)輸入處理以及驅(qū)動(dòng)輸出，按要求進(jìn)行通道配置。信號(hào)輸入方面選擇多通道模擬輸入模塊、多通道數(shù)字輸入模塊、線氧傳感器信號(hào)輸入模塊、曲軸/凸輪軸信號(hào)輸入模塊；驅(qū)動(dòng)方面選擇多通道底邊驅(qū)動(dòng)、多通道高邊驅(qū)動(dòng)、全橋/半橋驅(qū)動(dòng)、直噴驅(qū)動(dòng)、點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)；通訊方面選擇CAN通訊網(wǎng)絡(luò)模塊。
[0047]完成所有信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)通道配置后，就完成了雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)電路選擇配置。
[0048]圖2描述了雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器結(jié)構(gòu)，按圖所示，進(jìn)行雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器各部分的連接:
[0049]1)處理器通過(guò)處理器控制線連接電腦；
[0050]2)處理器與信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)通過(guò)高速總線連接，信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)包括角度信號(hào)處理、開(kāi)關(guān)輸入、模擬輸入、線氧信號(hào)處理、爆震信號(hào)處理、高邊驅(qū)動(dòng)、低邊驅(qū)動(dòng)、全橋驅(qū)動(dòng)、直噴噴油器驅(qū)動(dòng)；
[0051]3)制作信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)到控制器接插件的連接線束，并實(shí)現(xiàn)連接；
[0052]4)控制器接插件連接發(fā)動(dòng)機(jī)線束接插件；
[0053]5)發(fā)動(dòng)機(jī)線束接插件連接如圖所示的各種傳感器與執(zhí)行器。
[0054]連接完成后，控制器硬件系統(tǒng)完成，控制器通過(guò)硬件與控制軟件實(shí)現(xiàn)圖3所示的系統(tǒng)信號(hào)流向圖，信號(hào)從傳感器依次經(jīng)過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)線束接插件、控制器接插件、信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)到處理器，在處理器中通過(guò)控制軟件計(jì)算需要的信號(hào)輸出，信號(hào)輸出依次經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)、控制器接插件、發(fā)動(dòng)機(jī)線束接插件，最終達(dá)到執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)需要的操作，實(shí)現(xiàn)雙模發(fā)動(dòng)機(jī)控制器功能。
[0055]圖4控制器軟件流程框圖描述了雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器軟件邏輯流程?？刂破飨到y(tǒng)上電初始化后，直接進(jìn)入火花點(diǎn)火模式，等待駕駛員/試驗(yàn)員操作。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，控制器根據(jù)模式控制方案的選擇控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒模式。
[0056]當(dāng)模式控制方案為1時(shí)，表示燃燒模式由控制器程序自動(dòng)控制，控制器在保證動(dòng)力性的同時(shí)選擇最經(jīng)濟(jì)的燃燒方式。當(dāng)前為火花點(diǎn)燃模式時(shí)，每個(gè)同步周期判斷是否滿足切換到均質(zhì)壓燃的條件，如果滿足條件則轉(zhuǎn)換到火花點(diǎn)燃向均質(zhì)壓燃切換的模式切換過(guò)程，進(jìn)入均質(zhì)壓燃模式，否則保持當(dāng)前火花點(diǎn)燃模式；當(dāng)前模式為均質(zhì)壓燃時(shí)，每個(gè)同步周期判斷是否滿足切換到火花點(diǎn)燃燒的條件，如果滿足條件則轉(zhuǎn)換到均質(zhì)壓燃向火花點(diǎn)燃切換的模式切換過(guò)程，進(jìn)入火花點(diǎn)燃模式，否則保持當(dāng)前均質(zhì)壓燃。
[0057]當(dāng)模式控制方案為2時(shí)，表示選擇燃燒模式為火花點(diǎn)燃，如果當(dāng)前燃燒模式為火花點(diǎn)燃則保持當(dāng)前燃燒模式不變；如果當(dāng)前燃燒模式為均質(zhì)壓燃模式，則執(zhí)行均質(zhì)壓燃向火花點(diǎn)燃切換過(guò)程，進(jìn)入SI燃燒模式。
[0058]當(dāng)模式控制方案為3時(shí)，表示選擇燃燒模式為均質(zhì)壓燃，如果當(dāng)前燃燒模式為均質(zhì)壓燃則保持當(dāng)前燃燒模式不變；如果當(dāng)前燃燒模式為火花點(diǎn)燃，則進(jìn)入火花點(diǎn)燃向均質(zhì)壓燃切換過(guò)程，進(jìn)入均質(zhì)壓燃模式。
[0059]發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中，每個(gè)同步周期都持續(xù)進(jìn)行模式控制方案的判斷，從而實(shí)時(shí)滿足駕駛員控制模式的選擇。但是兩種模式切換過(guò)程中不允許進(jìn)行控制模式的變更。
[0060]圖5為雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域圖，在火花點(diǎn)燃與均質(zhì)壓燃模式交界處，采用時(shí)間遲滯與工況過(guò)渡相結(jié)合的控制方案處理，C線與S線之間為切換的過(guò)渡工況區(qū)域。
[0061]火花點(diǎn)燃向均質(zhì)壓燃模切換的邊界條件如下:發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在S線以外工況點(diǎn)時(shí)，處于火花點(diǎn)火燃燒模式；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)從S線以外工況向C線以內(nèi)工況運(yùn)行時(shí)，連續(xù)30個(gè)工作循環(huán)處于S線以內(nèi)，并且當(dāng)前工況處于S-C之間的過(guò)渡區(qū)域，負(fù)荷梯度小于6%，轉(zhuǎn)速梯度小于10%，則進(jìn)入SI/HCCI切換過(guò)程，準(zhǔn)備切換到均質(zhì)壓縮點(diǎn)火燃燒方式；如果在30個(gè)駕駛循環(huán)以內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)就突破C線，并且一直運(yùn)行在C線區(qū)域內(nèi)，則只要負(fù)荷梯度小于6%、轉(zhuǎn)速梯度小于10%，則立即進(jìn)入切換SI/HCCI切換過(guò)程，準(zhǔn)備切換到均質(zhì)壓縮點(diǎn)火燃燒方式；但如果發(fā)動(dòng)機(jī)工況一直震蕩達(dá)不到轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的梯度要求，則持續(xù)保持火花點(diǎn)火模式。
[0062]均質(zhì)壓燃向火花點(diǎn)燃模切換邊界條件如下:發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在C線以內(nèi)工況點(diǎn)，處于均質(zhì)壓縮點(diǎn)火燃燒模式，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)從C線以內(nèi)工況向S線以外工況運(yùn)行時(shí)，當(dāng)運(yùn)行在過(guò)渡區(qū)域時(shí)，如果向外負(fù)荷梯度大于5%，向外轉(zhuǎn)速梯度大于8%，則進(jìn)入HCCI/SI切換過(guò)程，準(zhǔn)備切換到火花點(diǎn)火燃燒方式；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況點(diǎn)越過(guò)S線，則直接進(jìn)入HCCI/SI切換過(guò)程，準(zhǔn)備切換到火花點(diǎn)火燃燒方式。
[0063]圖6為燃燒模式切換動(dòng)作過(guò)程，主要凸輪軸切換、節(jié)氣門(mén)位置切換以及火花點(diǎn)火的控制切換。
[0064]1)凸輪軸切換
[0065]控制器進(jìn)入火花點(diǎn)燃向均質(zhì)壓燃切換狀態(tài)后，凸輪軸角度第一次到達(dá)凸輪軸切換角度(凸輪軸切換角度為28、208、388、568中任意一個(gè)角度位置)時(shí)控驅(qū)動(dòng)凸輪軸切換工作閥工作，使電磁閥的油路與油底殼連通，缸蓋主油道中的機(jī)油壓力被釋放，可變升程液壓頂柱解除鎖定，此時(shí)均質(zhì)壓燃模式進(jìn)氣凸輪驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門(mén)，均質(zhì)壓燃模式排氣凸輪驅(qū)動(dòng)排氣門(mén)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)工作循環(huán)則完成的火花點(diǎn)燃燒模式向均質(zhì)壓燃模式所需的配氣相位的切換。
[0066]當(dāng)控制器進(jìn)入均質(zhì)壓燃向火花點(diǎn)燃切換狀態(tài)后，凸輪軸角度第一次到達(dá)凸輪軸切換角度(凸輪軸切換角度為28、208、388、568中任意一個(gè)角度位置)時(shí)控驅(qū)動(dòng)凸輪軸切換工作閥工作，使電磁閥的油路與機(jī)油泵連通，缸蓋主油道中建立機(jī)油壓力使可變升程液壓頂柱鎖定，此時(shí)火花點(diǎn)燃模式進(jìn)氣凸輪驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門(mén)，火花點(diǎn)燃模式排氣凸輪驅(qū)動(dòng)排氣門(mén)，即實(shí)現(xiàn)一個(gè)循環(huán)內(nèi)切換至火花點(diǎn)燃模式所需的配氣相位。
[0067]2)節(jié)氣門(mén)位置切換
[0068]火花點(diǎn)燃向均質(zhì)壓燃切換過(guò)程時(shí)，經(jīng)過(guò)一個(gè)工作循環(huán)的凸輪軸切換以后，開(kāi)始驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門(mén)從當(dāng)前位置向最大開(kāi)度位置運(yùn)行，經(jīng)過(guò)5個(gè)工作循環(huán)達(dá)到完全開(kāi)啟。
[0069]均質(zhì)壓燃向火花點(diǎn)燃切換過(guò)程后，經(jīng)過(guò)一個(gè)工作循環(huán)的凸輪軸切換以后，開(kāi)始驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門(mén)從當(dāng)前最大位置向當(dāng)前火花點(diǎn)燃模式需求節(jié)氣門(mén)開(kāi)度運(yùn)行，火花點(diǎn)燃模式需求節(jié)氣門(mén)開(kāi)度根據(jù)工況的變化而變化，再節(jié)氣門(mén)進(jìn)行切換動(dòng)作過(guò)程中，需求節(jié)氣門(mén)開(kāi)度一直保持根據(jù)扭矩需求的更新，經(jīng)過(guò)5個(gè)工作循環(huán)使節(jié)氣門(mén)位置準(zhǔn)確達(dá)到節(jié)氣門(mén)需求開(kāi)度。
[0070]完成節(jié)氣門(mén)切換過(guò)程后，模式切換過(guò)程就全部完成，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入到對(duì)應(yīng)的均質(zhì)壓燃模式或火花點(diǎn)燃模式工作。
[0071]3)火花點(diǎn)火的控制切換
[0072]在火花點(diǎn)燃模式時(shí)，按火花點(diǎn)燃控制策略計(jì)算的點(diǎn)火角進(jìn)行點(diǎn)火；當(dāng)進(jìn)入火花點(diǎn)燃向均質(zhì)壓燃切換過(guò)程，點(diǎn)火角按零度進(jìn)行點(diǎn)火，即上止點(diǎn)位置點(diǎn)火，以避免在切換過(guò)程中的不穩(wěn)定因素而造成失火。到達(dá)均質(zhì)壓燃模式后，關(guān)閉點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)，不再進(jìn)行火花點(diǎn)火。
[0073]發(fā)動(dòng)機(jī)在均質(zhì)壓燃模式工作時(shí)，點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)關(guān)閉，不進(jìn)行火花點(diǎn)火；當(dāng)進(jìn)入均質(zhì)壓燃向火花點(diǎn)燃切換過(guò)程后，點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)開(kāi)啟，點(diǎn)火角按零度進(jìn)行點(diǎn)火，即上止點(diǎn)位置點(diǎn)火，避免在切換過(guò)程中的不穩(wěn)定因素而造成失火。到達(dá)火花點(diǎn)燃燒模式后，按SI控制計(jì)算的點(diǎn)火角進(jìn)行點(diǎn)火。
[0074]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括處理器、信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)模塊以及控制器接插件，其中， 所述處理器通過(guò)處理器控制線和/或處理器-電腦連接線連接電腦； 所述信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)模塊與處理器采用高速總線連接； 所述控制器接插件通過(guò)線束連接信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)模塊包括角度信號(hào)處理、開(kāi)關(guān)輸入、模擬輸入、線氧信號(hào)處理、爆震信號(hào)處理、高邊驅(qū)動(dòng)、低邊驅(qū)動(dòng)、全橋驅(qū)動(dòng)、直噴噴油器驅(qū)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器接插件連接發(fā)動(dòng)機(jī)線束接插件。
4.如權(quán)利要求3所述的雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)線束接插件連接傳感器與執(zhí)行器。
5.如權(quán)利要求4所述的雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器中設(shè)有控制軟件，用于對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收，計(jì)算以及輸出，所述信號(hào)從傳感器依次經(jīng)過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)線束接插件、控制器接插件、信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)模塊到處理器，在處理器中通過(guò)控制軟件計(jì)算需要的信號(hào)輸出，信號(hào)輸出依次經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)、控制器接插件、發(fā)動(dòng)機(jī)線束接插件，達(dá)到執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)需要的操作。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，處理器控制線和/或處理器-電腦連接線用于一鍵下載控制程序，實(shí)時(shí)控制程序參數(shù)、程序開(kāi)關(guān)并測(cè)量記錄控制器數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，處理器的信號(hào)輸入包括多通道模擬輸入模塊、多通道數(shù)字輸入模塊、線氧傳感器信號(hào)輸入模塊、曲軸/凸輪軸信號(hào)輸入模塊；處理器的驅(qū)動(dòng)包括多通道低邊驅(qū)動(dòng)、多通道高邊驅(qū)動(dòng)、全橋/半橋驅(qū)動(dòng)、直噴驅(qū)動(dòng)、點(diǎn)火驅(qū)動(dòng)；通訊采用CAN通訊網(wǎng)絡(luò)模塊；和/或，信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)模塊通過(guò)電路配置線連接電腦，通過(guò)上位機(jī)軟件配置信號(hào)調(diào)理與驅(qū)動(dòng)電路的技術(shù)參數(shù)，對(duì)輸入信號(hào)可配置上拉、下拉、差分、濾波、高有效、低有效；驅(qū)動(dòng)配置高邊驅(qū)動(dòng)、低邊驅(qū)動(dòng)、電壓、電流、響應(yīng)速度。
8.如權(quán)利要求1-7所述的雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括三種可選擇且可實(shí)時(shí)控制改變的模式控制方案，方案1為自動(dòng)控制，方案2為火花點(diǎn)燃模式，方案3為均質(zhì)壓燃模式: 當(dāng)控制模式為1時(shí)，燃燒模式由雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器程序自動(dòng)控制，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)實(shí)時(shí)判斷應(yīng)該處于何種工作模式，按照需要進(jìn)行模式切換，以保證最佳的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性； 當(dāng)控制模式為2時(shí)，選擇燃燒模式為火花點(diǎn)燃，如果當(dāng)前燃燒模式為火花點(diǎn)燃則保持當(dāng)前燃燒模式不變；如果當(dāng)前燃燒模式為均質(zhì)壓燃模式，則執(zhí)行均質(zhì)壓燃到火花點(diǎn)燃的切換過(guò)程，進(jìn)入點(diǎn)燃模式； 當(dāng)控制模式為3時(shí)，選擇燃燒模式為均質(zhì)壓燃，如果當(dāng)前燃燒模式為均質(zhì)壓燃則保持當(dāng)前燃燒模式不變；如果當(dāng)前燃燒模式為火花點(diǎn)燃，則執(zhí)行火花點(diǎn)燃到均質(zhì)壓燃的切換過(guò)程，進(jìn)入均質(zhì)壓燃模式。
9.如權(quán)利要求8所述的雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，在均質(zhì)壓燃與火花點(diǎn)燃模式交界處，采用時(shí)間遲滯與工況過(guò)渡相結(jié)合的控制方案:火花點(diǎn)燃向均質(zhì)壓燃切換時(shí)，保證發(fā)動(dòng)機(jī)工況處于核心均質(zhì)壓燃工況與過(guò)渡工況以內(nèi)，并且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及負(fù)荷平穩(wěn)，而均質(zhì)壓燃向火花點(diǎn)燃切換時(shí)，只要發(fā)動(dòng)機(jī)工況處于過(guò)渡工況并且工況向外變化較大以及完全處于外圍火花點(diǎn)燃工況時(shí)立即進(jìn)入切換過(guò)程。
10.如權(quán)利要求8或9所述的雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，分步實(shí)施火花點(diǎn)燃與均質(zhì)壓燃之間模式切換過(guò)程:在雙模式發(fā)動(dòng)機(jī)控制器要求進(jìn)行模式切換時(shí)，首先在第一個(gè)凸輪軸切換角度進(jìn)行凸輪軸切換，經(jīng)過(guò)一個(gè)工作循環(huán)實(shí)現(xiàn)配氣相位的模式切換；再進(jìn)行節(jié)氣門(mén)開(kāi)度調(diào)節(jié)，平穩(wěn)調(diào)節(jié)到模式需要的節(jié)氣門(mén)開(kāi)度；配合凸輪軸與節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的切換調(diào)整，火花點(diǎn)火進(jìn)行調(diào)整；在火花點(diǎn)燃模式打開(kāi)火花點(diǎn)火，采用需求點(diǎn)火角點(diǎn)火，過(guò)渡區(qū)域打開(kāi)火花點(diǎn)火，采用在壓縮上止點(diǎn)時(shí)點(diǎn)燃；到均質(zhì)壓燃模式時(shí)關(guān)閉火花點(diǎn)火。
【文檔編號(hào)】F02D43/00GK104295390SQ201410397781
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】汪興 申請(qǐng)人:奇瑞汽車(chē)股份有限公司