一种发动机控制方法、装置及发动机系统与流程

本发明涉及发动机控制，尤其涉及一种发动机控制方法、装置及发动机系统。

背景技术：

1、动力系统(车辆、船舶或发电设备)中发动机的适配，是根据动力系统的实际用途和使用工况，按照最大的动力需求来计算和设计的，以保证发动机全缸工作时可以满足动力系统的最大动力需求。

2、然而，大部分动力系统在实际工作过程中，并不总处于高负荷工况区。这样，当这些动力系统工作在低负载工况区的时候，根据高负荷输出要求而选配的发动机，就有了排量过大的问题。这些大排量发动机在低负荷工作时，油耗和排放的表现通常较差。为改善它们在低负荷工况区的性能，通过停缸来改变排量的技术应运而生。停缸技术是多缸发动机的一种变排量技术。它通过停止多缸发动机部分或全部气缸的工作，来实现发动机实际工作排量的变化。

3、停缸技术可以大致分为两大类：固定停缸和动态停缸。固定停缸每次停掉的是多缸发动机相同的一个或几个气缸。它在控制和机构上比较容易实现，但它相当于把多缸机的气缸个数直接减少，降低了发动机发火激励的频次，通常还会导致时间上不均匀的发火激励，使得发动机的nvh(noise、vibration、harshness，噪声、振动、不平顺性)性能很差。动态停缸可以弥补固定停缸的一些不足。在发动机的每个工作循环当中，动态停缸所停掉的气缸都可能不同。通过制定精心设计的停缸策略，可以在保证停缸发动机油/汽耗和排放收益的同时，尽可能地降低因停缸而带来的nvh和可靠性问题，但动态停缸的控制和机构实现难度较大。

4、动态跳跃点火(dynamic skip fire，dsf)技术通过使发动机在各个工况区按相应的发火分数模式工作，可以实现动态停缸并达到改善发动机在低负载工况区的油耗和排温的目的。

5、但是，动态跳跃点火技术存在下述问题：

6、1)在某些dsf发火分数模式中，各个气缸的发火次数不全相等，各个气缸的负载不均衡，不利于发动机的整体寿命；

7、2)在某些dsf发火分数模式中，有的气缸一直不发火。由于气缸均存在一定程度的漏气，为保证这些气缸的缸内压力，在经过若干个小循环以后，需要对这些气缸进行补气(recharge)操作；

8、3)在某些dsf发火分数模式中，每个小循环的发火气缸个数不全相等，不利于实现较为平稳的工作状态，不利于发动机的结构可靠性和nvh；

9、4)dsf的发火分数模式没有针对具体机型做相应的优化配置；

10、5)dsf的控制策略较为复杂，电控实现难度大。

技术实现思路

1、本发明提供了一种发动机控制方法、装置及发动机系统，能够解决动态跳跃点火技术存在的诸多问题，并且能够实现发动机工况的平稳切换。

2、根据本发明的一方面，提供了一种发动机控制方法，包括：

3、在所述发动机根据当前的停缸模式向量运行的过程中，获取所述发动机的目标转速和目标扭矩；

4、根据所述目标转速和/或所述目标扭矩判断是否切换停缸工况区；

5、若是，则根据所述目标转速和目标扭矩确定目标停缸工况区；

6、获取当前的所述停缸模式向量所在的停缸模式矩阵并确定为第一停缸模式矩阵，以及获取与所述目标工况区对应的停缸模式矩阵并确定为第二停缸模式矩阵；

7、判断所述第一停缸模式矩阵和所述第二停缸模式矩阵是否相同；

8、若否，则根据当前的所述停缸模式向量获取过渡矩阵和切入至所述第二停缸模式矩阵后初始运行的停缸模式向量；

9、在所述发动机根据当前的所述停缸模式向量运行完成之后，控制所述发动机首先根据所述过渡矩阵运行，再根据切入至所述第二停缸模式矩阵后初始运行的停缸模式向量运行；

10、返回执行在所述发动机根据当前的停缸模式向量运行的过程中，获取所述发动机的目标转速和目标扭矩的步骤。

11、可选的，若确定所述第一停缸模式矩阵与所述第二停缸模式矩阵相同，则直接获取切入至所述第二停缸模式矩阵后初始运行的停缸模式向量；

12、在所述发动机根据当前的所述停缸模式向量运行完成后，控制所述发动机根据切入至所述第二停缸模式矩阵后初始运行的停缸模式向量运行；

13、返回执行在所述发动机根据当前的停缸模式向量运行的过程中，获取所述发动机的目标转速和目标扭矩的步骤。

14、可选的，所述发动机控制方法还包括：若根据所述转速和/或所述扭矩确定不切换停缸工况区，则获取所述发动机根据当前的所述停缸模式向量运行的实际循环个数；

15、判断所述实际循环个数与当前的所述停缸模式向量对应的预设循环个数是否相等；

16、若是，则获取当前所述停缸模式矩阵中位于当前所述停缸模式向量之后的下一所述停缸模式向量；

17、在所述发动机根据当前的所述停缸模式向量运行完成后，控制所述发动机根据下一所述停缸模式向量运行；

18、返回执行在所述发动机根据当前的停缸模式向量运行的过程中，获取所述发动机的目标转速和目标扭矩的步骤。

19、可选的，在确定所述第一停缸模式矩阵和所述第二停缸模式矩阵不同之后，且在根据当前的所述停缸模式向量获取过渡矩阵和切入至所述第二停缸模式矩阵后初始运行的停缸模式向量之前，还包括：

20、判断在所述第二停缸模式矩阵中，各停缸模式向量中各气缸的状态是否均为发火状态；

21、若否，则执行根据当前的所述停缸模式向量获取过渡矩阵和切入至所述第二停缸模式矩阵后初始运行的停缸模式向量的步骤。

22、可选的，若确定在所述第二停缸模式矩阵中，各停缸模式向量中各气缸的状态均为发火状态，则在所述发动机根据当前的所述停缸模式向量运行完成后，控制所述发动机根据所述第二停缸模式矩阵中的任一停缸模式向量运行。

23、可选的，所述过渡矩阵包括一个停缸模式向量；

24、在所述发动机根据当前的所述停缸模式向量运行完成之后，控制所述发动机首先根据所述过渡矩阵运行，再根据切入至所述第二停缸模式矩阵后初始运行的停缸模式向量运行，包括：

25、在所述发动机根据当前的所述停缸模式向量运行完成后，控制所述发动机根据所述过渡矩阵运行；

26、控制所述发动机根据所述过渡矩阵运行一个循环后，控制所述发动机根据切入至所述第二停缸模式矩阵后初始运行的停缸模式向量运行运行。

27、可选的，在所述发动机根据当前的子循环运行的过程中，获取所述发动机的转速和扭矩之前，还包括：

28、在所述发动机启动后，获取所述发动机在不同停缸数量下的停缸工况区；各所述停缸工况区包括一一对应的停缸模式矩阵；

29、获取所述发动机的初始目标转速和初始目标扭矩；

30、根据所述发动机的所述初始目标转速和/或所述初始目标扭矩确定对应的初始目标停缸工况区；

31、获取与所述初始目标停缸工况区对应的初始目标停缸模式矩阵；

32、获取所述切入至所述初始目标停缸模式矩阵后初始运行的停缸模式向量；

33、控制所述发动机根据切入至所述初始目标停缸模式矩阵后初始运行的停缸模式向量运行。

34、可选的，获取所述发动机在不同停缸数量下的停缸工况区，包括：

35、获取各停缸数量对应的优势工况区；

36、对各优势工况区从转速维度进行等间距划分，获取各所述优势工况区包括的各所述停缸工况区。

37、根据本发明的另一方面，提供了一种发动机控制装置，包括：

38、转速-扭矩获取模块，用于在所述发动机根据当前的停缸模式向量运行的过程中，获取所述发动机的目标转速和目标扭矩；

39、第一判断模块，用于根据所述目标转速和/或所述目标扭矩判断是否切换停缸工况区；

40、目标停缸工况区确定模块，用于在所述第一判断模块根据目标转速和/或目标扭矩确定切换停缸工况区后，根据所述目标转速和目标扭矩确定目标停缸工况区；

41、矩阵确定模块，用于获取当前的所述停缸模式向量所在的停缸模式矩阵并确定为第一停缸模式矩阵，以及获取与所述目标工况区对应的停缸模式矩阵并确定为第二停缸模式矩阵；

42、第二判断模块，用于判断所述第一停缸模式矩阵和所述第二停缸模式矩阵是否相同；

43、第一切换信息获取模块，用于在所述第二判断模块确定第一停缸模式矩阵和第二停缸模式矩阵不相同时，根据当前的所述停缸模式向量获取过渡矩阵和切入至所述第二停缸模式矩阵后初始运行的停缸模式向量；

44、第一控制模块，用于在所述发动机根据当前的所述停缸模式向量运行完成之后，控制所述发动机首先根据所述过渡矩阵运行，再根据切入至所述第二停缸模式矩阵后初始运行的停缸模式向量运行；

45、第一循环模块，用于在所述第一控制模块控制所述发动机首先根据所述过渡矩阵运行，再根据切入至所述第二停缸模式矩阵后初始运行的停缸模式向量运行后，返回执行在所述发动机根据当前的停缸模式向量运行的过程中，获取所述发动机的目标转速和目标扭矩的步骤。

46、根据本发明的另一方面，提供了一种发动机系统，包括控制器和多个气缸；

47、所述控制器用于执行上述的发动机控制方法。

48、本发明实施例提供的发动机控制方法，在发动机根据当前的停缸模式向量运行的过程中，获取发动机的目标转速和目标扭矩，从而可以在目标转速和/或目标扭矩发生变化时及时的判断是否切换停缸工况区，在需要切换停缸工况区时，可根据目标转速和目标扭矩确定目标停缸工况区，并获取当前的停缸模式向量所在的停缸模式矩阵并确定为第一停缸模式矩阵，以及获取与目标工况区对应的停缸模式矩阵并确定为第二停缸模式矩阵，以对当前运行的第一停缸模式矩阵与将要切换的第二停缸模式矩阵进行比较，在确定第一停缸模式矩阵与第二停缸模式矩阵不同时，可根据当前的停缸模式向量获取过渡矩阵和切入至第二停缸模式矩阵后初始运行的停缸模式向量，从而在发动机根据当前的停缸模式向量运行完成之后，控制发动机首先根据过渡矩阵运行，再根据切入至第二停缸模式矩阵后初始运行的停缸模式向量运行，能够在第一停缸模式矩阵与第二停缸模式矩阵不同时，可以保证发动机在过渡矩阵的衔接下平稳的切换工况，不会出现抖动幅度大的情况，并且，对于当前的停缸模式向量和切入至第二停缸模式矩阵后初始运行的停缸模式向量，两者存在同一个气缸的状态均为停缸的情况时，通过过渡矩阵衔接，可以避免该气缸停缸时间过长造成缸内负压而引起机油倒吸，能够有效保证发动机的使用寿命。

49、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。