專利名稱：多缸發動機部分氣缸停缸的隨機控制策略的制作方法
技術領域：
本發明涉及發動機的控制策略，具體涉及一種多缸發動機部分氣缸停缸的控制策略。
背景技術：
在發動機的部分負荷工況，發動機的比油耗，即單位功率輸出的油耗，隨負荷降低而增加。 汽油機在負荷降低后需要進行進氣節流，減小進氣壓力和流量，造成發動機泵氣損失。
在部分負荷工況下采用部分氣缸停缸的技術后，未停缸的氣缸負荷增加，避免了氣缸在低 負荷下工作，使整機的效率得到提高。近年來有越來越多的汽車采用了停缸技術。
發動機的安裝固定需要幾個支點，汽車發動機是用數個裝在支點上的"懸置"固定在汽車 底盤上。發動機的重量、振動都通過幾個具有一定減振特性的懸置傳給汽車底盤。發動機和 變速箱所輸出的扭矩也需要幾個在不同位置的懸置來提供平衡扭矩。為提供平衡扭矩，不同 位置的懸置受到不同大小的附加作用力。活塞式發動機的扭矩輸出是不均勻的，隨時間波動， 因而發動機的懸置所受的力也發生波動。汽車底盤、懸置、發動機都是彈性體，有一定的系 統自振頻率。發動機、懸置和底盤的設計要避免整個系統發生共振。系統的自振頻率較低， 共振最容易在發動機低速或怠速運轉時發生。
部分氣缸停缸后會使發動機的輸出扭矩的波動幅度增加，頻率降低，在怠速情況下尤為嚴 重，波動頻率可能接近系統自振頻率。為了控制系統的振動，需要減小扭矩輸出的波動，同 時避免波動的頻率過低。因此，目前停缸都應用于6缸或6缸以上的發動機，停缸的數目一 般不超過氣缸數的1/2。這樣停缸技術的應用范圍和節油效果都受到限制。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種新的多缸發動機部分氣缸停缸控制方法，可以減少部 分停缸造成的系統振動，擴大停缸技術的應用范圍。
為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案 一種多缸發動機部分氣缸停缸的隨機
控制策略，在部分負荷工況下選取一個或幾個氣缸作為工作缸，所述作為工作缸的氣缸組合 由控制系統隨機確定，控制系統對發動機和底盤的振動情況進行監視，在發動機和汽車底盤 將要發生共振之前，隨機確定另外一個不同的氣缸組合作為工作缸。
由于在發動機的一個或數個工作循環內對哪個或哪幾個氣缸進行停缸的選擇是隨機的，在不同工作循環中哪個氣缸停缸是無規律的，盡管應用停缸方法后發動機輸出扭矩的波動幅度 增加，但扭矩的波動是非周期性的，不能激勵系統的周期性強迫振動，不致發生共振，因而 系統振動的幅度受到控制，停缸的數目可以增加，甚至可以減少到只有一個氣缸在工作，從 而擴大了停缸技術的應用范圍。把能夠應用停缸技術的范圍擴大到4缸發動機甚至3缸發動 機，同時可以增加停缸的數目，使工作氣缸的數目甚至可以減少到1個氣缸。這樣不僅增加 了可以應用停缸技術的發動機的類型，同時由于停缸的數目不再受到限制，使節油效果增加。 本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果首先，該控制策略可以適用于缸數為4， 6,8 等不同類型的發動機，不受缸數的限制，適用范圍較廣；其次，通過隨機選擇停止工作的氣 缸的方法，可以解決傳統停缸技術所帶來的振動和噪聲問題，軟件實現的方法可以降低系統 的成本，提高系統的可靠性。
在上述控制策略中，當發動機負荷發生變化時，控制系統按照預定程序和準則判斷是否需 要改變工作缸的數目，以及判斷何時對工作缸的數目進行改變。
進一步地，如果判定需要改變工作缸的數目，需要等待數個工作循環后再進行改變。
更進一步地，控制系統根據發動機的負荷及負荷的變化速度確定需要等待多少個工作循環 后再改變工作缸的數目。
再進一步地，可以通過標定來建立一個模型或數據庫，控制系統根據傳感器信號判斷發動 機的負荷和負荷的變化速度后，根據上述模型或數據庫確定需要等待的工作循環數。
優選地，除非需要改變工作缸的數目，在一般情況下工作缸應當持續工作兩個或兩個以上 的工作循環。
作為一種判斷將要發生共振的方法，控制系統根據安裝在發動機或汽車底盤上的加速度傳 感器，計算振動的幅度，當幅度超過預定值后即認為發動機和汽車底盤將要發生共振。
作為另一種判斷將要發生共振的方法，控制系統分析發動機爆震傳感器的頻率信號，通過 對爆震傳感器信號進行低通濾嫁、數字積分等方式計算發動機振動頻率和幅度，從而判斷發 動機是否將要發生共振。
另外，也可以通過實驗標定來建立一個模型或數據庫，控制系統利用這個模型或數據庫， 根據工作缸的數目、發動機轉速等信息來判斷在隨機選取工作缸后最多可以運行幾個工作循 環就要重新隨機選缸，以避免系統發生共振。
優選地，當只需要一個氣缸工作時，首先從所有氣缸中隨機選擇一個氣缸作為工作缸，工 作一定時間后，直到控制系統判斷發動機即將開始共振，則從其余的幾個氣缸中隨機選擇一 個氣缸作為工作缸運行一定時間，如此循環。優選地，當需要多個氣缸同時工作時，首先從所有氣缸中隨機選擇多個氣缸作為工作缸， 這幾個氣缸工作一定時間后，系統判斷發動機即將開始共振，則從所有氣缸中再隨機選擇多 個氣缸作為工作缸，但除去前一氣缸組合，如此循環。
優選地，由電磁閥帶動液壓控制閥的方式獨立控制各缸的氣門開閉狀態，從而對各個氣缸 的工作或停缸狀態進行獨立控制。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。
圖1是本發明實施方式中發動機單缸工作的停缸策略圖。
圖2是本發明實施方式中發動機任意缸數工作的停缸策略圖。
具體實施例方式
本發明采用隨機選缸工作的控制策略，減少停缸造成的系統振動，因而把能夠應用停缸技 術的范圍從6缸和6缸以上的發動機擴大到4缸發動機甚至3缸發動機，同時可以增加停缸 的數目，使工作氣缸的數目甚至可以減少到1個氣缸。這樣不僅增加了可以應用停缸技術的 發動機的類型，同時由于停缸的數目不再受到限制，使節油效果增加。
本發明的具體做法是在部分負荷工況下，為了避免了氣缸在低負荷下工作，由控制系統 隨機確定一個或幾個氣缸作為工作缸，對其余氣缸進行停缸(即切斷燃油供應和停止進排氣)， 同時運用共振點判斷策略，由控制系統對發動機和底盤的振動情況進行監視，當控制系統判 斷發動機和汽車底盤將要發生共振時，再重新隨機確定另外一個不同的氣缸組合作為工作缸。
可以由電磁閥帶動液壓控制閥的方式獨立控制各缸的氣門開閉狀態，從而可以實現對各個 氣缸的工作或停缸狀態進行獨立控制，電磁閥的數目不少于發動機的缸數。
上述共振點判斷策略是根據發動機運行時的各種信息分析判斷發動機是否即將發生共振， 可以采用以下幾種實現方法-
方法l:控制系統根據安裝在發動機或汽車底盤上的加速度傳感器，計算振動的幅度，當 幅度超過事先預定的限值后即認為發動機和汽車底盤將要發生共振。
方法2:控制系統分析發動機爆震傳感器的頻率信號，通過對爆震傳感器信號進行低通濾 波、數字積分等方式，計算發動機振動頻率和幅度，從而判斷發動機是否即將發生共振。
方法3:通過實驗標定來建立一個模型或數據庫。控制系統根據停缸的氣缸數目、發動機轉速等信息來判斷最多可以運行幾個工作循環就可能將要發生共振。
除非需要改變工作缸的數目，在一般情況下工作缸應當持續工作兩個或兩個以上的工作循環。
發動機控制系統根據當前的轉矩需求，即負荷需求，來確定所需要的工作氣缸數。當發動 機負荷發生變化時，發動機的控制系統接受傳感器信號，判斷發動機負荷變化所造成的需要 工作氣缸數目的變化，但并不一定要立即對工作氣缸的數目進行改變，而是需要按照預定程 序和準則判斷是否需要改變工作缸的數目，以及判斷何時對工作缸的數目進行改變。如果判 定需要改變工作缸的數目，需要等待數個工作循環后再進行改變。控制系統根據發動機的負 荷及負荷的變化速度確定需要等待多少個工作循環后再改變工作缸的數目。這可以通過標定 來建立一個模型或數據庫，控制系統根據傳感器信號判斷發動機的負荷和負荷的變化速度后， 根據上述模型或數據庫確定需要等待的工作循環數。
在停缸的數目確定后，需要決定哪幾個氣缸進行停缸，即哪些氣缸進行工作。對哪些氣缸 停缸的確定是由控制系統產生一些隨機數，并根據隨機數決定的。選定的一個或數個氣缸工 作一段時間直到控制系統判斷發動機與懸置系統即將發生共振，系統重新隨機選擇一個或者 數個氣缸工作，但所選氣缸組合與前一循環工作氣缸組合并不相同。
下面結合圖1和圖2對本發明作進一步說明。
圖1表示單缸工作狀態下的控制策略，假定發動機為n缸機，發動機工作中切換到單缸工 作狀態后，首先隨機選定其中一缸為工作的氣缸，記為IndexJ)。第Index一0缸工作一定時間 后，系統根據共振點判斷策略判定即將引起發動機共振時，退出第Index一0缸工作模式。從 1，…，n集合中除去IndexJ)取隨機數，記為Index—1，然后將IndexJ)的值設為Index」。發 動機重新選定Index—0對應的缸工作一定時間，直到共振點判斷策略判定發動機需要退出該 缸循環工作模式。
圖2表示任意缸數工作狀態下的控制策略，假定發動機為n缸機，發動機工作中切換到停 缸工作狀態后，首先根據工況判斷所需工作缸數為z，隨機選定z個缸為工作缸，記為 Index—O[z]。 1ndex一0[z]缸組合工作一定時間后，系統根據共振點判斷策略判定即將引起發 動機共振時，退出IndexJ)[z]缸組合工作模式。從l，…,n集合中取z個隨機數，但排除組合 Index—O[z]本身，記為Index—l[z]，然后將Index—O[z]的值設為Index_l[z]。發動機重新選 定IndexJ)[z]缸組合對應的缸工作一定時間，直到共振點判斷策略判定發動機需要退出該缸 組合循環工作模式。
權利要求
1.一種多缸發動機部分氣缸停缸的隨機控制策略，在部分負荷工況下選取一個或幾個氣缸作為工作缸，其特征是所述作為工作缸的氣缸組合由控制系統隨機確定，控制系統對發動機和底盤的振動情況進行監視，在發動機和汽車底盤將要發生共振之前，隨機確定另外一個不同的氣缸組合作為工作缸。
2. 根據權利要求1所述的多缸發動機部分氣缸停缸的隨機控制策略，其特征是當發動機負 荷發生變化時，控制系統判斷是否需要改變工作缸的數目，以及判斷何時對工作缸的數目 進行改變。
3. 根據權利要求2所述的多缸發動機部分氣缸停缸的隨機控制策略，其特征是如果判定需 要改變工作缸的數目，需要等待數個工作循環后再進行改變。
4. 根據權利要求3所述的多缸發動機部分氣缸停缸的隨機控制策略，其特征是控制系統根 據發動機的負荷及負荷的變化速度確定需要等待多少個工作循環后再改變工作缸的數目。
5. 根據權利要求4所述的多缸發動機部分氣缸停缸的隨機控制策略，其特征是可以通過標 定來建立一個模型或數據庫，控制系統根據傳感器信號判斷發動機的負荷和負荷的變化速 度后，根據上述模型或數據庫確定需要等待的工作循環數。
6. 根據權利要求1所述的多缸發動機部分氣缸停缸的隨機控制策略，其特征是除非需要改 變工作缸的數目，在一般情況下工作缸應當持續工作兩個或兩個以上的工作循環。
7. 根據權利要求1所述的多缸發動機部分氣缸停缸的隨機控制策略，其特征是控制系統根 據安裝在發動機或汽車底盤上的加速度傳感器，計算振動的幅度，當幅度超過預定值后即 認為發動機和汽車底盤將要發生共振。
8. 根據權利要求l所述的多缸發動機部分氣缸停缸的隨機控制策略，其特征是控制系統分 析發動機爆震傳感器的頻率信號，通過對爆震傳感器信號進行低通濾波、數字積分等方式 計算發動機振動頻率和幅度，從而判斷發動機是否將要發生共振。
9. 根據權利要求1所述的多缸發動機部分氣缸停缸的隨機控制策略，其特征是通過實驗標 定來建立一個模型或數據庫，控制系統利用這個模型或數據庫，根據工作缸的數目、發動 機轉速等信息來判斷在隨機選取工作缸后最多可以運行幾個工作循環就要重新隨機選缸， 以避免系統發生共振。
10. 根據權利要求1所述的多缸發動機部分氣缸停缸的隨機控制策略，其特征是當只需要一 個氣缸工作時，首先從所有氣缸中隨機選擇一個氣缸作為工作缸，工作一定時間后，直到 控制系統判斷發動機即將開始共振，則從其余的幾個氣缸中隨機選擇一個氣缸作為工作缸 運行一定時間，如此循環。
11. 根據權利要求1所述的多缸發動機部分氣缸停缸的隨機控制策略，其特征是當需要多個 氣缸同時工作時，首先從所有氣缸中隨機選擇多個氣缸作為工作缸，這幾個氣缸工作一定 時間后，系統判斷發動機即將開始共振，則從所有氣缸中再隨機選擇多個氣缸作為工作缸， 但除去前一氣缸組合，如此循環。
12. 根據權利要求1所述的多缸發動機部分氣缸停缸的隨機控制策略，其特征是由電磁閥帶 動液壓控制閥的方式獨立控制各缸的氣門開閉狀態，從而對各個氣缸的工作或停缸狀態進 行獨立控制。
全文摘要
本發明公開了一種多缸發動機部分氣缸停缸的隨機控制策略，在部分負荷工況下選取一個或幾個氣缸作為工作缸，所述作為工作缸的氣缸組合由控制系統隨機確定，控制系統對發動機和底盤的振動情況進行監視，在發動機和汽車底盤將要發生共振之前，隨機確定另外一個不同的氣缸組合作為工作缸。由于在不同工作循環中哪個氣缸停缸是無規律的，輸出扭矩的波動是非周期性的，不能激勵系統的周期性強迫振動，因而系統振動的幅度受到控制，停缸的數目可以增加，不受缸數的限制，甚至可以減少到只有一個氣缸在工作，從而擴大了停缸技術的應用范圍，節油效果更顯著。在各缸斷氣、斷油都可以獨立進行的情況下，這種控制策略可以通過軟件的方法實現。
文檔編號F02D29/02GK101408135SQ20081020291
公開日2009年4月15日 申請日期2008年11月18日 優先權日2008年11月18日
發明者楊嘉林, 濤 武, 章健勇, 蘇萬華 申請人:上海汽車集團股份有限公司