[发明专利]一种混合动力汽车发动机控制方法及装置

说明书

技术领域

本申请涉及一种混合动力汽车的发动机控制方法。

背景技术

有一种混合动力汽车没有离合器等分离机构，其发动机与传动系统直接连接。对于这种直连型混合动力汽车，当发动机根据控制器的指令起动或停机时，由于发动机在低转速时会产生剧烈抖动，而对整车产生明显的振动冲击，严重影响乘车舒适性。2001年4月30日出版的编号为2001-01-1415的SAE（国际汽车工程师学会）论文《Noise and Vibration Reduction Technology in Hybrid Vehicle Development》记载了该问题。

请参阅图1，直连型混合动力汽车在上电后，先由电动机拖动发动机运转，发动机转速逐渐提高，随后进行点火由发动机自行运转。在此过程中，表征车辆振动情况的楼板加速度（floor acceleration）指标出现较大波动。

请参阅图2，这是在图1所示的上电到点火的时间区段内（即由电动机拖动发动机运转时），车辆发动机受到的阻力矩变化曲线。曲轴初始角度不同，会导致0～240°区段内发动机受到的阻力矩不同，但在240°以后的区段，发动机受到的阻力矩基本相同。

传统的四冲程发动机的一个工作循环由吸气、压缩、膨胀、排气四个冲程所组成。每个工作循环对应着曲轴转动两周，即曲轴转动720度。请参阅图3，吸气冲程中，进气门开启，排气门关闭，油气混合气进入气缸。压缩冲程中，进气门和排气门均关闭，活塞压缩气体。膨胀冲程中，进气门和排气门均关闭，火花塞点火使气缸中的气体爆炸膨胀。排气冲程中，进气门关闭，排气门开启，燃烧后的废气排出气缸。现有发动机在正常运转时，通常进气冲程时的气缸连通进气管，压缩和膨胀冲程时的气缸均为密闭空间，排气冲程时的气缸连通排气管。

当四冲程发动机在起动、停机阶段，由于喷油器不再喷油，火花塞也不再点火，因而在吸气冲程中进入气缸的是空气，在膨胀冲程中气缸中的空气不会爆炸膨胀，在排气冲程中将空气排出气缸。由于压缩和膨胀冲程中的气缸均为密闭空间，其中空气在被压缩时产生的压缩力矩就导致了图2所示的发动机受到的阻力矩出现大幅度、周期性的波动，也就导致了图1所示的车辆振动。

对于上述振动问题，现有的一种解决方案是：丰田的THS系统采用阿特金森循环发动机，在发动机低速运转时使进气门关闭时刻尽量推迟来减少气缸内的有效充气量，并通过随曲轴转角的扭矩补偿来减小扭矩波动，还改进了发动机的悬置结构。这种技术方案较好地解决了上述振动问题，但对发动机改动较大，由奥托循环发动机改为了阿特金森循环发动机，相应地还需要大幅修改控制系统的算法。同排量的阿特金森发动机较普通的奥托循环发动机，具有扭矩下降较多、发动机的功率输出降低等缺点，使车辆的加速性以及高速时的油耗有所劣化。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是对于发动机与传动系统直连的混合动力汽车而言，提供一种发动机起动、停止过程中的控制方法，从而可以减少因气缸内气体的周期性压缩、膨胀所带来的整车大幅度的扭矩波动。为此，本申请还要提供相应的一种控制装置。

为解决上述技术问题，本申请混合动力汽车发动机控制方法为：对于直连型混合动力汽车，将发动机正常运转时进气门关闭时的曲轴位置称为第一基准位置，排气门开启时的曲轴位置称为第二基准位置；在发动机起动或停机的过程中，使排气门新增一段额外开启时间；所述额外开启时间的起点在曲轴位置位于第一基准位置之前5度～之后30度的范围内，所述额外开启时间的终点在曲轴位置位于第二基准位置之前30度～0度的范围内。

本申请混合动力汽车发动机控制装置为：在发动机的排气凸轮腔室中增加一个ECU控制的放气凸轮；当发动机正常运转时，ECU控制放气凸轮使其不起作用，此时排气门仅受到排气凸轮的控制；当发动机被拖动或停机过程中，ECU控制放气凸轮使其与排气凸轮共同控制排气门，由放气凸轮产生排气门的额外开启时间。

本申请在不影响直连型混合动力汽车的发动机正常运转的前提下，极大地克服了其在起动和停机过程中的振动，提高了乘车舒适性；并能进一步降低点火时的扭矩冲击。

附图说明

图1是直连型混合动力汽车在起动时的振动示意图；

图2是直连型混合动力汽车在起动时的输出扭矩波动示意图；

图3是现有的四冲程发动机的控制方法中的进气门、排气门的开关状态示意图；

图4a、图4b是本申请的四冲程发动机的控制方法中的进气门、排气门的开关状态示意图；