一种发动机喷油控制方法及其控制装置 【技术领域】
本发明涉及发动机，特别地，涉及一种发动机喷油控制方法及其控制装置。
背景技术
电控机械式自动变速器(AMT)是在原有机械变速器基本结构不变的情况下，通过加装微机控制的自动操纵机构，取代换档手柄的摘挡与挂挡以及变更发动机的油门开度的同步调节等操作，最终实现换档过程的操纵自动化。由于原有的机械传动结构基本不变，AMT具有传动效率高、结构紧凑及工作可靠等优点，目前被广泛采用。
按照油门踏板与发动机之间连接方式的不同，AMT可分为柔性和刚性两种控制结构。刚性控制结构的AMT，其加速踏板与油门之间是固定的机械联接，无需外加油门执行机构，所以必须在换档过程中采用某种附加形式控制发动机才能实现自动变速，例如控制发动机的点火或喷射装置的喷油量。柔性控制结构的AMT，可以改善换档品质，但必须采用电控发动机或增加电控油门执行机构。正常行驶时由电子控制单元(ECU)按其一定的比例控制油门开度，而在换档过程中，则按要求编制的程序指令通过油门执行机构动作来控制发动机，“电子油门”就是柔性结构的典型例子。
电控发动机是以ECU为中心，用安装在发动机不同部位上的各种传感器测定发动机的各种工作参数，如进气量、转速、温度等，将它们转化为计算机能接受的电信号之后，传送给ECU；ECU对输入信号进行分析判断后，向执行器发出指令控制燃油喷射系统的工作，最终通过喷油器定时、定量地把汽油喷入进气道，使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混和气。
现有技术中改善换档品质的方法基本上都是基于脉宽调制方案提出的发动机喷油控制方法，该方法通过调节用于驱动电磁阀的信号的占空比，来达到控制喷油泵供油齿杆的位置，从而控制喷油量。它有改善换档平稳性的特性，但是，当进行换档时油门关闭，在发动机转速较高的情况下进气量会非常少，基于脉宽调制方案能够调节的占空比范围在25％-40％之间，其最小喷油量也会导致混合气的浓度过浓从而不能完全燃烧，引起HC和CO的排放大幅增加，不利于环保。
【发明内容】
本发明针对现有技术中改善换档品质的发动机喷油控制方法不利于环保的问题，提出了一种能够改善换档品质并且兼顾排放的利于环保的发动机喷油控制方法及其控制装置。
本发明提供的发动机喷油控制方法包括对发动机的各个气缸依次喷油，其特征在于，在车辆处于换档过程中，中断对多个气缸中的至少一个气缸的喷油。
本发明提供的发动机喷油控制装置包括喷油控制器和喷油器，喷油控制器用于与喷油器连接，控制喷油器对发动机的各个气缸依次喷油，其特征在于，在车辆处于换档过程中，喷油控制器用于控制喷油器中断对多个气缸中的至少一个气缸的喷油。
采用本发明的发动机喷油控制方法，在开始换档时，中断对至少一个气缸的喷油可以较快地降低发动机输出的扭矩和转速，使离合器的主动部分和从动部分的转速差比较快地达到可以将两者结合的范围，从而实现迅速换档；另外，由于对至少一个气缸中断喷油，可以引入新鲜空气提高催化器转化效率，使HC和CO大幅降低，有利于环保。
【附图说明】
图1是根据本发明的方法的一种实施方式的流程图；
图2是根据本发明的方法的优选实施方式的流程图；
图3是根据本发明的方法的更优选实施方式的流程图；
图4是现有技术中采用脉宽调制方法的换档过渡过程示意图；
图5是根据本发明的发动机缺缸喷油控制方法的换档过渡过程示意图；
图6是两种控制方法的一氧化碳排放量的比较示意图；
图7是两种控制方法的碳化氢排放量的比较示意图。
【具体实施方式】
本发明提供了一种发动机喷油控制方法，该方法包括对发动机的各个气缸依次喷油，其中，在车辆处于换档的过程中，中断对多个气缸中的至少一个气缸的喷油。
在车辆换档时，离合器的主动部分和从动部分脱开，主动部分和发动机相连，从动部分和变速箱及车身相连；主动部分由于突然失去负荷会转速陡增，从动部分则由于车辆的惯性转速基本不变；换档则需要等待两者的转速差在一个允许的范围内时才能够进行；此时，为了换档之后能够将离合器的主动部分和从动部分结合，需要在短时间内让两者的转速基本一致，那么就希望能够迅速降低主动部分的转速，这可以通过中断对多个气缸中的至少一个气缸的喷油，从而降低发动机的转速来实现。
在车辆处于换档过程中，中断对多个气缸中的至少一个气缸的喷油即可以有效降低主动部分的转速。优选情况下，中断对多个气缸中的几个气缸的喷油随着发动机的气缸个数和功率而变化。对于气缸个数比较少的发动机，仅对其中一个气缸中断喷油，以免主动部分一侧的转速降低得过快；而对于气缸个数比较多的发动机，则要对其中一个以上的气缸中断喷油，以使主动部分一侧的转速降低得足够快。
按照本发明提供的方法的一个具体实施方式，如图1所示，当离合器分离时，停止对多个气缸中的至少一个气缸的喷油；当离合器结合后，恢复对所述至少一个气缸的喷油。
在引入对发动机的至少一个气缸实施喷油中断来调节发动机转速后，换档过程可分为几个阶段：离合器分离阶段、停止喷油阶段、摘档阶段、选档阶段、挂档阶段、离合器结合阶段及恢复喷油阶段。实施停止喷油的时刻，从理论上应当在离合器主动部分和被动部分出现转速差之前的某一时刻，但在实际控制中，由于整个过程非常短暂，因此，优选地，当离合器分离并且离合器的主被动部分的转速差大于等于第一阈值时，停止对多个气缸中的至少一个气缸的喷油。
所述第一阈值对于每种发动机来说存在差异，而且对于同一发动机来说针对不同档位变换也是不同的。所述第一阈值是通过采集各个档位的正常运行换档时所产生的发动机转速和离合器输出轴(E轴)的转速差，通过采集这个转速差可以确定出换档产生时转速差范围，从而确定的第一阈值的范围。所述第一阈值的范围是300-750rpm。
在离合器接合过程中的任何阶段都可以恢复喷油。但是，如果恢复喷油的时刻是在半离合阶段的初期，即刚开始传递摩擦力矩时，将导致离合器的主动部分和被动部分的转速差增大，使离合器滑磨时间增长。如果恢复喷油的时刻是在离合器完全接合后，此时由于喷油量的突然增加，将引起车辆较大的正向冲击。因此，为了使离合器所传递的摩擦力矩过渡更加平稳。优选地，当离合器结合后并且离合器的主被动部分的转速差小于等于第二阈值时，恢复对所述至少一个气缸的喷油。
所述第二阈值的范围是由实验得出的，是以使得换档过程冲击小、滑磨时间短且排放污染程度相对低为依据的，具体实验方法为：通过实验采集比较在各个转速差下恢复喷油所造成的发动机的转速波动、离合器结合时间来选出换档过渡匹配好的范围，再通过测定排放来选定优选范围。所述第二阈值的范围是50-200rpm。
图2示出了根据本发明的方法的优选实施方式的流程图，其中，ΔN为发动机转速和E轴转速之间的差；P为当前档位；σ1为第一阈值，σ2为第二阈值。如图2所示，在开始换档过程以后，首先进行离合器分离控制，当判断得知ΔN大于σ1则开始对某个气缸中断喷油，而后进行换档和离合器结合，当判断得知ΔN小于σ2则恢复对该气缸的喷油，从而发动机恢复正常工作状态。
对于从低档位的换档过程，由于其变速比较大并且离合器的主被动部分之间的转速差大，在同样的换档力作用下，同步器的滑磨时间较长，则在此时间内发动机转速下降得较多。为降低在发动机转速小于离合器输出轴转速(E轴转速)的情况下接合离合器而引起车辆的反向冲击，从低档位的换档过程应在滑磨阶段并且离合器的主被动摩擦片具有较大转速差时提前恢复喷油。而对于高档位之间的换档，由于变速比较小并且离合器的主被动部分之间的转速差小，同步器的滑磨时间较短，可在同步前并且离合器的主被动部分具有较小转速差时，再恢复喷油。
因此，按照本发明提供的方法，优选地，在车辆处于高档换档的过程中，离合器结合后并且离合器的主被动部分的转速差小于等于第三阈值时，恢复对所述至少一个气缸的喷油，所述第三阈值的确定方法与第二阈值的确定方法相同，其范围是50-100rpm，所述高档换档的过程指起始档位大于等于4档的换挡过程；在车辆处于从低档换档的过程中，离合器结合后，并且离合器的主被动部分的转速差小于等于第四阈值时，恢复对所述至少一个气缸的喷油；所述第四阈值的确定方法与第二阈值的确定方法相同，其范围是100-200rpm，所述低档换档的过程指起始档位小于等于3档的换挡过程。
图3示出了根据本发明的方法的优选实施方式的流程图，其中，ΔN为发动机转速和E轴转速之间的差；P为当前档位；σ1为第一阈值，σ3第三阈值，σ4第四阈值。如图3所示，在开始换档过程以后，首先进行离合器分离控制，当判断得知ΔN大于σ1则开始对某个气缸中断喷油，而后进行换档和离合器结合，然后判断换档类型，如果是从低档开始换档，则当判断得知ΔN小于σ3则恢复喷油，从而发动机恢复正常工作状态；如果是从高档开始换档，则当判断得知ΔN小于σ4则恢复喷油，从而发动机恢复正常工作状态。
在本发明的方法的实施过程中，具体中断对多个气缸中的哪个或哪几个气缸的喷油可以依据发动机类型和发动机的气缸个数而变化。对于直列式发动机来说，一般来说为了保证发动机的平稳性，连续做功的两个气缸应该相隔尽量远，那么如果对位于两端的气缸中断喷油使其不做功，余下的气缸中连续做功的两个气缸的距离缩短，使得振动有所增加，对发动机的平稳性有影响，因此，优选地，所述至少一个气缸选自布置在两端的两气缸以外的其余各气缸中的至少一个。
而对于V型发动机来说，一般它的两排气缸是交替做功的，考虑到发动机的平稳性，优选地，如果所述至少一个气缸为一个，所述至少一个气缸选自两排气缸中的任意一个，如果所述至少一个气缸多于一个，所述至少一个气缸分别选自两排气缸中的各至少一个。
本发明提供的发动机喷油控制装置包括喷油控制器和喷油器，喷油控制器用于与喷油器连接，控制喷油器对发动机的各个气缸依次喷油，其中，在车辆处于换档过程中，喷油控制器用于控制喷油器中断对多个气缸中的至少一个气缸的喷油。
优选地，本发明的控制装置还包括安装在离合器的被动部分上的离合传感器，用于采集离合器被动部分的位移，并将该位移发送给喷油控制器；其中，喷油控制器还用于根据接收到的离合器被动部分的位移判断离合器的分离与结合；并且当离合器分离时，控制喷油器停止对多个气缸中的至少一个气缸的喷油；当离合器结合后，控制喷油器恢复对所述至少一个气缸的喷油。
更为优选地，本发明的控制装置还包括安装在离合器的主动部分和被动部分上的速度传感器，用于采集离合器的主动部分和被动部分的转速，并将该转速发送给喷油控制器；其中，喷油控制器还用于计算该转速的差值，将该差值与阈值相比较；并且当该转速差大于等于第一阈值时，控制喷油器停止对多个气缸中的至少一个气缸的喷油，所述第一阈值为300-750rpm；当该转速差小于等于第二阈值时，控制喷油器恢复对所述至少一个气缸的喷油，第二阈值为50-200rpm。
最为优选地，本发明的控制装置还包括档位传感器，用于采集车辆的档位信息，并将该档位信息发送给喷油控制器；其中，喷油控制器还用于根据该档位信息，控制喷油器恢复对所述至少一个气缸的喷油的时刻：在车辆处于高档换档的过程中，离合器结合后并且离合器的主被动部分的转速差小于等于第三阈值时，控制喷油器恢复对所述至少一个气缸的喷油，所述第三阈值为50-100rpm，所述高档换档的过程指起始档位大于等于4档的换挡过程；在车辆处于从低档换档的过程中，离合器结合后，并且离合器的主被动部分的转速差小于等于第四阈值时，控制喷油器恢复对所述至少一个气缸的喷油；所述第四阈值为100-200rpm，所述低档换档的过程指起始档位小于等于3档的换挡过程。
所述喷油控制器可以集成在车辆的电子控制单元中，并且有多种实施方式，如通过本领域所公知的比较器来实现。
喷油器为本领域公知的各种喷油器，如孔式喷油器或轴针式喷油器。
本发明采用的各种传感器为本领域技术人员所公知。例如，所述离合传感器和档位传感器可以是各种位置传感器，如光电式位置传感器、磁感应式位置传感器或者霍尔式位置传感器。所述转速传感器可以是各种能够测量转速的传感器，如光电式转速传感器、磁感应式转速传感器或者霍尔式转速传感器。一般采用两个转速传感器分别采集离合器的主动部分和被动部分的转速。
图4和图5示出了分别基于脉宽调制来减少喷油的方法和本发明提供的方法的换档滑磨时间和换档平稳性的换档过渡过程示意图。为了验证本发明的换档效果，对装备有相同型号的发动机和AMT的同一种车辆在转鼓上进行三档换四档的试验中，分别采用上述两种方法，从而得到了具有可比性的示意图。两图中横坐标均为时间(单位为毫秒)，线1表示档位的变化，幅度低的曲线表示三档，幅度高的曲线表示四档；线2表示离合器状态，离合器的结合、分离、半离合状态分别对应于上直线、下直线和中间过渡曲线；线3表示发动机转速，线4表示E轴转速。
将图4与图5对比可以看出，采用脉宽调制方法和采用本发明提供的方法的总体换档时间均为410ms；采用脉宽调制方法的发动机转速下降至E轴同步时间为160ms，而采用本发明提供的方法发动机转速下降至与E轴转速同步的时间为130ms；采用两种方法的发动机转速降同样数值的情况下，虽然采用脉宽调制方法的转速曲线的斜率较大，但是在离合器分离后，发动机转速有个先上升再下降才与E轴同步的过程，所以同步时间较长；而采用本发明提供的方法，虽然其转速曲线的斜率较小，但是发动机转速平稳下降到与E轴转速同步，所以反而同步时间较短。由此可知，在同样的换档档位和时间的情况下，现有技术中的方法相比本发明提供的方法有更大的滑磨时间并且具有转速波动，本发明提供的方法换档平稳性更好。
图6和图7分别示出了上述发动机和AMT采用基于脉宽调制来减少喷油的方法和本发明提供的方法的一氧化碳排放量和碳化氢排放量的比较示意图。为了验证本发明的排放效果，对上述发动机和AMT的同一种车辆在转鼓上进行了十五工况法热机测试排放，实验中测试换档过程为在发动机处于2000转时的换挡过程。
图6是采用现有脉宽调制和本发明提供的方法实施的喷油控制后，车辆尾气中CO所占百分比随测试时间的变化图，其中线A对应现有脉宽调制方法，线B对应本发明的方法，该图的纵坐标是百分比，横坐标为时间(单位为秒)。线A中的最大值为0.7％，线B中的最大值为0.5％，整个十五工况中，仅两个急加速过程中线B的值大于线A，其他多个循环线B都小于线A，而且从图上可以看出实际总量线B是小于线A的。
图7是采用现有脉宽调制和本发明提供的方法实施的喷油控制后，车辆尾气中HC分子的ppm数值随测试时间的变化图，其中线C对应现有脉宽调制方法，线D对应本发明的方法，该图的纵坐标是HC分子的ppm数，横坐标为时间(单位为秒)。可以看出，采用现有脉宽调制方法的情况下起始HC含量为35ppm，过程中稳定在15ppm左右。而采用本发明的方法的情况下起始HC含量为10ppm，过程中基本在5ppm以下，总量上明显优于采用现有脉宽调制方法的情况。
那么可以看出在实施本发明提供的方法后，CO、HC排放都得到较大程度的改善。