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1、10申请公布号CN104179585A43申请公布日20141203CN104179585A21申请号201310203287322申请日20130528F02D41/0620060171申请人上海汽车集团股份有限公司地址201203上海市张江高科技园区松涛路563号1号楼509室72发明人章健勇陈林尹琪徐寅许小颖孔毅74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人张懿朱海煜54发明名称多缸发动机的控制方法以及多缸发动机装置57摘要本发明提出了一种多缸发动机的控制方法，所述方法包括在一个工作循环内采集每个气缸的缸压信号和对应的发动机曲轴转角信号；根据所述缸压信号和所述曲轴转角信号计算每。
2、个气缸在所述工作循环内的燃烧状态信息；以及在下一个工作循环内基于每个气缸的所述燃烧状态信息针对发动机的不同燃烧模式通过调整相应的发动机控制参数使各个气缸的燃烧状态平衡。另一方面，本发明还提供了执行上述方法的多缸发动机装置。51INTCL权利要求书2页说明书5页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图2页10申请公布号CN104179585ACN104179585A1/2页21一种多缸发动机的控制方法，其特征在于，所述方法包括在一个工作循环内采集每个气缸的缸压信号和对应的发动机曲轴转角信号；根据所述缸压信号和所述曲轴转角信号计算每个气缸在所述工作循环内。
3、的燃烧状态信息；以及在下一个工作循环内基于每个气缸的所述燃烧状态信息针对发动机的不同燃烧模式通过调整相应的发动机控制参数使各个气缸的燃烧状态平衡。2如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃烧状态信息包括每个气缸的50放热率角度，并且在发动机处于点燃模式的情况下，基于每个气缸的50放热率角度通过调整各个气缸的点火提前角使各个气缸的燃烧状态平衡。3如权利要求2所述的方法，其特征在于，调整点火提前角包括确定各个气缸的50放热率角度中的中间值；并且对于50放热率角度大于所述中间值的气缸，增大其点火提前角；对于50放热率角度小于所述中间值的气缸，减小其点火提前角。4如权利要求2所述的方法，其特征在于，。
4、所述燃烧状态信息还包括每个气缸的压力升高率，并且在发动机处于点燃模式的情况下，还基于每个气缸的所述压力升高率通过调整各个气缸的点火提前角使各个气缸的燃烧状态平衡。5如权利要求4所述的方法，其特征在于，调整点火提前角包括将各个气缸的压力升高率与预定阈值比较；并且对于压力升高率大于预定阈值的气缸，减小其点火提前角。6如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃烧状态信息包括每个气缸的平均有效压力，并且在发动机处于均质压燃模式或稀薄点燃模式的情况下，基于每个气缸的所述平均有效压力通过调整各个气缸的喷油量使各个气缸的燃烧状态平衡，其中分别调整各个气缸的喷油量使各个气缸的平均有效压力接近目标平均有效压力。。
5、7如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述燃烧状态信息还包括每个气缸的50放热率角度，并且在发动机处于均质压燃模式的情况下，还基于所述50放热率角度通过调整各个气缸的进气温度或者喷油量使各个气缸的燃烧状态平衡。8如权利要求7所述的方法，其特征在于，调整进气温度包括确定各个气缸的50放热率角度中的中间值；并且对于50放热率角度大于所述中间值的气缸，提高其进气温度或者增加其喷油量；对于50放热率角度小于所述中间值的气缸，降低其进气温度或者减小其喷油量。9如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述燃烧状态信息还包括每个气缸的压力升高率，并且在发动机处于压燃模式的情况下，还基于每个气缸的所述压力升高率通。
6、过调整各个气缸的进气温度或者喷油量使各个气缸的燃烧状态平衡。10如权利要求9所述的方法，其特征在于，调整进气温度或者喷油量包括权利要求书CN104179585A2/2页3将各个气缸的压力升高率与预定阈值比较；并且对于压力升高率大于预定阈值的气缸，降低其进气温度或者减少其喷油量。11如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述燃烧状态信息还包括每个气缸的50放热率角度，并且在发动机处于稀薄点燃模式的情况下，还基于每个气缸的50放热率角度通过同时调整各个气缸的点火提前角和喷油量使各个气缸的燃烧状态平衡。12如权利要求6所述的方法，其特征在于，对于平均有效压力与所述目标平均有效压力的偏差大于预定阈值的气。
7、缸，使该气缸进入相应的故障诊断和处理状态。13一种多缸发动机装置，其特征在于，所述装置包括曲轴传感器、与每个气缸对应的缸压传感器以及发动机控制器，其中所述发动机控制器包括数据采集单元，用于在一个工作循环内从所述缸压传感器采集每个气缸的缸压信号并且从所述曲轴传感器采集对应的发动机曲轴转角信号；状态计算单元，用于根据所述缸压信号和所述曲轴转角信号来计算每个气缸在所述工作循环内的燃烧状态信息；以及状态平衡单元，用于在下一个工作循环内基于每个气缸的所述燃烧状态信息针对发动机的不同燃烧模式通过调整相应的发动机控制参数使各个气缸的燃烧状态平衡。权利要求书CN104179585A1/5页4多缸发动机的控制方。
8、法以及多缸发动机装置技术领域0001本发明涉及发动机控制技术，并且更具体地，涉及用于多缸发动机的控制方法以及执行该方法的多缸发动机装置。背景技术0002现代车用发动机多采用诸如四缸、六缸、八缸发动机的多缸发动机。发动机的气缸数越多，曲轴转动越均匀，振动也就越小，但制造成本增加。多缸发动机的气缸排列有直列、V形和水平对置等形式，这取决于安装、制造成本和冷却方式等因素。0003对于使用汽油的多缸发动机由于缸内油气混合的状态变化，在不同循环内会产生不同的燃烧结果，同时不同气缸即使在相同的控制参数下也会表现出不均衡性。这种现象在点燃式发动机和压燃式发动机中都较为常见。多缸发动机的不均衡性会对发动机的控。
9、制带来挑战，会引起发动机部分循环的失火、燃烧效率降低或者爆震的现象，利用传统的控制手段往往难以检测和消除各个气缸的不均衡性。发明内容0004为了解决上述问题的至少一个，本发明提出了根据缸压传感器计算的燃烧信息来控制多缸发动机各缸参数的方法，根据各缸燃烧信息和状态，实时调整相应参数，使得各缸工作在稳定和高效的状态。0005在本发明的一个方面，提供了一种多缸发动机的控制方法，所述方法包括在一个工作循环内采集每个气缸的缸压信号和对应的发动机曲轴转角信号；根据所述缸压信号和所述曲轴转角信号计算每个气缸在所述工作循环内的燃烧状态信息；以及在下一个工作循环内基于每个气缸的所述燃烧状态信息针对发动机的不同燃。
10、烧模式通过调整相应的发动机控制参数使各个气缸的燃烧状态平衡。0006根据本发明的一些实施例，所述燃烧状态信息包括每个气缸的50放热率角度，并且在发动机处于点燃模式的情况下，基于每个气缸的50放热率角度通过调整各个气缸的点火提前角使各个气缸的燃烧状态平衡。0007根据本发明的一些实施例，调整点火提前角包括确定各个气缸的50放热率角度中的中间值；并且对于50放热率角度大于所述中间值的气缸，增大其点火提前角；对于50放热率角度小于所述中间值的气缸，减小其点火提前角。0008根据本发明的一些实施例，所述燃烧状态信息还包括每个气缸的压力升高率，并且在发动机处于点燃模式的情况下，还基于每个气缸的所述压力升。
11、高率通过调整各个气缸的点火提前角使各个气缸的燃烧状态平衡。0009根据本发明的一些实施例，将各个气缸的压力升高率与预定阈值比较；并且对于压力升高率大于预定阈值的气缸，减小其点火提前角。0010根据本发明的一些实施例，所述燃烧状态信息包括每个气缸的平均有效压力，并且在发动机处于均质压燃模式或稀薄点燃模式的情况下，基于每个气缸的所述平均有效压说明书CN104179585A2/5页5力通过调整各个气缸的喷油量使各个气缸的燃烧状态平衡，其中分别调整各个气缸的喷油量使各个气缸的平均有效压力接近目标平均有效压力。0011根据本发明的一些实施例，所述燃烧状态信息还包括每个气缸的50放热率角度，并且在发动机处。
12、于均质压燃模式的情况下，还基于所述50放热率角度通过调整各个气缸的进气温度或者喷油量使各个气缸的燃烧状态平衡。0012根据本发明的一些实施例，确定各个气缸的50放热率角度中的中间值；并且对于50放热率角度大于所述中间值的气缸，提高其进气温度或者增加其喷油量；对于50放热率角度小于所述中间值的气缸，降低其进气温度或者减小其喷油量。0013根据本发明的一些实施例，所述燃烧状态信息还包括每个气缸的压力升高率，并且在发动机处于压燃模式的情况下，还基于每个气缸的所述压力升高率通过调整各个气缸的进气温度或者喷油量使各个气缸的燃烧状态平衡。0014根据本发明的一些实施例，调整进气温度或者喷油量包括将各个气缸。
13、的压力升高率与预定阈值比较；并且对于压力升高率大于预定阈值的气缸，降低其进气温度或者减少其喷油量。0015根据本发明的一些实施例，所述燃烧状态信息还包括每个气缸的50放热率角度，并且在发动机处于稀薄点燃模式的情况下，还基于每个气缸的50放热率角度通过同时调整各个气缸的点火提前角和喷油量使各个气缸的燃烧状态平衡。0016根据本发明的一些实施例，对于平均有效压力与所述目标平均有效压力的偏差大于预定阈值的气缸，使该气缸进入相应的故障诊断和处理状态。0017在本发明的另一方面，还提供了一种多缸发动机装置，所述装置包括曲轴传感器、与每个气缸对应的缸压传感器以及发动机控制器，其中所述发动机控制器包括数据采。
14、集单元，用于在一个工作循环内采集发动机曲轴转角信号以及每个气缸的缸压信号；状态计算单元，用于根据所述缸压信号和所述曲轴转角信号计算每个气缸在所述工作循环内的燃烧状态信息；以及状态平衡单元，用于在下一个工作循环内基于每个气缸的所述燃烧状态信息针对发动机的不同燃烧模式通过调整相应的发动机控制参数使各个气缸的燃烧状态平衡。0018本发明通过增加缸压传感器来实现对缸内燃烧过程的精确测量和控制。发动机控制器可以采集缸压传感器的信号，对其进行分析和计算，从而得到发动机各缸当前工作循环的燃烧状态信息，并且根据燃烧状态调整下一循环各缸的控制参数，以此来消除各缸工作的不均衡性，提高发动机的燃烧效率和运转稳定性。。
15、附图说明0019本发明的前述和其他目标、特征和优点根据下面对本发明的实施例的更具体的说明将是显而易见的，这些实施例在附图中被示意。0020图1示出了根据本发明的实施例的多缸发动机装置的结构。0021图2是根据本发明的实施例的多缸发动机的控制方法的流程图。具体实施方式0022以下结合附图和具体实施方式进一步详细说明本发明。需要说明的是，附图中的说明书CN104179585A3/5页6各结构只是示意性说明，用以使本领域普通技术人员最佳地理解本发明的原理，其不一定按比例绘制。0023图1示出了根据本发明的实施例的多缸发动机装置100的结构。如图1所示，除了一般多缸发动机的必要构造之外，多缸发动机装置。
16、100大体上可以包括曲轴传感器、与每个气缸对应的缸压传感器以及发动机控制器。例如，对于四缸发动机，可以有四个缸压传感器14，分别与每个气缸对应。本领域的技术人员应理解的是，除了图1所示的部分，本发明所提供的多缸发动机装置至少具备常规的多缸发动机的基本结构并且至少可以实现对常规多缸发动机所要求的基本功能，为了简洁起见，这在本文中不做赘述。0024继续参考图1，根据本发明的实施例的多缸发动机装置100中的发动机控制器可以包括数据采集单元、状态计算单元以及状态调整单元，其中各个单元的作用将在下文中结合图2进行描述。0025图2是根据本发明的实施例的多缸发动机的控制方法的流程图。为了实现发动机多个气缸。
17、之间的工作平衡，首先在步骤S10中发动机控制器可以通过数据采集单元在一个工作循环内从各个缸压传感器采集每个气缸的缸压信号并且从曲轴传感器采集对应的发动机曲轴转角信号。在实践中，可以把气缸压力信号按照发动机曲轴转角信号存储为数组以便后续处理。在每个工作循环内，针对单个气缸，可以根据需要采集一组或多组缸压信号与对应的曲轴转角信号。对于一个工作循环内的多组信号，可以采用求平均等统计手段进行处理。0026接着在步骤S20中，发动机控制器可以通过状态计算单元根据所采集的缸压信号和曲轴转角信号计算每个气缸在相应的工作循环内的燃烧状态信息。举例来说，各个气缸的燃烧状态信息可以包括各缸的50放热率角度CA50。
18、、各缸的压力升高率、各缸的最大缸内压力、各缸的平均有效压力等。0027最后在步骤S30中，发动机控制器可以通过状态平衡单元在下一个工作循环内基于每个气缸的燃烧状态信息针对发动机的不同燃烧模式通过调整相应的发动机控制参数使各个气缸的燃烧状态平衡。0028举例来说，在发动机的点燃模式下，混合气燃烧主要由点火时刻控制，可以根据各缸的50放热率角度状态来实现发动机的多缸平衡工作。因此，状态计算单元可以计算各缸的50放热率角度CA50，即各个气缸在放热率达到50时所对应的曲轴转角。状态调整单元可以基于这个参数通过调整各个气缸的点火提前角使各个气缸的燃烧状态平衡。0029根据本发明的一个实施例，状态调整单。
19、元可以首先确定所采集的各个气缸的50放热率角度的中间值。对于50放热率角度大于该中间值的气缸，发动机控制器可以增大该气缸的点火提前角，由此降低发动机的循环波动。相反地，对于50放热率角度小于中间值的气缸，即在50放热率角度过于推迟时，发动机控制器可以减小该气缸的点火提前角，使得50放热率角度提前，降低发动机油耗。当50放热率角度CA50过于推迟时，发动机控制器将进一步增大点火提前角，使得50放热率角度提前，降低发动机油耗，并且降低发动机的循环波动。0030在发动机的点燃模式下，压力升高率也是发动机控制的重要参考指标，如果压力升高率过大，发动机有爆震和爆燃的风险。因此，状态计算单元还可以计算每个。
20、气缸的压力升高率作为调节多缸平衡的参考依据。在这种情况下，状态调整单元还可以基于每个气缸说明书CN104179585A4/5页7的压力升高率通过调整各个气缸的点火提前角使各个气缸的燃烧状态平衡。举例来说，状态调整单元可以将各个气缸的压力升高率与预定阈值比较。对于压力升高率大于预定阈值的气缸，发动机控制器可以减小其点火提前角，由此将各个气缸的压力升高率都保持在一定的限值内。0031在发动机的均值压燃模式下，混合气的燃烧主要由压缩上止点附近时燃烧室的温度决定，而发动机的负荷和输出转矩主要由喷油量决定。在该模式下，可以根据各缸的50放热率角度和平均有效压力中的至少一个来实现发动机的多缸平衡工作。优选。
21、地，在均值压燃模式下，可以同时依据50放热率角度和平均有效压力两个参数对各个气缸进行平衡控制。0032一方面，状态计算单元可以计算每个气缸的50放热率角度，并且状态调整单元可以基于50放热率角度通过调整各个气缸的进气温度或者喷油量使各个气缸的燃烧状态平衡。0033根据本发明的一个实施例，状态调整单元可以确定各个气缸的50放热率角度中的中间值。对于50放热率角度大于该中间值的气缸，发动机控制器可以提高其进气温度或者增加其喷油量，减小各个气缸在循环内的波动。相反地，对于50放热率角度小于该中间值的气缸，也就是CA50过于推迟时，发动机控制器可以降低其进气温度或者减小其喷油量，减小各个气缸在循环内的。
22、波动。0034另一方面，状态计算单元可以计算每个气缸的平均有效压力，并且状态调整单元可以基于该平均有效压力通过调整各个气缸的喷油量使各个气缸的燃烧状态平衡。0035根据本发明的一个实施例，为了实现各缸平衡输出转矩，发动机控制器可以根据目标的发动机各缸平均有效压力设定目标值，采用调节喷油量的方式对计算得到的各缸平均有效压力进行调节，使得各缸在各循环内的平均有效压力保持在目标平均有效压力附近。如果某个气缸发生了连续失火或者实际平均有效压力值与目标值持续偏差较大，则使该气缸进入相应的故障诊断和处理状态。0036如前所述，压力升高率也是发动机控制的重要参考指标，如果压力升高率过大，发动机有爆震和爆燃的。
23、风险。因此，在压燃模式下，状态计算单元优选地还可以计算每个气缸的压力升高率作为调节多缸平衡的参考依据。相应地，状态调整单元还可以基于每个气缸的压力升高率通过调整各个气缸的进气温度或者喷油量使各个气缸的燃烧状态平衡。举例来说，状态调整单元可以将各个气缸的压力升高率与预定阈值比较。对于压力升高率大于预定阈值的气缸，发动机控制器可以降低其进气温度或者减少其喷油量，由此将各个气缸的压力升高率都保持在一定的限值内。0037在发动机的稀薄点燃模式下，作为均质压燃和点燃模式的过渡工况，发动机的燃烧状态因为空气温度的变化而逐渐变化。在该模式下，同样可以根据各缸的50放热率角度和平均有效压力中的至少一个来实现发。
24、动机的多缸平衡工作，相应地可以调节点火时刻和喷油量来实现各缸的平衡。0038一方面，根据本发明的一个实施例，状态计算单元可以计算平均有效压力，并且状态调整单元可以基于该平均有效压力通过调整各个气缸的喷油量使各个气缸的燃烧状态平衡。在实践中，发动机气缸的目标平均有效压力需要根据发动机的需求转矩来决定。如果当前气缸的实际平均有效压力与目标值偏差在一定范围内，可以主要通过调节喷油量使各说明书CN104179585A5/5页8缸的实际平均有效压力接近或达到目标值。如果偏差超过限值或者发动机处于失火状态，则使有关的气缸进入相应的故障诊断和处理状态。0039另一方面，根据本发明的一些实施例，状态计算单元可。
25、以计算50放热率角度，并且状态调整单元可以基于每个气缸的50放热率角度通过同时调整各个气缸的点火提前角和喷油量来调节点火时刻，从而使各个气缸的燃烧状态平衡。点火时刻的调节可以使各缸在稀薄点燃模式下也保持燃烧稳定。0040本发明通过增加缸压传感器来实现对缸内燃烧过程的精确测量和控制。发动机控制器可以采集缸压传感器的信号，对其进行分析和计算，从而得到发动机各缸当前工作循环的燃烧状态信息，并且根据燃烧状态调整下一循环各缸的控制参数，以此来消除各缸工作的不均衡性，提高发动机的燃烧效率和运转稳定性。0041以上列举了若干具体实施例来详细阐明本发明，这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员还可以做出各种变形和改进。因此所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。说明书CN104179585A1/2页9图1说明书附图CN104179585A2/2页10图2说明书附图CN104179585A10。