CN113027617B - 发动机扫气控制装置、系统、方法及计算机可读取介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能减小涡轮迟滞的影响、减少排放、避免污染并降低发动机成本的发动机扫气控制装置、系统、方法及计算机可读取介质。所述发动机扫气控制装置用于使用缸内直喷技术和可变气门正时系统的涡轮增压式的发动机，包括：将进气门实际角度与进气门提前开启角度之差除以气门重叠角从而计算进气门打开程度的进气门打开程度计算部；获取大气压、涡前温度、涡后温度和进气管目标压力以作为计算参数的计算参数获取部；根据计算参数对与进气门打开程度相对应的空气流量比率实时地进行计算的空气流量比率计算部；以及将检测气量与空气流量比率相乘从而计算气缸内的实际气量的实际气量计算部。

Description

发动机扫气控制装置、系统、方法及计算机可读取介质

技术领域

本发明涉及发动机扫气控制装置、发动机扫气控制系统、发动机扫气控制方法以及存储有结果为执行该发动机扫气控制方法的程序的计算机可读取介质。

背景技术

以往，当驾驶带涡轮增压式发动机的车辆在低转速情况下急加速时，发现速度会迟滞几秒才突然提升，造成驾驶员产生被人踹了一脚的不适感。产生这一问题的主要原因在于，在发动机低转速时，由于产生的废气量较低而不足以带动涡轮运转，因此，需要等发动机转速提高之后大量废气通过气管到达涡轮，由此产生了时间差、即涡轮迟滞。

作为消除上述涡轮迟滞的方法，以往提出有可变气门正时技术(VVT： VariableValve Timing)，通过气门的早开和晚关，弥补了涡轮迟滞造成的不佳体验，并且弥补了进气不足和排气不净的缺憾。在配气相位上，将进气门和排气门同时开启的时刻称为“气门重叠角”。由于气门重叠角的存在，排气门没有完全关闭前，气缸内的气体是流动的状态，通过气缸的空气流量与节气门前流量传感器测出的流量是有一定误差的，这时ECU(ElectronicControl Unit：电子控制单元)根据测出来的流量控制喷油，这样就导致无法达到预计最佳空燃比，并且由于加浓的原因，导致排放增加。

为了解决上述问题，提出有如下方案：首先，通过传感器获取发动机的进排气压力，计算进排气压力差，并检测出气门重叠角，接着，当进排气压力差大于等于压差窗口值、且气门重叠角大于等于角度窗口值时，进入发动机扫气计算模式，根据已标定的系数值表格来查找发动机扫气系数，然后，根据所查到的发动机扫气系数来计算发动机气缸内的实际气量，最后，根据所计算出的实际气量来计算燃料喷射量并进行燃料喷射(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：中国专利第108798917号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在专利文献1中，为了对发动机的进排气压力进行检测，需要增加额外的压力传感器，从而会导致发动机成本的上升。另外，由于是通过标定手段根据进排气压力差和气门重叠角来查表获得发动机扫气系数，因此，存在较大的误差。此外，由于是对最后的总气量乘以一个系数来进行修正，并且是根据上一次结果来进行迭代计算，因此，会进一步导致最后所得出的气量与实际气量之间的误差变大。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于，提供一种发动机扫气控制装置、系统、方法及存储有结果为执行该发动机扫气控制方法的程序的计算机可读取介质，不仅能解决加速时由于气门重叠角的存在导致气量不准确、无法达到最佳空燃比而导致动力不足的问题，而且，仅利用发动机所必备的传感器就能实时地、高精度地对气缸内实际气量进行修正进而实时地对燃料喷射量进行修正，从而能减小涡轮迟滞的影响，减少排放，避免污染，并降低发动机整体的成本。

解决技术问题的技术方案

本发明所涉及的发动机扫气控制装置用于使用缸内直喷技术和可变气门正时系统的涡轮增压式的发动机，其特征在于，包括：进气门打开程度计算部，该进气门打开程度计算部获取所述发动机的进气门实际角度、进气门提前开启角度和排气门延迟关闭角度，将所述进气门实际角度与所述进气门提前开启角度之差除以所述排气门延迟关闭角度与所述进气门提前开启角度之差即气门重叠角，从而对进气门打开程度进行计算；计算参数获取部，该计算参数获取部获取大气压、涡前温度、涡后温度和进气管目标压力，以作为计算参数；空气流量比率计算部，该空气流量比率计算部根据所述计算参数，对与所述进气门打开程度相对应的空气流量比率实时地进行计算；以及实际气量计算部，该实际气量计算部获取气缸内的检测气量，将所述检测气量与所述空气流量比率相乘，从而对气缸内的实际气量进行计算。

另外，本发明所涉及的发动机扫气控制系统包括：如上所述的发动机扫气控制装置；所述发动机；以及多个传感器，该多个传感器设置于所述发动机，至少包含曲轴角度传感器、凸轮轴位置传感器、发动机水温传感器、发动机转速传感器、空气流量计、大气压传感器和温度传感器。

另外，本发明所涉及的发动机扫气控制方法用于使用缸内直喷技术和可变气门正时系统的涡轮增压式的发动机，其特征在于，包括：进气门打开程度计算步骤，在该进气门打开程度计算步骤中，获取所述发动机的进气门实际角度、进气门提前开启角度和排气门延迟关闭角度，将所述进气门实际角度与所述进气门提前开启角度之差除以所述排气门延迟关闭角度与所述进气门提前开启角度之差即气门重叠角，从而对进气门打开程度进行计算；计算参数获取步骤，在该计算参数获取步骤中，获取大气压、涡前温度、涡后温度和进气管目标压力，以作为计算参数；空气流量比率计算步骤，该空气流量比率计算步骤中，根据所述计算参数，对与所述进气门打开程度相对应的空气流量比率实时地进行计算；以及实际气量计算步骤，在该实际气量计算步骤中，获取气缸内的检测气量，将所述检测气量与所述空气流量比率相乘，从而对气缸内的实际气量进行计算。

另外，本发明所涉及的计算机可读取介质存储有如下程序，该程序用于执行如上所述的发动机扫气控制方法。

发明效果

根据本发明的发动机扫气控制装置、系统、方法及计算机可读取介质，由于是根据计算参数对与进气门打开程度相对应的空气流量比率实时地进行计算，并将检测气量与空气流量比率相乘来对气缸内的实际气量进行计算，因此，是通过空气流量比率计算部中的数学模型来对气缸内的气量进行修正，从而能提高气缸内实际气量的计算精度。另外，由于是实时地对气缸内的气量进行修正，因此，能进一步提高气缸内实际气量的计算精度。另外，由于在计算实际气量的过程中仅用到了空气流量计和曲柄角度传感器等发动机所必备的传感器而无须压力传感器等额外的传感器，因此，能降低发动机整体的成本。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的发动机扫气控制系统的整体结构的结构图。

图2是用于对发动机的气门重叠角的概念进行说明的示意图。

图3是表示本发明所涉及的发动机扫气控制装置的结构的框图。

图4是用于对进气门打开程度的计算方法进行说明的示意图。

图5是示意性地表示空气流量比率函数的函数曲线图。

图6是用于对本发明所涉及的发动机扫气控制装置的作用效果进行说明的压力特性曲线图。

图7是表示本发明所涉及的发动机扫气控制装置的动作的流程图。

具体实施方式

下面，参照附图，对用于实施本发明的方式进行说明。

图1是表示本发明所涉及的发动机扫气控制系统的整体结构的结构图。如图1所示，发动机扫气控制系统包括ECU100、燃料喷射器200、发动机300 以及对发动机300的各项参数进行监控的多个传感器。

ECU100在发动机300运行时对各种数据(比如刹车、换档等)和车辆运行的各种状态(加速、打滑、油耗等)进行监控，并按照预先设计的程序计算从各种传感器传送来的信息，经过处理以后,把各个参数发送给各相关的执行机构来执行各种预定的控制功能。虽未图示，但在ECU100中包含有后述的发动机扫气控制装置10，该发动机扫气控制装置10例如与后述的多个传感器相连接，根据来自该多个传感器的监控信号来计算出向气缸内进行喷射的燃料的燃料喷射量，根据所计算出的燃料喷射量来对燃料喷射器200进行燃料喷射控制。

燃料喷射器200受ECU100控制，向发动机300的气缸内喷射与ECU100 所计算出的燃料喷射量相对应的燃料。

发动机300也受ECU100控制而运行。在发动机300高转速运行时，可使进气门提前开启，并使排气门延后关闭，由此来实现扫气模式下的运行。通过该扫气模式，能使废气快速排出，使进气更加充分。为了实现上述扫气模式，发动机300需要满足以下三个条件，即：①使用缸内直喷技术；②使用可变气门正时系统；以及③采用涡轮增压方式。

作为对发动机300的各项参数进行监控的多个传感器，例如有安装于发动机300的曲轴角度传感器20、凸轮轴位置传感器30、发动机水温传感器40、发动机转速传感器50、空气流量计60、以及未图示的安装于发动机300的大气压传感器和温度传感器。关于这些传感器的作用，将在后文中进行说明。另外，除了上述这些传感器以外，发动机300上还安装有进气管压力传感器 70、节气门位置传感器80、前氧传感器90和后氧传感器91等发动机必备的传感器，这些传感器的结构和作用为公知技术，因此省略说明。

下面对气门重叠角的概念进行说明。

图2是用于对发动机的气门重叠角的概念进行说明的示意图。如图2所示，定义活塞在下止点时为曲轴的零位，图中圆周的一圈为两个行程，一个周期为两圈。定义#OVERLAPA为气门重叠角，#IN_VVTADVMX为进气门提前开启角度，#EX_VVTRTDMX为排气门延后关闭角度。如图所示， #OVERLAPA＝#EX_VVTRTDMX-#IN_VVTADVMX。其中， #IN_VVTADVMX和#EX_VVTRTDMX分别是由发动机扫气控制装置10例如根据来自图1中的凸轮轴位置传感器30、发动机水温传感器40、发动机转速传感器50和空气流量计60等的信号，并根据发动机的工况查找MAP图而获得的目标值。由于当前度数监测只能达到10°的精度，因此，所有角度的计量单位均为10°。此外，为了弥补响应迟滞、以及信号与机械结构之间的延迟，还可以通过延迟补正的手段来算出气门重叠角的大小，以使其数值更精确。

下面对发动机扫气控制装置10的结构进行说明。

图3是表示本发明所涉及的发动机扫气控制装置10的结构的框图。如图 3所示，发动机扫气控制装置10包括进气门打开程度计算部1、计算参数获取部2、空气流量比率计算部3和实际气量计算部4。

进气门打开程度计算部1例如从图1中的曲轴角度传感器20获取进气门实际角度，结合如上所述那样获得的进气门提前开启角度#IN_VVTADVMX 和排气门延迟关闭角度#EX_VVTRTDMX，计算气门重叠角#OVERLAPA，并通过以下方式来对进气门打开程度进行计算。

参照图4对进气门打开程度的计算方法进行说明。由于可变气门正时系统会根据不同情况调整进气门提前开启角度和排气门延后关闭角度，因此，每个周期的气门重叠角大小是不一样的。如图4所示，将#IN_RLVVT定义为进气门实际角度，该进气门实际角度的零点仍然是活塞在气缸下止点的时候，#IN_RLVVT随行程进行角度而发生变化，同样这个角度的单位为10 °。若将进气门打开的角度在气门重叠角中的占比、即进气门打开程度定义为x，则基于下式(1)来进行计算。

[数学式1]

进气门打开程度计算部1将所计算出的进气门打开程度x输出至后级的空气流量比率计算部3。

回到图3，计算参数获取部2例如从对发动机300所处位置的大气压进行检测的大气压传感器获取大气压，从对发动机300的涡轮前和涡轮后的温度进行检测的温度传感器获取涡前温度和涡后温度，并根据发动机300的工况来查表获得进气管目标压力。此处，将#PATM定义为所获得的大气压，将 #THA定义为涡前温度，将#THA2ND定义为涡后温度，将#TAGTPM1定义为进气管目标压力，上述四个参数均为会影响进气效率的因素，计算参数获取部2将它们作为计算参数输出至后级的空气流量比率计算部3。

空气流量比率计算部3根据所获取到的计算参数#PATM、#THA、 #THA2ND、#TAGTPM1，对与进气门打开程度x相对应的空气流量比率实时地进行计算。

具体而言，若将#KSCAVEN定义为空气流量比率，则#KSCAVEN是一个从0变化到1的值。另外，由于进气门打开程度x是进气门打开的角度在气门重叠角中所占的比例，因此，x也是一个从0变化到1的值。由此，可将 #KSCAVEN设为y，利用数学中最基本的二次函数公式来构建数学模型y＝ax²+bx+c。若将a定义为压强比例系数，将b定义为温度比例系数，将c定义为比例常数，则a＝#PATM/#TAGTPM1，b＝#THA/#THA2ND。当x＝1时， y＝a+b+c，由于a和b能取得的最大值均无限接近于1，因此，c不取值，即c＝0。由此，可以利用下式(2)～式(4)来计算空气流量比率。

[数学式2]

①当#IN_RLVVT≤#IN_VVTADVMX(即x≤0)时

y＝0   (2)

[数学式3]

②当#IN_VVTADVMX＜#IN_RLVVT＜#EX_VVTRTDMX(即0＜x＜1) 时

[数学式4]

③当#IN_RLVVT≥#EX_VVTRTDMX(即x≥1)时

y＝1   (4)

图5是示意性地表示上述空气流量比率函数的函数曲线图。如图5所示，空气流量比率的计算分为三种情况：当进气门打开角度小于等于查表得到的提前开启角度、即处于图中从0°起到气门重叠角的起始位置为止的排气冲程时，空气流量比率y＝0；当打开角度在进气门提前打开角度与排气门延后关闭角度之间、即处于图中的气门重叠角范围内时，空气流量比率y由上式(3)求出；当打开角度大于查表得到的排气门延后关闭角度、即处于图中从气门重叠角的结束位置起到360°为止的进气冲程时，空气流量比率y＝1。

另外，由于本控制逻辑是在加速时生效，增压情况下进气管目标压力 #TAGTPM1大于大气压#PATM，因此，压强比例系数a是一个小于1的数。此外，正常行驶中，涡前温度#THA小于涡后温度#THA2ND，因此，温度比例系数b也是一个小于1的数。

再次回到图3，空气流量比率计算部3在基于以上方式计算出空气流量比率#KSCAVEN之后，将其输出至实际气量计算部4。当进入扫气模式时，由于进气门提前开启，排气门延迟关闭，气门重叠角的存在导致节气门前的空气流量计60测出的空气量在进入气缸后，少量空气会从延后关闭的排气门流出，这也就导致了气缸内的实际气量与测出的检测气量之间存在偏差。因此，实际气量计算部4首先从图1的空气流量计60获取气缸内的检测气量，然后基于该检测气量和来自空气流量比率计算部3的空气流量比率，来对气缸内的实际气量进行计算。具体而言，若定义#QA00A为实际气量， #QA00为检测气量，则利用下式(5)来对#QA00A进行计算。

[数学式5]

#QA00A＝#KSCAVEN×#QA00   (5)

由此，对气缸内的气量进行了修正，消除了扫气模式下气门重叠角对气量检测的影响。

关于本发明所涉及的发动机扫气控制装置的作用效果，参照图6的压力特性曲线图来进行说明。图6中示出了发动机在加速阶段的缸内压力与时间的关系，图中，实线表示现有的扫气模式下目标增压压力，点划线表示采用了本发明的发动机扫气控制装置后的目标增压压力。如图6所示，采用了本发明的发动机扫气控制装置后，气缸内的实际气量得以修正，使得利用来自图1中的进气管压力传感器70的信号来进行计算的气管目标增压得以提升，从而与现有的扫气模式相比，加大了进气效率，增加了车辆的动力性。

另外，后述的燃料喷射量计算部8利用修正后的气量来计算燃料喷射量，能使空燃比更加准确，更加接近最佳空燃比，从而能防止因不必要的燃料浓度提高而导致排放增加。

再次回到图3，发动机扫气控制装置10还可以包括第1判断部5、第2判断部6、第3判断部7和燃料喷射量计算部8。

第1判断部5用于判断是否允许进入扫气计算模式。

首先，第1判断部5根据前述的进气门提前开启角度和排气门延迟关闭角度获得气门重叠角，从前述发动机转速传感器50获取发动机转速，并从车辆获取关于档位、车速和启动时间等信息。关于获取档位、车速和启动时间等信息的方法为公知技术，因此省略说明。

然后，第1判断部5根据所获得的各种信息进行以下五个判断：

(a1)启动时间是否大于等于启动时间判断值

由于刚开始启动时，燃烧室内温度较低，扫气会使得燃烧温度始终不充足，影响燃烧效率，因此，系统本身不进行扫气。其中，启动时间判断值是一个可标定的值，其单位例如为“s”。

(b1)车速是否大于等于0并小于等于扫气模式最大车速判断值

由于车辆在高速行驶、如以100km/h行驶的情况下，发动机转速在 2000r/min左右，维持在一个较高的进排气效率，气量变化比较稳定，因此，此时没有必要进入扫气计算模式。其中，扫气模式最大车速判断值也是一个可标定的值，其单位例如为“km/h”。

(c1)发动机转速是否大于等于扫气模式最小转速判断值并小于等于扫气模式最大转速判断值

上述判断的目的在于，防止转速过低或过高使扫气计算模式的突然介入导致转速波动大，避免转速过低时熄火以及转速过高时影响驾驶性。其中，扫气模式最小转速判断值和扫气模式最大转速判断值也是可标定的值，两者的单位例如均为“r/min”。

(d1)档位是否为D档(前进档)

首先，怠速N档或驻车P档情况下转速较低，为防止造成怠速波动，不允许进入扫气计算模式。其次，倒车R档时较为危险，因此，也不允许进入扫气计算模式。

(e1)气门重叠角是否大于0

该判断是为了保证在存在气门重叠角的情况下进入扫气计算模式。

只有在上述五个判断结果全部为“是”的情况下，第1判断部5才最终判断为允许进入扫气计算模式。反之，只要上述五个判断结果中有一个为“否”，则第1判断部5判断为不允许进入扫气计算模式。

另外，第2判断部6用于判断是否开始进入扫气计算模式。

首先，第2判断部6在上述第1判断部5的判断结果为允许进入扫气计算模式的情况下，从车辆获取油门踏板信号。关于获取油门踏板信号的方法为公知技术，因此省略说明。

然后，第2判断部6根据所获得的油门踏板信号，进行以下三个判断：

(a2)油门踏板开度是否大于等于油门开度判断值

当油门踏板由0变大时，气管压力响应较慢，因此，不进行扫气修正。其中，油门开度判断值也是一个可标定的值，例如以百分比(％)来表示。

(b2)当前的油门踏板开度是否大于20毫秒前的油门踏板开度

(c2)当前的油门踏板开度是否大于等于50毫秒前的油门踏板开度

上述(b2)、(c2)两个条件均是为了检测出当前为加速状态，转速由低向高变化，气量变化较大。其中，20毫秒前的油门踏板开度和50毫秒前的油门踏板开度均是可标定的判断值。

只有在上述三个判断结果全部为“是”的情况下，第2判断部6才最终判断为开始进入扫气计算模式。反之，只要上述三个判断结果中有一个为“否”，则第2判断部6判断为不进入扫气计算模式。或者，在已进入扫气计算模式的情况下，若判断为上述三个判断结果中有一个为“否”，则为了防止突然停止扫气修正使压力发生波动，并且使加速后的扫气修正维持一段时间，设定经过一个延迟时间，待压力稳定一段时间后，再退出扫气计算模式。

分别设置第1判断部5与第2判断部6的原因在于，大前提是判断发动机状况是否允许进行气量修正，小前提是在发生加速动作的情况下进行修正，因此，先要判断发动机状况是否满足修正要求，才会对是否开始修正进行判断。

另外，第3判断部7用于判断是否退出扫气计算模式。

首先，第3判断部7根据前述的进气门提前开启角度和排气门延迟关闭角度获得气门重叠角，从前述发动机转速传感器50获取发动机转速，并从车辆获取启停信号、刹车信号。关于获取启停信号、刹车信号的方法为公知技术，因此省略说明。

然后，第3判断部7进行以下四个判断：

(a3)刹车踏板是否被踩下

当刹车踏板被踩下进行制动时，判断为处于减速状态。

(b3)根据启停信号判断车辆是否进入启停状态

当进入启停状态时，判断为刹车踏板被踩下，并且发动机停止动作。

(c3)发动机转速是否为0

当发动机转速为0时，判断为发动机熄火。

(d3)气门重叠角是否小于等于0

燃料喷射量计算部8用于对燃料喷射量进行计算，将所计算出的燃料喷射量输出至燃料喷射器200，控制燃料喷射器200向气缸内喷射相应量的燃料。具体而言，在第1判断部5的所有判断结果均为“是”(即，判断为发动机、车况及气门重叠角满足进入扫气计算模式)、并且第2判断部6的所有判断结果均为“是”(即，判定为加速情况成立)的情况下，燃料喷射量计算部 8基于实际气量计算部4所计算出的实际气量，根据最佳空燃比来对燃料喷射量进行计算。另外，在第3判断部7的任意判断结果为“是”(即，满足扫气模式退出条件)、或者第1判断部5的任意判断结果为“否”、或者第2判断部6的任意判断结果为“否”的情况下，不对气缸内的空气流量进行修正，燃料喷射量计算部8例如从空气流量计60获取检测气量，并基于该检测气量，根据最佳空燃比来对燃料喷射量进行计算。

下面对本发明所涉及的发动机扫气控制装置10的动作进行说明。

图7是表示本发明所涉及的发动机扫气控制装置的动作的流程图。如图 7所示，当发动机开始工作后，首先，由发动机扫气控制装置10例如根据来自凸轮轴位置传感器30、发动机水温传感器40、发动机转速传感器50和空气流量计60的信号、以及发动机的工况查表获得进气门提前开启角度 #IN_VVTADVMX和排气门延迟关闭角度#EX_VVTRTDMX，根据公式#OVERLAPA＝#EX_VVTRTDMX-#IN_VVTADVMX来对气门重叠角进行计算(步骤ST1)。

接着，前进至第1判断步骤。在第2判断步骤中，由第1判断部5获取计算出的气门重叠角#OVERLAPA，并获取档位、车速、启动时间和发动机转速等信息，判断启动时间是否大于等于启动时间判断值，判断车速是否大于等于0并小于等于扫气模式最大车速判断值，判断发动机转速是否大于等于扫气模式最小转速判断值并小于等于扫气模式最大转速判断值，判断档位是否为D档，并判断气门重叠角是否大于0，从而对发动机、车况及气门重叠角是否满足进入扫气计算模式的要求进行判断(步骤ST2)。

在第1判断步骤中所有判断结果均为“是”的情况下，判断为发动机、车况及气门重叠角满足进入扫气计算模式的要求，前进至第2判断步骤。在第2判断步骤中，由第2判断部6获取油门踏板信号，根据油门踏板信号，判断油门踏板开度是否大于等于油门开度判断值，判断当前的油门踏板开度是否大于等于20毫秒前的油门踏板开度，并判断当前的油门踏板开度是否大于等于50毫秒前的油门踏板开度，从而对加速情况是否成立进行判定(步骤ST3)。

在第2判断步骤中所有判断结果均为“是”的情况下，判断为加速情况成立，前进至进气门打开程度计算步骤。在进气门打开程度计算步骤中，由进气门打开程度计算部1获取发动机的进气门实际角度#IN_RLVVT、进气门提前开启角度#IN_VVTADVMX和排气门延迟关闭角度 #EX_VVTRTDMX，根据 #OVERLAPA＝#EX_VVTRTDMX-#IN_VVTADVMX计算出气门重叠角#OVERLAPA，并根据上述式(1)来对进气门打开程度x进行计算(步骤ST4)。

然后，前进至计算参数获取步骤。在计算参数获取步骤中，由计算参数获取部2获取大气压#PATM、涡前温度#THA、涡后温度#THA2ND和进气管目标压力#TAGTPM1，以作为计算参数(步骤ST5)。

之后，前进至空气流量比率计算步骤。在空气流量比率计算步骤中，由空气流量比率计算部3根据上述计算参数获取步骤中所获取的计算参数，根据上述式(2)～式(4)来对与进气门打开程度x相对应的空气流量比率 #KSCAVEN(即y)实时地进行计算(步骤ST6)。

之后，前进至实际气量计算步骤。在实际气量计算步骤中，由实际气量计算部4从空气流量计60获取气缸内的检测气量#QA00，根据上述式(5) 来对气缸内的实际气量#QA00A进行计算(步骤ST7)。

之后，前进至第3判断步骤。在第3判断步骤中，由第3判断部获取气门重叠角#OVERLAPA，并获取启停信号、刹车信号和发动机转速，根据刹车信号判断刹车踏板是否被踩下，根据启停信号判断车辆是否进入启停状态，判断发动机转速是否为0，并判断气门重叠角#OVERLAPA是否为0，从而对是否满足扫气模式退出条件进行判断(步骤ST8)。

在第3判断步骤中所有判断结果均为“否”的情况下，判断为不满足扫气模式退出条件，前进至燃料喷射量计算步骤。在燃料喷射量计算步骤中，基于实际气量计算步骤中计算出的实际气量#QA00A，根据最佳空燃比来对燃料喷射量进行计算(步骤ST9)。

另一方面，在第3判断步骤中的任意判断结果为“是”、或者上述第1 判断步骤中的任意判断结果为“否”、或者上述第2判断步骤中的任意判断结果为“否”的情况下，前进至燃料喷射量计算步骤，从空气流量计60获取检测气量#QA00(步骤ST10)，然后基于检测气量#QA00，根据最佳空燃比来对燃料喷射量进行计算(步骤ST11)。

最后，发动机扫气控制装置10将燃料喷射量计算部8所计算出的燃料喷射量输出至燃料喷射器200，控制燃料喷射器200向气缸内喷射相应量的燃料，从而燃料喷射控制开始进入喷油控制程序(步骤ST12)。

根据本发明的发动机扫气控制装置、发动机扫气控制系统和发动机扫气控制方法，在原系统中加入了空气流量比率的概念，可以根据进气门的实际打开角度、气门重叠角等，计算出空气流量比率，将之与空气流量计测出的检测气量相乘，即为气缸内的实际气量。当车辆在正常行驶、发动机低转速的情况下，突然加速，系统判定为需要进入扫气模式来提高进排气效率时，进气门提前开启，并且排气门延后关闭，此时，当满足进入扫气计算模式的要求并且判定为加速情况成立时，系统进入空气流量比率计算，对空气流量计测得的检测气量进行修正从而得出气缸内的实际气量， ECU根据矫正后的实际气量，再计算出燃料喷射量，从而能使得空燃比达到最佳，提升发动机动力，并能减少排放。

如上所述，对将发动机扫气控制装置10作为ECU100的一部分来使其工作的情况进行了说明，但本发明并不局限于此。例如，也可以将发动机扫气控制装置作为一个独立于ECU的模块而由ECU进行控制来使其工作。另外，还可以将结果为执行上述发动机扫气控制方法的程序以软件的方式存储于各种计算机可读取介质中，并在需要时将其加载至例如ECU中来执行。作为计算机可读取介质并无特别限定，例如可使用HDD、CD-ROM、CD-R、 MO、MD、DVD等光盘、IC卡、软盘、以及掩模ROM、EPROM、EEPROM、闪存ROM等半导体存储器等。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但在不脱离本发明的思想的范围内，也可以进行各种省略、替换、变更。

工业上的实用性

本发明的发动机扫气控制装置、系统、方法及计算机可读取介质对于具有进排气连续调节相位器的直喷增压发动机的车辆在加速时的扫气优化控制而言是有用的。

标号说明

1    进气门打开程度计算部

2    计算参数获取部

3    空气流量比率计算部

4    实际气量计算部

5    第1判断部

6    第2判断部

7    第3判断部

8    燃料喷射量计算部

10   发动机扫气控制装置

20   曲轴角度传感器

30   凸轮轴位置传感器

40   发动机水温传感器

50   发动机转速传感器

60   空气流量计

70   进气管压力传感器

80   节气门位置传感器

90   前氧传感器

91   后氧传感器

100  ECU

200  燃料喷射器

300  发动机。

Claims (9)

1.一种发动机扫气控制装置，用于使用缸内直喷技术和可变气门正时系统的涡轮增压式的发动机，其特征在于，包括：

进气门打开程度计算部，该进气门打开程度计算部获取所述发动机的进气门实际角度、进气门提前开启角度和排气门延迟关闭角度，将所述进气门实际角度与所述进气门提前开启角度之差除以所述排气门延迟关闭角度与所述进气门提前开启角度之差即气门重叠角，从而对进气门打开程度进行计算；

计算参数获取部，该计算参数获取部获取大气压、涡前温度、涡后温度和进气管目标压力，以作为计算参数；

空气流量比率计算部，该空气流量比率计算部根据所述计算参数，对与所述进气门打开程度相对应的空气流量比率实时地进行计算；以及

实际气量计算部，该实际气量计算部获取气缸内的检测气量，将所述检测气量与所述空气流量比率相乘，从而对气缸内的实际气量进行计算，

所述空气流量比率计算部通过以下方式来计算所述空气流量比率：

设所述进气门打开程度为X，所述空气流量比率为y，所述大气压为#PATM，所述进气管目标压力为#TAGTPM1，所述涡前温度为#THA，所述涡后温度为#THA2ND，

当所述进气门实际角度小于等于所述进气门提前开启角度时，

y＝0，

当所述进气门实际角度大于所述进气门提前开启角度并小于所述排气门延迟关闭角度时，

当所述进气门实际角度大于等于排气门延迟关闭角度时，

y＝1。

2.如权利要求1所述的发动机扫气控制装置，其特征在于，还包括：

第1判断部，该第1判断部获取所述气门重叠角，并获取档位、车速、启动时间和发动机转速，判断所述启动时间是否大于等于启动时间判断值，判断所述车速是否大于等于0并小于等于扫气模式最大车速判断值，判断所述发动机转速是否大于等于扫气模式最小转速判断值并小于等于扫气模式最大转速判断值，判断档位是否为D档，并判断所述气门重叠角是否大于0；

第2判断部，该第2判断部获取油门踏板信号，根据所述油门踏板信号，判断油门踏板开度是否大于等于油门开度判断值，判断当前的油门踏板开度是否大于20毫秒前的油门踏板开度，并判断当前的油门踏板开度是否大于等于50毫秒前的油门踏板开度；

第3判断部，该第3判断部获取所述气门重叠角，并获取启停信号、刹车信号和所述发动机转速，根据所述刹车信号判断刹车踏板是否被踩下，根据所述启停信号判断车辆是否进入启停状态，判断所述发动机转速是否为0，并判断所述气门重叠角是否小于等于0；以及

燃料喷射量计算部，在所述第1判断部的所有判断结果均为“是”、并且所述第2判断部的所有判断结果均为“是”的情况下，该燃料喷射量计算部基于所述实际气量计算部所计算出的所述实际气量，根据最佳空燃比来对燃料喷射量进行计算，在所述第3判断部的任意判断结果为“是”、或者所述第1判断部的任意判断结果为“否”、或者所述第2判断部的任意判断结果为“否”的情况下，该燃料喷射量计算部基于所述检测气量，根据最佳空燃比来对燃料喷射量进行计算。

3.一种发动机扫气控制系统，其特征在于，包括：

如权利要求1或2所述的发动机扫气控制装置；

所述发动机；以及

多个传感器，该多个传感器设置于所述发动机，至少包含曲轴角度传感器、凸轮轴位置传感器、发动机水温传感器、发动机转速传感器、空气流量计、大气压传感器和温度传感器。

4.如权利要求3所述的发动机扫气控制系统，其特征在于，

所述进气门打开程度计算部从所述曲轴角度传感器获取所述进气门实际角度，根据来自所述凸轮轴位置传感器、所述发动机水温传感器、所述发动机转速传感器和所述空气流量计的信号、以及发动机的工况查表获得所述进气门提前开启角度和所述排气门延迟关闭角度。

5.如权利要求3所述的发动机扫气控制系统，其特征在于，

所述计算参数获取部从所述大气压传感器获取所述大气压，从所述温度传感器获取所述涡前温度和所述涡后温度，并根据所述发动机的工况查表获得所述进气管目标压力。

6.如权利要求3至5的任一项所述的发动机扫气控制系统，其特征在于，

所述实际气量计算部从所述空气流量计获取所述检测气量。

7.一种发动机扫气控制方法，用于使用缸内直喷技术和可变气门正时系统的涡轮增压式的发动机，其特征在于，包括：

进气门打开程度计算步骤，在该进气门打开程度计算步骤中，获取所述发动机的进气门实际角度、进气门提前开启角度和排气门延迟关闭角度，将所述进气门实际角度与所述进气门提前开启角度之差除以所述排气门延迟关闭角度与所述进气门提前开启角度之差即气门重叠角，从而对进气门打开程度进行计算；

计算参数获取步骤，在该计算参数获取步骤中，获取大气压、涡前温度、涡后温度和进气管目标压力，以作为计算参数；

空气流量比率计算步骤，该空气流量比率计算步骤中，根据所述计算参数，对与所述进气门打开程度相对应的空气流量比率实时地进行计算；以及

实际气量计算步骤，在该实际气量计算步骤中，获取气缸内的检测气量，将所述检测气量与所述空气流量比率相乘，从而对气缸内的实际气量进行计算，

在所述空气流量比率计算步骤中，通过以下方式来计算所述空气流量比率：

设所述进气门打开程度为X，所述空气流量比率为y，所述大气压为#PATM，所述进气管目标压力为#TAGTPM1，所述涡前温度为#THA，所述涡后温度为#THA2ND，

当所述进气门实际角度小于等于所述进气门提前开启角度时，

y＝0，

当所述进气门实际角度大于所述进气门提前开启角度并小于所述排气门延迟关闭角度时，

当所述进气门实际角度大于等于排气门延迟关闭角度时，

y＝1。

8.如权利要求7所述的发动机扫气控制方法，其特征在于，还包括：

第1判断步骤，在该第1判断步骤中，获取所述气门重叠角，并获取档位、车速、启动时间和发动机转速，判断所述启动时间是否大于等于启动时间判断值，判断所述车速是否大于等于0并小于等于扫气模式最大车速判断值，判断所述发动机转速是否大于等于扫气模式最小转速判断值并小于等于扫气模式最大转速判断值，判断档位是否为D档，并判断所述气门重叠角是否大于0；

第2判断步骤，在该第2判断步骤中，获取油门踏板信号，根据所述油门踏板信号，判断油门踏板开度是否大于等于油门开度判断值，判断当前的油门踏板开度是否大于20毫秒前的油门踏板开度，并判断当前的油门踏板开度是否大于等于50毫秒前的油门踏板开度；

第3判断步骤，在该第3判断步骤中，获取所述气门重叠角，并获取启停信号、刹车信号和所述发动机转速，根据所述刹车信号判断刹车踏板是否被踩下，根据所述启停信号判断车辆是否进入启停状态，判断所述发动机转速是否为0，并判断所述气门重叠角是否小于等于0；以及

燃料喷射量计算步骤，在该燃料喷射量计算步骤中，在所述第1判断步骤中的所有判断结果均为“是”、并且所述第2判断步骤中的所有判断结果均为“是”的情况下，基于在所述实际气量计算步骤中计算出的所述实际气量，根据最佳空燃比来对燃料喷射量进行计算，在所述第3判断步骤中的任意判断结果为“是”、或者所述第1判断步骤中的任意判断结果为“否”、或者所述第2判断步骤中的任意判断结果为“否”的情况下，基于所述检测气量，根据最佳空燃比来对燃料喷射量进行计算。

9.一种计算机可读取介质，该计算机可读取介质存储有如下程序，该程序用于执行如权利要求7或8所述的发动机扫气控制方法。

Images