一种低压EGR系统瞬态工况下VVT目标相位优化设计方法与流程

一种低压egr系统瞬态工况下vvt目标相位优化设计方法
技术领域
1.本发明属于发动机控制技术领域，具体涉及一种低压egr系统瞬态工况下vvt目标相位优化设计方法。

背景技术：

2.研究表明，可变气门正时(variable valve timing，vvt)系统在油耗和动力性角度都有很大的优势。对于目前发动机热效率和排放要求越来越高，发动机设计越来越复杂，且发动机工况瞬息万变，导致凸轮相位正时控制要求越来越高。如在低压废气再循环系统(exhaustgasrecirculation，egr)系统中，废气流量和新鲜空气混合进入气缸，而废气流量具有严重的迟滞特点，对进气系统影响很大，从而影响到vvt的控制精度。
3.本发明即是识别出瞬态工况下egr系统对vvt的目标相位的优化，从而改善vvt的响应精度和控制稳定性。

技术实现要素：

4.针对上述提出的技术问题，本发明提供一种低压egr系统瞬态工况下vvt目标相位优化设计方法，旨在在egr率动态波动时优化设置vvt目标相位修正方法，提高闭环控制稳定性。
5.本发明提供了一种低压egr系统瞬态工况下vvt目标相位优化设计方法，该方法包括：
6.步骤1、获取目标egr率r
egrdsrd
和实际egr率r
egract
，确定目标egr率r
egrdsrd
与实际egr率r
egract
之差r
egrerr
的绝对值与目标egr率r
egrdsrd
的比值
7.步骤2，若所述比值超过预设值a，继续确定目标vvt相位和实际vvt相位的相位之差phi
vvterr
；
8.步骤3、若所述相位之差phi
vvterr
的绝对值超过预设值phi1，进入目标vvt相位优化处理设计。
9.具体地，进入目标vvt相位优化处理设计包括如下步骤：
10.步骤31、若优化前的目标vvt相位大于实际vvt相位：
11.phi
dsrd
＝phi
dsrdint-min[f(phi
dsrdint
,k)，(phi
dsrdint-phi
act-phi1)]，
[0012]
步骤32、若优化前的目标vvt相位不大于实际vvt相位：
[0013]
phi
dsrd
＝phi
dsrdint
+min[f(phi
dsrdint
,k),(phi
act-phi
dsrdint-phi1)]，
[0014]
其中，k为动态工况vvt目标相位调整特征值，phi
dsrd
为优化处理之后的目标vvt相位，phi
dsrdnt
为优化处理之前的目标vvt相位，phi
act
为实际vvt相位。
[0015]
具体地，动态工况vvt目标相位调整特征值的计算公式如下：
[0016]
[0017]
其中，n为发动机转速，dp
manact
为进入气缸的实际气体压力，dp
oil
为机油压力p
oil
的变化率，r
adp
为vvt相位自学习修正因子。
[0018]
具体地，当进入气缸的实际气体压力波动范围小于预设值a1，且机油压力波动范围小于预设值a2时，通过调节发动机转速、目标egr率、r
egrerr
来调整参数使优化处理之后的目标vvt相位phi
dsrd
和实际vvt相位phi
act
之差的绝对值在phi1-phi2的范围内。
[0019]
具体地，当目标egr率r
egrdsrd
与实际egr率r
egract
之差r
egrerr
的绝对值与目标egr率r
egrdsrd
的比值的绝对值小于预设值a3，且机油压力波动范围小于预设值a2时，通过调节发动机转速、进入气缸的实际气体压力来调整参数f(n,dp
manact
)，使优化处理之后的目标vvt相位phi
dsrd
和实际vvt相位phi
act
之差的绝对值在phi1-phi2的范围内。
[0020]
具体地，当目标egr率与实际egr率r
egract
之差r
egrerr
的绝对值与目标egr率r
egrdsrd
的比值的绝对值小于预设值a3，且目标vvt相位和实际vvt相位之差phi
vvterr
的绝对值在phi1-phi2范围之内，通过调节目标vvt相位和实际vvt相位之差phi
vvterr
、机油压力变化率来调整参数f(dp
oil
,phi
vvterr
)，使优化处理之后的目标vvt相位phi
dsrd
和实际vvt相位phi
act
之差的绝对值在phi1以内。
[0021]
具体地，在车辆下线时，vvt相位自学习修正因子r
adp
为0；
[0022]
在发动机的整个生命周期中不断自学习，vvt相位自学习修正因子的学习值会下电后存储在控制器的eeprom里。
[0023]
具体地，vvt相位自学习的学习条件同时满足以下条件：
[0024]
条件1、egr控制系统处于闭环控制激活状态；
[0025]
条件2、目标egr率r
egrdsrd
与实际egr率r
egract
之差r
egrerr
的绝对值超过预设值a4。
[0026]
具体地，vvt相位自学习有三种情况：
[0027]
情况1、当当前采样周期内目标vvt相位与实际vvt相位之差phi
vvterr
的绝对值超过预设值a5，同时，当前采样周期内的相位差phi
vvterr
的绝对值大于上一个采样周期内的相位差phi
vvterr
的绝对值，且上一个采样周期内的相位差phi
vvterr
的绝对值大于更前一个采样周期内的相位差phi
vvterr
的绝对值时，若当前采样周期以及前两次采样周期的目标vvt相位均大于实际vvt相位，则增加vvt相位自学习修正因子r
adp
，若当前采样周期以及前两次采样周期的目标vvt相位均小于实际vvt相位，则增加vvt相位自学习修正因子r
adp
；
[0028]
情况2、若当前采样周期内的目标vvt相位与实际vvt相位之差phi
vvterr
的绝对值不超过预设值phi1，vvt相位自学习修正因子r
adp
维持t0时间，t0时间后，vvt相位自学习状态更新为相位自学习向下学习状态，之后若再次满足情况1，vvt相位自学习状态更新为相位自学习向上学习状态，若不满足情况1，vvt相位自学习状态更新为相位自学习向下学习状态，减小vvt相位自学习修正因子r
adp
；
[0029]
情况3、情况1和情况2均不满足时，若检测到上一采样周期的vvt相位自学习状态为相位自学习向上学习状态，则r
adp
以一定速率增大，若检测到上一采样周期的vvt相位自学习状态为相位自学习向下学习状态，则r
adp
以一定速率减小。
[0030]
具体地，情况1的优先级高于情况2的优先级，情况2的优先级高于情况3的优先级。
[0031]
本发明公开的一种低压egr系统瞬态工况下vvt目标相位优化设计方法，为了避免
基于动力性需求、工况等因素导致vvt闭环控制出现紊乱，在egr率动态波动时优化设置vvt目标相位修正方法，同时考虑修正的自学习，提高了闭环控制精度和闭环控制响应速率，从而提高了闭环控制稳定性，同时可适用于发动机生命周期推移后的参数自整定。
附图说明
[0032]
图1为本发明的一种低压egr系统瞬态工况下vvt目标相位优化设计方法的流程图。
具体实施方式
[0033]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明经行进一步的详细说明。显然，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术普通人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]
图1所示是本发明提供的一种低压egr系统瞬态工况下vvt目标相位优化设计方法的一个实施例的流程图，该流程图具体包括：
[0035]
步骤1、获取目标egr率r
egrdsrd
和实际egr率r
egract
，确定目标egr率r
egrdsrd
与实际egr率r
egract
之差r
egrerr
的绝对值与目标egr率r
egrdsrd
的比值
[0036]
优选地，本实施例预设值a取值为0.03。
[0037]
步骤2，若比值超过预设值a，获取目标vvt相位和实际vvt相位。
[0038]
需要说明的是，若比值不超过预设值a，则不进行目标vvt相位优化。
[0039]
优选地，本实施例预设值phi1取值为2
°
。
[0040]
若比值不超过预设值a或相位差phi
vvterr
的绝对值不超过预设值phi1时，目标vvt相位不做优化，维持原有目标vvt相位，即此时phi
dsrd
＝phi
dsrdnt
，其中，phi
dsrd
为优化处理后的目标vvt相位，phi
dsrdnt
为优化处理前的目标vvt相位。此时vvt相位误差通过闭环控制算法来实现，从而可以响应基于排放、油耗和动力性等确定目标vvt相位需求。
[0041]
步骤3、若目标vvt相位和实际vvt相位之差phi
vvterr
的绝对值超过预设值phi1，进入vvt目标相位的优化处理设计。
[0042]
具体地，进入vvt目标相位优化处理设计包括如下步骤：
[0043]
步骤31、当优化前目标vvt相位大于实际vvt相位时：
[0044]
phi
dsrd
＝phi
dsrdint-min[f(phi
dsrdint
,k)，(phi
dsrdint-phi
act-phi1)]，
[0045]
步骤32、当优化前目标vvt相位不大于实际vvt相位时：
[0046]
phi
dsrd
＝phi
dsrdint
+min[f(phi
dsrdint
,k),(phi
act-phi
dsrdint-phi1)]，
[0047]
其中，k为动态工况vvt目标相位调整特征值，phi
dsrd
为优化处理之后的目标vvt相位，phi
dsrdnt
为优化处理之前的目标vvt相位。
[0048]
优选地，本实例优化处理之前的目标vvt角度phi
dsrdnt
从7.5
°
到45
°
变化如表1所示。
[0049]
表1
[0050][0051]
具体地，动态工况vvt目标相位调整特征值的计算公式如下：
[0052][0053]
其中，n为发动机转速，dp
manact
为进入气缸的实际气体压力，dp
oil
为机油压力p
oil
的变化率，r
adp
为vvt相位自学习修正因子。
[0054]
以上具体参数作为动态工况vvt目标相位调整特征值的原因主要是在egr系统控制波动大，以及vvt相位控制本身波动很大，甚至机油压力变化大时，通过适当调整vvt目标相位可以提供vvt的动态响应精度。其中egr废气和新鲜空气一起经由vvt来控制，保证整个混合气进入气缸，由于egr系统的迟滞性和非线性导致其egr率波动会加剧vvt的动态响应精度；vvt本身的相位差如果过大，而机油作为vvt执行驱动的媒介，其压力的的变化会影响vvt在闭环动态控制过程的精度，会可能在闭环控制过程中出现控制过于激进甚至出现积分饱和的现象，基于此对目标相位进行动态调整；如果在实际进气压力波动剧烈，适当调整目标vvt角度来改善压力波动情况；同时随着机油生命周期的加长，以及整个vvt系统的老化会出现控制参数偏移，基于此，对其目标相位进行学习修正补偿。
[0055]
具体地，通过如下方法确定
[0056]
进入气缸的实际气体压力波动范围小于预设值a1，机油压力波动范围小于预设值a2时，通过调节发动机转速、目标egr率、r
egrerr
来调整参数使优化处理之后的目标vvt相位phi
dsrd
和实际vvt相位phi
act
之差的绝对值在phi1-phi2的范围内。
[0057]
优选地，本实例预设值a1取值为2kpa，预设值a2取值为5kpa，phi2的取值为5
°
。
[0058]
该参数的设计是由于egr系统的迟滞性和非线性导致其egr率波动会加剧vvt的动态响应精度，基于此考虑进行优化设计。
[0059]
基于此，本实例具体标定参数如表2所示。
[0060]
表2
[0061][0062]
具体地，通过如下方法确定f(n,dp
manact
)：
[0063]
目标egr率r
egrdsrd
与实际egr率r
egract
之差r
egrerr
的绝对值与目标egr率r
egrdsrd
的比值的绝对值小于预设值a3，机油压力波动范围小于预设值a2时，通过调节发动机转速、进入气缸的实际气体压力来调整参数f(n,dp
manact
)，使优化处理之后的目标vvt相位phi
dsrd
和实际vvt相位phi
act
之差的绝对值在phi1-phi2的范围内。
[0064]
优选地，本实例预设值a3取值为0.02。
[0065]
该参数的设计即是由于在实际进气压力波动剧烈，适当调整目标vvt角度来改善压力波动情况，基于此考虑进行优化设计。
[0066]
基于此，本实例具体标定参数如表3所示。
[0067]
表3
[0068][0069]
具体地，通过如下方法确定f(dp
oil
,phi
vvterr
)：
[0070]
目标egr率与实际egr率r
egract
之差r
egrerr
的绝对值与目标egr率r
egrdsrd
的比值的绝对值小于预设值a3，目标vvt相位和实际vvt相位之差phi
vvterr
的绝对值在phi1-phi2范围之内，通过调节目标vvt相位和实际vvt相位之差phi
vvterr
、机油压力变化率来调整参数f(dp
oil
,phi
vvterr
)，使优化处理之后的目标vvt相位phi
dsrd
和实际vvt相位phi
act
之差的绝对值在phi1以内。
[0071]
该参数的设计即是由于vvt本身的相位差如果过大，而机油作为vvt执行驱动的媒介，其压力的的变化会影响vvt在闭环动态控制过程的精度，会可能在闭环控制过程中出现控制过于激进甚至出现积分饱和的现象，基于此对目标相位进行动态调整，
[0072]
基于此，本实例具体标定参数如表4所示。
[0073]
表4
[0074][0075][0076]
具体地，通过如下方法确定vvt相位自学习修正因子：
[0077]
在车辆下线时，vvt相位自学习修正因子r
adp
为0；
[0078]
在发动机的整个生命周期中不断自学习，vvt相位自学习修正因子的学习值会下电后存储在控制器的eeprom里。
[0079]
具体地，vvt相位自学习的学习条件为：
[0080]
条件1、egr控制系统处于闭环控制激活状态；
[0081]
条件2、目标egr率r
egrdsrd
与实际egr率r
egract
之差r
egrerr
的绝对值超过预设值a4。
[0082]
优选地，本实例预设值a4取值为0.05。
[0083]
具体地，vvt相位自学习有三种情况：
[0084]
情况1、当当前采样周期内目标vvt相位与实际vvt相位之差phi
vvterr
的绝对值超过预设值a5，同时，当前采样周期内的相位差phi
vvterr
的绝对值大于上一个采样周期内的相位差phi
vvterr
的绝对值，且上一个采样周期内的相位差phi
vvterr
的绝对值大于更前一个采样周期内的相位差phi
vvterr
的绝对值时。此时说明vvt动态调控波动仍然很严重。
[0085]
优选地，本实例预设值a5取值为8
°
。
[0086]
若目标vvt相位大于实际vvt相位，则vvt相位自学习状态为相位自学习向上学习状态，增加vvt相位自学习修正因子r
adp
。
[0087]
具体地，当前采样周期，上一个采样周期和更前一个采样周期内均满足目标vvt相位大于实际vvt相位。
[0088]
若目标vvt相位小于实际vvt相位，则vvt相位自学习状态为相位自学习向上学习状态，增加vvt相位自学习修正因子r
adp
。
[0089]
具体地，当前采样周期，上一个采样周期和更前一个采样周期内均满足目标vvt相位小于实际vvt相位
[0090]
情况2、若当前采样周期内的目标vvt相位与实际vvt相位之差phi
vvterr
的绝对值不
超过预设值phi1，vvt相位自学习修正因子r
adp
维持t0时间，t0时间后，vvt相位自学习状态更新为相位自学习向下学习状态，此时若突然满足情况1，vvt相位自学习状态更新为相位自学习向上学习状态，若不满足情况1，vvt相位自学习状态更新为相位自学习向下学习状态，减小vvt相位自学习修正因子r
adp
。
[0091]
具体地，t0与发动机转速n有关
[0092]
本实例t0与发动机转速n的关系如表5所示。
[0093]
表5
[0094]
发动机转速n(rpm)8001000150020003000400050006000t0(s)33.13.544.55.777
[0095]
情况3、情况1和情况2均不满足时，若检测到上一采样周期的vvt相位自学习状态为相位自学习向上学习状态，则r
adp
以速率k1＝0.001/10ms增大，若检测到上一采样周期的vvt相位自学习状态为相位自学习向下学习状态，则r
adp
以速率k3＝-0.0005
°
/10ms减小。
[0096]
向上学习速率要高于向下学习速率，避免vvt闭环鲁棒性降低。
[0097]
具体地，情况1的优先级高于情况2的优先级，情况2的优先级高于情况3的优先级。
[0098]
以上上述的实施例仅表达了本发明的实施优选方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：

1.一种低压egr系统瞬态工况下vvt目标相位优化设计方法，其特征在于，包括：步骤1、获取目标egr率r
egrdsrd
和实际egr率r
egract
，确定所述目标egr率r
egrdsrd
与所述实际egr率r
egract
之差r
egrerr
的绝对值与所述目标egr率r
egrdsrd
的比值步骤2，若所述比值超过预设值a，继续确定目标vvt相位和实际vvt相位的相位之差phi
vvterr
phi
vvterr
；步骤3、若所述相位之差phi
vvterr
的绝对值超过预设值phi1，进入所述目标vvt相位优化处理设计。2.根据权利要求1所述的一种低压egr系统瞬态工况下vvt目标相位优化设计方法，其特征在于，所述进入目标vvt相位优化处理设计包括如下步骤：步骤31、若优化前的所述目标vvt相位大于所述实际vvt相位：phi
dsrd
＝phi
dsrdint-min[f(phi
dsrdint
,k)，(phi
dsrdint-phi
act-phi1)]，步骤32、若优化前的所述目标vvt相位不大于所述实际vvt相位：phi
dsrd
＝phi
dsrdint
+min[f(phi
dsrdint
,k),(phi
act-phi
dsrdint-phi1)]，其中，k为动态工况vvt目标相位调整特征值，phi
dsrd
为优化处理之后的目标vvt相位，phi
dsrdnt
为优化处理之前的目标vvt相位，phi
act
为实际vvt相位。3.根据权利要求2所述的一种低压egr系统瞬态工况下vvt目标相位优化设计方法，其特征在于，所述动态工况vvt目标相位调整特征值的计算公式如下：其中，n为发动机转速，dp
manact
为进入气缸的实际气体压力，dp
oil
为机油压力p
oil
的变化率，r
adp
为vvt相位自学习修正因子。4.根据权利要求3所述的一种低压egr系统瞬态工况下vvt目标相位优化设计方法，其特征在于，通过如下方法确定所述当所述进入气缸的实际气体压力波动范围小于预设值a1，且所述机油压力波动范围小于预设值a2时，调节所述发动机转速、所述目标egr率、所述r
egrerr
来调整参数使优化处理之后的目标vvt相位phi
dsrd
和所述实际vvt相位phii
act
之差的绝对值在phi1-phi2的范围内。5.根据权利要求3所述的一种低压egr系统瞬态工况下vvt目标相位优化设计方法，其特征在于，当所述目标egr率r
egrdsrd
与所述实际egr率r
egract
之差r
egrerr
的绝对值与所述目标egr率r
egrdsrd
的比值的绝对值小于预设值a3，且所述机油压力波动范围小于预设值a2时，调节所述发动机转速、所述进入气缸的实际气体压力来调整参数f(n,dp
manact
)，使所述优化处理之后的目标vvt相位phii
dsrd
和所述实际vvt相位phi
act
之差的绝对值在phi1-phi2的范围内。6.根据权利要求3所述的一种低压egr系统瞬态工况下vvt目标相位优化设计方法，其特征在于，当所述目标egr率与所述实际egr率r
egract
之差r
egrerr
的绝对值与所述目标egr率
r
egrdsrd
的比值的绝对值小于预设值a3，且所述目标vvt相位和所述实际vvt相位之差phi
vvterr
的绝对值在phi1-phi2范围之内时，通过调节所述目标vvt相位和所述实际vvt相位之差phi
vvterr
、所述机油压力变化率来调整参数f(dp
oil
,phi
vvterr
)，使所述优化处理之后的目标vvt相位phi
dsrd
和所述实际vvt相位phi
act
之差的绝对值在phi1以内。7.根据权利要求3所述的一种低压egr系统瞬态工况下vvt目标相位优化设计方法，其特征在于，在车辆下线时，所述vvt相位自学习修正因子r
adp
为0；在发动机的整个生命周期中不断自学习，所述vvt相位自学习修正因子的学习值在下电后存储在控制器的eeprom里。8.根据权利要求7所述的一种低压egr系统瞬态工况下vvt目标相位优化设计方法，其特征在于，vvt相位自学习的学习条件同时满足以下条件：条件1、egr控制系统处于闭环控制激活状态；条件2、所述目标egr率r
egrdsrd
与所述实际egr率r
egract
之差r
egrerr
的绝对值超过预设值a4。9.根据权利要求8所述的一种低压egr系统瞬态工况下vvt目标相位优化设计方法，其特征在于，所述vvt相位自学习有三种情况：情况1、当当前采样周期内所述目标vvt相位与所述实际vvt相位之差phi
vvterr
的绝对值超过预设值a5，同时，当前采样周期内的相位差phi
vvterr
的绝对值大于上一个采样周期内的相位差phi
vvterr
的绝对值，且上一个采样周期内的相位差phi
vvterr
的绝对值大于更前一个采样周期内的相位差phi
vvterr
的绝对值时，若所述目标vvt相位大于所述实际vvt相位，则所述vvt相位自学习状态为相位自学习向上学习状态，增加所述vvt相位自学习修正因子r
adp
，若所述目标vvt相位小于所述实际vvt相位，则所述vvt相位自学习状态为相位自学习向上学习状态，增加所述vvt相位自学习修正因子r
adp
；情况2、若所述当前采样周期内的所述目标vvt相位与所述实际vvt相位之差phi
vvterr
的绝对值不超过所述预设值phi1，所述vvt相位自学习修正因子r
adp
维持t0时间，t0时间后，所述vvt相位自学习状态更新为相位自学习向下学习状态，减小所述vvt相位自学习修正因子r
adp
，之后若再次满足所述情况1，所述vvt相位自学习状态更新为相位自学习向上学习状态r
adp
；r
adp
情况3、所述情况1和所述情况2均不满足时，若检测到上一采样周期的所述vvt相位自学习状态为相位自学习向上学习状态，则r
adp
以一定速率增大，若检测到上一采样周期的所述vvt相位自学习状态为相位自学习向下学习状态，则r
adp
以一定速率减小。10.根据权利要求1所述的一种低压egr系统瞬态工况下vvt目标相位优化设计方法，其特征在于：所述情况1的优先级高于所述情况2的优先级，所述情况2的优先级高于所述情况3的优先级。

技术总结

本发明属于发动机控制技术领域，公开了一种低压EGR系统瞬态工况下VVT目标相位优化设计方法：获取目标EGR率r

技术研发人员：

秦龙 雷雪 周欣 张健 李京

受保护的技术使用者：

东风汽车集团股份有限公司

技术研发日：

2022.11.30

技术公布日：

2023/3/7