CN101493052A - 一种燃油喷射时的油膜补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃油喷射时的油膜补偿方法，包括：采集进气量信号和曲轴转速信号；根据曲轴转速信号和进气量信号确定发动机的基本喷射时间TIB；根据基本喷射时间TIB，判断发动机状态为急加速或急减速状态；根据发动机状态，查询发动机的标定数据表，得到发动机的进气岐管的快补偿量和慢补偿量；根据发动机的进气岐管的快补偿量和慢补偿量，获取发动机喷油流程中的油膜补偿值。本发明通过精确计算燃油喷射时的油膜补偿值，对喷油量进行精确的补偿，大大提高了汽车在加速及减速时的动力输出性能，可获得在汽车加减速工况下的最佳空燃比，通过喷油总量的改变来调节汽车的行驶性能。

Description

一种燃油喷射时的油膜补偿方法

技术领域

本发明涉及发动机领域，特别是涉及一种燃油喷射时的油膜补偿方法。

背景技术

汽车发动机燃油喷射技术，主要指的是喷油正时控制和喷油量的控制。喷油正时控制是控制发动机在哪一个时刻点开始喷油，而喷油量的控制是控制发动机每一次应该喷多少油。发动机对喷油量的控制主要是根据空气流量计检测的进气量和转速确定基本量，再根据冷却液温度、进气温度、节气门开度、蓄电池电压等参数加以修正，最后计算出喷油时间。

其中对喷油时间修正值的计算上，国内外的电控喷射都忽略了进气岐管上附着油膜的变化对发动机实际喷油量的影响，或是没有形成一个有效的修正算法来控制油膜补偿的修正量，而修改其他的喷油修正值，造成的结果是：喷油修正值不能真正反映汽车行驶状态的变化，汽车加减速性能不稳定，耗油量偏高。

发明内容

本发明的目的是提高汽车在加速及减速时的动力输出性能，可获得在汽车加减速工况下的最佳空燃比，通过喷油总量的改变来调节汽车的行驶性能，特别是提供一种燃油喷射时的油膜补偿方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种燃油喷射时的油膜补偿方法，包括以下步骤：通过进气温度传感器和压力传感器采集发动机的进气量信号，通过曲轴位置传感器采集发动机的曲轴转速信号；根据所述曲轴转速信号和进气量信号确定所述发动机的基本喷射时间TIB；根据所述基本喷射时间TIB，判断所述发动机状态；根据所述发动机状态，查询发动机的标定数据表，得到所述发动机的进气岐管的快补偿量和慢补偿量；根据所述发动机的进气岐管的快补偿量和慢补偿量，获取所述发动机喷油流程中的油膜补偿值。

其中，判断所述发动机状态为急加速或急减速状态具体为：若所述基本喷射时间TIB值增大超过了标定数据表中的限值，则判断所述发动机处于急加速状态；若所述基本喷射时间TIB值减小超过了标定数据表中的限值，则判断所述发动机处于急减速状态。

其中，获取所述发动机喷油流程中的油膜补偿值具体包括：由所述发动机的进气岐管的快补偿量得到快补偿值111，由所述发动机的进气岐管的慢补偿量得到慢补偿值112，所述快补偿值111与慢补偿值112相加得到油膜补偿值110；发动机刚由起动工况转变为怠速或是部分负载工况时，如所述油膜补偿值110为正值，则将所述油膜补偿值110的值赋给油膜抖动补偿值109；如所述油膜补偿值110为负值，则将0赋给油膜抖动补偿值109；取所述油膜补偿值110和油膜抖动补偿值109中较大的一个作为油膜补偿值。

其中，所述快补偿值111、慢补偿值112确定方法如下：由所述发动机的进气岐管的快补偿量得到反馈计算值113，根据所述反馈计算值113，查找所述标定数据表，得到标定限值K11，判断所述反馈计算值113的绝对值是否小于所述标定限值K11，若是，则所述快补偿值111的值为0，若否，则将所述反馈计算值113的值赋给所述快补偿值111；由所述发动机的进气岐管的慢补偿量得到反馈计算值114，根据所述反馈计算值114，查找所述标定数据表，得到标定限值K12，判断所述反馈计算值114的绝对值是否小于所述标定限值K12，若是，则所述慢补偿值112的值为0，若否，则将所述反馈计算值114的值赋给所述慢补偿值112。

其中，所述反馈计算值113、反馈计算值114确定方法如下：由所述发动机的进气岐管的快补偿量得基本量115，根据所述基本量115，查找所述标定数据表，得到权重因子K2和上快期慢补偿函数反馈计算值，所述反馈计算值113＝基本量115×权重因子K2+上周期快补偿函数反馈计算值×(1-K2)；由所述发动机的进气岐管的慢补偿量得到基本量116，根据所述基本量116，查找所述标定数据表，得到权重因子K1和上周期函数反馈计算值，所述反馈计算值114＝基本量116×权重因子K1+上周期慢补偿函数反馈计算值×(1-K1)。

其中，所述基本量115、基本量116确定方法如下：由所述发动机的进气岐管的快补偿量得到油膜基本量117，根据所述油膜基本量117，查找所述标定数据表，得到得到标定量K24，所述基本量115为所述油膜基本量117与标定量K24的和；由所述发动机的进气岐管的慢补偿量得到油膜基本量118，根据所述油膜基本量118，查找所述标定数据表，得到标定量K19，所述基本量116为所述油膜基本量118与标定量K19的乘积。

其中，所述油膜基本量117、油膜基本量118确定方法如下：由所述发动机的进气岐管的快补偿量得到快油膜基本值119，根据所述快油膜基本值119，查找所述标定数据表，得到得到补偿因子K13，所述油膜基本量117为所述快油膜基本值119与补偿因子K13的乘积；由所述发动机的进气岐管的慢补偿量得到慢油膜基本值120，根据所述慢油膜基本值120，查找所述标定数据表，得到得到补偿因子K14，所述油膜基本量118为所述慢油膜基本值120与补偿因子K14的乘积。

其中，所述快油膜基本值119、慢油膜基本值120确定方法如下：由所述发动机的进气岐管的快补偿量得到瞬态量121、122，根据所述瞬态量121、122，查找所述标定数据表，得到得到阀值K15，当所述瞬态量121、122小于所述阀值K15时，判断所述瞬态量121、122是否小于所述阀值K15或小于0，或当发动机启动的一个短时间内，瞬态量121和122是否为负值，若是，则慢油膜基本值119的值为0，若否，则整体计算时将瞬态量121的值赋值给慢油膜基本值119，分缸计算时将瞬态量122的值赋值给慢油膜基本值119；由所述发动机的进气岐管的慢补偿量得到瞬态量123、124，根据所述瞬态量123、124，查找所述标定数据表，得到得到阀值K16，判断所述瞬态量123、124是否小于所述阀值K16或小于0，或当发动机启动的一个短时间内，瞬态量123和124是否为负值，若是，则慢油膜基本值120的值为0，若否，则整体计算时将瞬态量123的值赋值给慢油膜基本值120，分缸计算时将瞬态量124的值赋值给慢油膜基本值120。

其中，由所述发动机的进气岐管的快补偿量得到瞬态量121、122包括以下步骤：根据标定数据表，获取当前周期的油膜量值K17、上一个周期的油膜量值K17-1和上一个周期第四个缸的油膜量值K17-4，油膜变化的瞬态量121为当前周期的油膜量值K17减去上一个周期的油膜量值K17-1；油膜变化的瞬态量122为当前周期的油膜量值K17与上一个周期第四个缸的油膜量值K17-4之差再除以4。

其中，由所述发动机的进气岐管的慢补偿量得到瞬态量123、124包括以下步骤：根据标定数据表，获取当前周期的油膜量值K18、上一个周期的油膜量值K18-1和上一个周期第四个缸的油膜量值K18-4，油膜变化的瞬态量123为当前周期的油膜量值K18减去上一个周期的油膜量值K18-1；油膜变化的瞬态量124为当前周期的油膜量值K18与上一个周期第四个缸的油膜量值K18-4之差再除以4。

上述技术方案仅是本发明的一个优选技术方案，具有如下优点：通过精确计算燃油喷射时的油膜补偿值，对喷油量进行精确的补偿，大大提高了汽车在加速及减速时的动力输出性能，可获得在汽车加减速工况下的最佳空燃比，通过喷油总量的改变来调节汽车的行驶性能。

附图说明

图1是本发明实施例的一种燃油喷射时的油膜补偿方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

首先先介绍一下标定和标定数据表。标定，英文表述是Calibration，有校准的意思。一台发动机不可能只为一种车型配套，而不同的车型对性能的要求是有差异的：跑车要求高速大功率、SUV车型要求低速大扭矩，普通轿车要求性能均衡等等，一台发动机实现不同的性能，就是通过标定实现的。标定的主要内容包括：喷油量、点火时刻、电子节气门开度、怠速控制阀占空比、废气循环量、增压器放气阀开启时机以及其它相关参数。一台发动机经过标定后，就会形成标定数据表，标定数据表是标定工程师考虑各种在汽车行驶过程中遇到的各种问题经过大量的实际试验得到的标定数据。因此，当发动机出厂后，确定了相应的使用环境后，其必然对应有与该发动机及使用环境相对应的标定数据表。本发明是对发动机喷油量补偿的一种方法，只要根据发动机的标定数据表得到相关标定参数，即可实现本方法，因此，标定数据表及发动机的标定方法属于现有技术，本专利将不再多述。

本发明的燃油喷射时的油膜补偿方法具体包括以下步骤：

通过进气温度传感器和压力传感器采集进气的流量和质量，作为进气量信号；通过曲轴位置传感器采集发动机曲轴转速信号；

ECU以曲轴位置传感器采集的发动机曲轴转速信号和进气量传感器采集来的进气量信号为基准，查找通过实际试验得到的标定数据表，来确定一个发动机的基本喷射时间TIB。

以一个标定的时间值为周期，将该周期作为发动机信号变化的采集间隔。此可标定的时间值是指在通过实际的标定试验得到的，为存储在单片机上的时间周期值。

确定汽车的负载及加/减速瞬时状态。以该基本喷射时间TIB为基本判断量，判断两个信号采集点的TIB值，若该TIB值增大/减小超过了一个限值，而此限值由实际的标定试验中得到并存储在单片机中，则ECU判断汽车正处于一个正向/负向负载中，或是汽车正在急加速或是急减速状态下。若基本喷射时间TIB值增大超过了标定数据表中的限值，则判断发动机处于急加速状态；若基本喷射时间TIB值减小超过了标定数据表中的限值，则判断发动机处于急减速状态。该限制通常取值范围为：0.020～0.500ms，该限值与TIB时间有关，TIB值越大时，其限值也相应越大，具体取值与发动机有关，依靠标定获得。

根据发动机的状态，将该油膜补偿分为快补偿和慢补偿两种情况，并依据怠速或非怠速、正向负载或负向负载、快或慢补偿这些不同的工况分别采用不同的数据，得到油膜补偿值。

快补偿和慢补偿这两种补偿的区别是：快补偿受汽车瞬时变化较大，对于由发动机负载变化所带来的喷油量变化，快补偿方式将该改变量作为快补偿喷射补偿值的较大的权重因子，前一个周期的补偿值只占较小的权重；而慢补偿方式则受汽车瞬时变化则不大，对于由发动机负载变化所带来的喷油量变化，慢补偿方式只将该改变量作为较小的权重因子，而将前面周期的慢补偿喷射补偿值作为较大的权重因子。

根据发动机转速值及发动机水温值从标定数据表中选取合适的标定值，用这些标定值来参与计算或是对某些计算值进行判断和限制。

如图1所示的本发明实施例的一种燃油喷射时的油膜补偿方法的流程图。从整个流程图看，油膜修正量的计算分了两条主线，其中一条主线是油膜快补偿方式，而另一条主线是油膜慢补偿方式，两种主线的整个流程是一致的，只是在个别的补偿因子上有不同。本流程图的说明将以油膜慢补偿方式为例。

该流程首先从标定数据表中查表得到进气岐管中可能的慢补偿量(以发动机转速和当前喷射时间为索引参数)K18，K18通常取值范围为：0～262ms，具体的数值由不同发动机的标定实验获得。油膜变化量的计算又分整体计算和分缸计算两种，在流程图中，整体计算以当前周期的油膜量值K18直接减去记录在寄存器中的上一个周期的油膜量值K18-1便为计算得到的油膜变化瞬态量123，而分缸计算以当前周期的油膜量值K18减去上一个周期第四缸的油膜量值K18-4，差值再除以4便得到了单缸油膜变化的瞬态量124，上一个周期第四缸的油膜量值K18-4记录在寄存器中，由标定数据表查询可得。整体计算及分缸计算的采用由不同发动机需要的计算精度来确定，精度要求高的一般采用分缸计算方式，而具体是否使用分缸计算方式，由不同发动机的标定实验决定。要这些计算出来的油膜变化量，正是需要补偿的油膜量的基本计算值。快补偿的瞬态量121及122也是同理得到。

瞬态量123及124由单缸判断后，再与一个阀值K16进行比对判断。K16通常的取值范围为：0～262ms，具体数值由标定实验决定。该阀值K16实际由两个部分组成，它们主要用来限制油膜的调整，当瞬态量123(或瞬态量124，分缸计算下取瞬态量124，下同)小于阀值K16或123小于0，该阀值K16将会阻止瞬态量123(或瞬态量124)，然后将慢油膜基本值120置0；或当发动机启动的一个短时间内，如果瞬态量123(或瞬态量124)为负值，则该阀值K16也会将该负值屏敝掉，重新赋慢油膜基本值120的值为0。如果上述两个部分的条件都不满足，则将瞬态量123(或瞬态量124)赋值给慢油膜基本值120。阀值K16这两个部分的主要作用就是防止发动机在起动加浓的工况下，由于油膜的调整而使原本的发动机起动加浓调节效果变差。快补偿的快油膜基本值119也是同理得到。

经K16限值后的慢油膜基本值120，再于经过实际试验中得到的并储存在标定数据表中的补偿因子K14相乘得到油膜基本量118，K14通常的取值范围为：0～128。补偿因子K14的作用主要是对基本值进行温度变化和发动机转速变化的调节补偿，而且该调节补偿还与负载方向相关。修改这个可标定的补偿因子，能够很大程度的改善汽车发动机在不同的环境下的运行状况。快补偿的油膜基本量117也是同理得到。

如图所示，经补偿因子K14补偿后的油膜基本量118将进入倒拖及倒拖断油的修正与补偿。在该补偿上，快方式与慢方式的补偿计算有所不同，由于倒拖和倒拖断油工况一般属于持续时间较短，发动机运行状况变化比较大的工况，油膜的变化量也很大，因此，在喷油的补偿方式上，应将快补偿的比重加大，同时减小慢补偿的比重。本发明在该处引入了标定量K19和K24，K19通常的取值范围为：0～1，具体取值由汽车发动机在倒拖及倒拖断油工况下的标定实验决定。K24通常的取值范围为：-1200～1200ms，其取值与118的计算值有关，K19与K24稍有不同，它们之间的关系是(1-K19)×118＝K24，这样的结果是慢补偿值会以一定的比例参与到快补偿中，即慢补偿值参与修正快补偿值，快补偿方式采用的是加法补偿，即基本量115的值为油膜基本量117与标定量K24之和。而慢补偿方式采用的是乘法补偿，即基本量116的值为油膜基本量118与标定量K19的乘积。这样做的效果是能很快的改变油膜的瞬间变化量，满足这两个工况的特殊需要。

经过了温度，速度，工况补偿后的基本量116，需要进行函数反馈计算。该函数反馈计算公式为：

本周期函数计算值114(n)＝基本量116×权重因子K1+上周期函数反馈计算值(n-1)×(1-K1)

在慢补偿中，该权重因子K1最大不得超过0.4，以保障基本量116是以较慢的方式影响函数计算值；而在快补偿中，权重因子K2最小不得低于0.6，以保障函数计算值随基本量115快速的变化。而具体的权重因子数值，是通过实际的标定试验中得到并且存储在单片机上的标定数据表中。上周期慢补偿函数反馈计算值(n-1)也从标定数据表中得出。为了防止油膜修正补偿的抖动效应，这里引入了另一个标定限值K12用以阻止发动机在非稳态下运行，当反馈计算值114的绝对值小于该限值K12时，经过阀值判断的油膜量112被置0，否则反馈计算值114的值将直接赋给112。标定限值K12通常的取值范围为：0～180ms，限值设置过小，有可能出现抖动效应，限值设置过大则有可能使油膜修正效率降低，具体合适的修正值由不同发动机标定实验获得。图1中快补偿的函数反馈计算值113、油膜量111值也是同理得到。

将快补偿111值与慢补偿112值相加，便得到了我们所需要的油膜补偿值110。

另外为了防止抖动，流程中还加入了一个对起动时间的判断，当车刚起动，发动机刚由起动工况转变为怠速或是部分负载工况时，如果出现正值则表示正常，油膜抖动补偿值109的值即为油膜补偿值110；如果这时油膜补偿值110的计算值为负值，则将油膜抖动补偿值109的值设为0。

最后，从计算出来的油膜补偿值110和油膜抖动补偿值109，取一个最大值作为最终油膜修正量。也就是要加入到发动机喷油流程中的油膜补偿值。

本发明中，油膜的补偿计算值不是一次性的补偿计算，是在整个发动机运行状态下，一直参与对燃油喷射的调节。

由以上实施例可以看出，本发明实施例通过精确计算燃油喷射时的油膜补偿值，对喷油量进行精确的补偿，大大提高了汽车在加速及减速时的动力输出性能，可获得在汽车加减速工况下的最佳空燃比，通过喷油总量的改变来调节汽车的行驶性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种燃油喷射时的油膜补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过进气温度传感器和压力传感器采集发动机的进气量信号，通过曲轴位置传感器采集发动机的曲轴转速信号；

根据所述曲轴转速信号和进气量信号确定所述发动机的基本喷射时间TIB；

根据所述基本喷射时间TIB，判断所述发动机状态；

根据所述发动机状态，查询发动机的标定数据表，得到所述发动机的进气岐管的快补偿量和慢补偿量；

根据所述发动机的进气岐管的快补偿量和慢补偿量，获取所述发动机喷油流程中的油膜补偿值。

2、如权利要求1所述的燃油喷射时的油膜补偿方法，其特征在于，判断所述发动机状态为急加速或急减速状态具体为：

若所述基本喷射时间TIB值增大超过了标定数据表中的限值，则判断所述发动机处于急加速状态；

若所述基本喷射时间TIB值减小超过了标定数据表中的限值，则判断所述发动机处于急减速状态。

3、如权利要求2所述的燃油喷射时的油膜补偿方法，其特征在于，获取所述发动机喷油流程中的油膜补偿值具体包括：

由所述发动机的进气岐管的快补偿量得到快补偿值111，由所述发动机的进气岐管的慢补偿量得到慢补偿值112，所述快补偿值111与慢补偿值112相加得到油膜补偿值110；

发动机刚由起动工况转变为怠速或是部分负载工况时，如所述油膜补偿值110为正值，则将所述油膜补偿值110的值赋给油膜抖动补偿值109；如所述油膜补偿值110为负值，则将0赋给油膜抖动补偿值109；

取所述油膜补偿值110和油膜抖动补偿值109中较大的一个作为油膜补偿值。

4、如权利要求3所述的燃油喷射时的油膜补偿方法，其特征在于，所述快补偿值111、慢补偿值112确定方法如下：

由所述发动机的进气岐管的快补偿量得到反馈计算值113，根据所述反馈计算值113，查找所述标定数据表，得到标定限值K11，判断所述反馈计算值113的绝对值是否小于所述标定限值K11，若是，则所述快补偿值111的值为0，若否，则将所述反馈计算值113的值赋给所述快补偿值111；

由所述发动机的进气岐管的慢补偿量得到反馈计算值114，根据所述反馈计算值114，查找所述标定数据表，得到标定限值K12，判断所述反馈计算值114的绝对值是否小于所述标定限值K12，若是，则所述慢补偿值112的值为0，若否，则将所述反馈计算值114的值赋给所述慢补偿值112。

5、如权利要求4所述的燃油喷射时的油膜补偿方法，其特征在于，所述反馈计算值113、反馈计算值114确定方法如下：

由所述发动机的进气岐管的快补偿量得基本量115，根据所述基本量115，查找所述标定数据表，得到权重因子K2和上快期慢补偿函数反馈计算值，所述反馈计算值113＝基本量115×权重因子K2+上周期快补偿函数反馈计算值×(1-K2)；

由所述发动机的进气岐管的慢补偿量得到基本量116，根据所述基本量116，查找所述标定数据表，得到权重因子K1和上周期函数反馈计算值，所述反馈计算值114＝基本量116×权重因子K1+上周期慢补偿函数反馈计算值×(1-K1)。

6、如权利要求5所述的燃油喷射时的油膜补偿方法，其特征在于，所述基本量115、基本量116确定方法如下：

由所述发动机的进气岐管的快补偿量得到油膜基本量117，根据所述油膜基本量117，查找所述标定数据表，得到得到标定量K24，所述基本量115为所述油膜基本量117与标定量K24的和；

由所述发动机的进气岐管的慢补偿量得到油膜基本量118，根据所述油膜基本量118，查找所述标定数据表，得到标定量K19，所述基本量116为所述油膜基本量118与标定量K19的乘积。

7、如权利要求6所述的燃油喷射时的油膜补偿方法，其特征在于，所述油膜基本量117、油膜基本量118确定方法如下：

由所述发动机的进气岐管的快补偿量得到快油膜基本值119，根据所述快油膜基本值119，查找所述标定数据表，得到得到补偿因子K13，所述油膜基本量117为所述快油膜基本值119与补偿因子K13的乘积；

由所述发动机的进气岐管的慢补偿量得到慢油膜基本值120，根据所述慢油膜基本值120，查找所述标定数据表，得到得到补偿因子K14，所述油膜基本量118为所述慢油膜基本值120与补偿因子K14的乘积。

8、如权利要求7所述的燃油喷射时的油膜补偿方法，其特征在于，所述快油膜基本值119、慢油膜基本值120确定方法如下：

由所述发动机的进气岐管的快补偿量得到瞬态量121、122，根据所述瞬态量121、122，查找所述标定数据表，得到得到阀值K15，当所述瞬态量121、122小于所述阀值K15时，判断所述瞬态量121、122是否小于所述阀值K15或小于0，或当发动机启动的一个短时间内，瞬态量121和122是否为负值，若是，则慢油膜基本值119的值为0，若否，则整体计算时将瞬态量121的值赋值给慢油膜基本值119，分缸计算时将瞬态量122的值赋值给慢油膜基本值119；

由所述发动机的进气岐管的慢补偿量得到瞬态量123、124，根据所述瞬态量123、124，查找所述标定数据表，得到得到阀值K16，判断所述瞬态量123、124是否小于所述阀值K16或小于0，或当发动机启动的一个短时间内，瞬态量123和124是否为负值，若是，则慢油膜基本值120的值为0，若否，则整体计算时将瞬态量123的值赋值给慢油膜基本值120，分缸计算时将瞬态量124的值赋值给慢油膜基本值120。

9、如权利要求8所述的燃油喷射时的油膜补偿方法，其特征在于，由所述发动机的进气岐管的快补偿量得到瞬态量121、122包括以下步骤：

根据标定数据表，获取当前周期的油膜量值K17、上一个周期的油膜量值K17-1和上一个周期第四个缸的油膜量值K17-4，油膜变化的瞬态量121为当前周期的油膜量值K17减去上一个周期的油膜量值K17-1；

油膜变化的瞬态量122为当前周期的油膜量值K17与上一个周期第四个缸的油膜量值K17-4之差再除以4。

10、如权利要求8所述的燃油喷射时的油膜补偿方法，其特征在于，由所述发动机的进气岐管的慢补偿量得到瞬态量123、124包括以下步骤：

根据标定数据表，获取当前周期的油膜量值K18、上一个周期的油膜量值K18-1和上一个周期第四个缸的油膜量值K18-4，油膜变化的瞬态量123为当前周期的油膜量值K18减去上一个周期的油膜量值K18-1；

油膜变化的瞬态量124为当前周期的油膜量值K18与上一个周期第四个缸的油膜量值K18-4之差再除以4。

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