CN103742277A - 一种发动机摩擦扭矩计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种发动机摩擦扭矩计算方法及装置，其通过预先确定第一标定关系和第二标定关系，在需要获取发动机的摩擦扭矩时，通过查询所述第一标定关系，确定当前转速和水温条件下的进气压力修正因子、排气压力修正因子，进而结合当前的进气压力和排气压力计算得到当前的换气损失扭矩；同时，通过查询所述第二标定关系，确定当前转速和水温条件下的运动摩擦扭矩；进而将上述分别计算得到的换气损失扭矩和运动摩擦扭矩相加，即得到当前条件下发动机的摩擦扭矩。本申请将换气损失扭矩和运动摩擦扭矩分开计算，充分考虑了转速、水温、进气压力和排气压力对相应扭矩的影响，大大提高了摩擦扭矩的精确度，从而可得到更精准的循环喷油量。

Description

一种发动机摩擦扭矩计算方法及装置

技术领域

本申请涉及发动机控制技术领域，特别是涉及一种发动机摩擦扭矩计算方法及装置。 

背景技术

发动机控制策略中，发动机的循环喷油量由发动机的内扭矩计算得到；而内扭矩需要根据发动机的摩擦扭矩计算得到。因此，为了获得准确的发动机的循环喷油量，首先需要得到准确的发动机摩擦扭矩。现有技术中通过如下方法获得摩擦扭矩：在发动机倒拖的条件下通过电力测功机测量不同发动机转速和水温对应的摩擦扭矩，然后将其保存为转速-水温-摩擦扭矩对应关系表；应用时，直接从该对应关系表中查找相应转速和水温对应的摩擦扭矩。 

上述方法获得的摩擦扭矩存在较大误差，原因在于：摩擦扭矩包括运动摩擦扭矩和换气损失扭矩；转速和水温一定，仅能保证运动摩擦扭矩一定，在此基础上改变进/排气压力会导致换气损失的变换，进而导致换气损失扭矩的变化；因此，一旦实际应用中的进/排气压力与倒拖测试时设定的压力不同，则通过上述方法获得的摩擦扭矩将存在误差。 

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种发动机摩擦扭矩计算方法及装置，以解决现有技术因换气损失的不同导致获取到的摩擦扭矩误差较大的问题，技术方案如下： 

一种发动机摩擦扭矩计算方法，包括： 

标定发动机的不同转速和水温对应的进气压力修正因子和排气压力修正 因子，并保存为第一标定关系； 

标定发动机的不同转速和水温对应的运动摩擦扭矩，并保存为第二标定关系； 

确定发动机的当前转速、当前水温、当前进气压力和当前排气压力； 

根据所述第一标定关系，确定所述当前转速和当前水温对应的当前进气压力修正因子和当前排气压力修正因子，并根据所述当前进气压力修正因子、当前排气压力修正因子、当前进气压力和当前排气压力，计算当前换气损失扭矩； 

根据所述第二标定关系，确定所述当前转速和当前水温对应的当前运动摩擦扭矩； 

计算所述当前换气损失扭矩与当前运动摩擦扭矩之和，并作为发动机的当前摩擦扭矩。 

优选的，所述标定发动机的不同转速和水温对应的进气压力修正因子和排气压力修正因子，包括： 

确定标定条件；所述标定条件包括发动机的转速n、水温T、进气压力P₁和排气压力P₂； 

在所述标定条件下时，记录发动机的内燃机燃烧过程中，其气缸的压力P与容积V之间的变化关系； 

根据所述压力P与容积V之间的变化关系，计算所述标定条件下发动机的进气功和排气功； 

根据所述进气功、排气功及气缸工作体积，计算进气平均压力P_m1和排气平均压力P_m2； 

将所述进气平均压力P_m1和进气压力P₁之比，作为与所述转速n和水温T对应的进气压力修正因子fac₁； 

将所述排气平均压力P_m2和排气压力P₂之比，作为与所述转速n和水温T对应的排气压力修正因子fac₂。 

优选的，所述记录气缸的压力P与容积V之间的变化关系，包括： 

利用燃烧分析仪记录气缸的压力P与容积V之间的变化关系。 

优选的，所述根据所述进气功、排气功及气缸工作体积，计算进气平均压力P_m1和排气平均压力P_m2，包括： 

计算所述进气功与气缸工作体积之比，并将其作为所述进气平均压力P_m1； 

计算所述排气功与气缸工作体积之比，并将其作为所述排气平均压力P_m2。 

优选的，所述标定发动机的不同转速和水温对应的运动摩擦扭矩，包括： 

确定标定条件；所述标定条件包括发动机的转速n、水温T、进气压力P₁和排气压力P₂； 

在所述标定条件下进行发动机倒拖测试，得到所述标定条件对应的摩擦扭矩trq； 

根据所述第一标定关系确定所述转速n和水温T对应的进气压力修正因子fac₁和排气压力修正因子fac₂； 

根据所述进气压力修正因子fac₁、排气压力修正因子fac₂、进气压力P₁和排气压力P₂，计算所述转速n和水温T对应的换气损失扭矩trq₂； 

将所述摩擦扭矩trq与换气损失扭矩trq₂之差，作为所述转速n和水温T对应的运动摩擦扭矩trq₁。 

优选的，所述根据所述当前进气压力修正因子、当前排气压力修正因子、当前进气压力和当前排气压力，计算当前换气损失扭矩，包括根据如下公式计算所述当前换气损失扭矩trq₂’： 

其中，fac₁’为当前进气压力修正因子，fac₂’为当前排气压力修正因子； 

P₁’为当前进气压力，P₂’为当前排气压力； 

PI为圆周率，V_s为气缸工作体积； 

N为发动机系数，当发动机为四冲程发动机时，N=2，当发动机为二冲程 发动机时，N=1。 

一种发动机摩擦扭矩计算装置，包括标定单元和控制计算单元； 

所述标定单元包括： 

第一标定单元，用于标定发动机的不同转速和水温对应的进气压力修正因子和排气压力修正因子，并保存为第一标定关系； 

第二标定单元，用于根据所述第一标定关系，标定发动机的不同转速和水温对应的运动摩擦扭矩，并保存为第二标定关系； 

所述控制计算单元包括： 

检测单元，用于检测发动机的当前转速、当前水温、当前进气压力和当前排气压力； 

修正单元，用于根据所述第一标定关系，确定所述当前转速和当前水温对应的当前进气压力修正因子和当前排气压力修正因子； 

第一计算单元，用于根据所述当前进气压力修正因子、当前排气压力修正因子、当前进气压力和当前排气压力，计算当前换气损失扭矩； 

第二计算单元，用于根据所述第二标定关系，确定所述当前转速和当前水温对应的当前运动摩擦扭矩； 

第三计算单元，用于计算所述当前换气损失扭矩与当前运动摩擦扭矩之和，并作为发动机的当前摩擦扭矩。 

优选的，所述第一标定单元包括： 

第一标定条件确定单元，用于确定并存储标定条件；所述标定条件包括发动机的转速n、水温T、进气压力P₁和排气压力P₂； 

燃烧分析单元，用于在所述标定条件下时，记录发动机的内燃机燃烧过程中、其气缸的压力P与容积V之间的变化关系； 

换气功计算单元，用于根据所述压力P与容积V之间的变化关系，计算所述标定条件下发动机的进气功和排气功； 

换气平均压力计算单元，用于根据所述进气功、排气功及气缸工作体积，计算进气平均压力P_m1和排气平均压力P_m2； 

进气标定单元，用于将所述进气平均压力P_m1和进气压力P₁之比，作为与所述转速n和水温T对应的进气压力修正因子fac₁； 

排气标定单元，用于将所述排气平均压力P_m2和排气压力P₂之比，作为与所述转速n和水温T对应的排气压力修正因子fac₂。 

优选的，所述第二标定单元包括： 

第二标定条件确定单元，用于确定标定条件；所述标定条件包括发动机的转速n、水温T、进气压力P₁和排气压力P₂； 

倒拖测试单元，用于在所述标定条件下进行发动机倒拖测试，得到所述标定条件对应的摩擦扭矩trq； 

换气损失计算单元，用于根据所述第一标定关系确定所述转速n和水温T对应的进气压力修正因子fac₁和排气压力修正因子fac₂，并根据所述进气压力修正因子fac₁、排气压力修正因子fac₂、进气压力P₁和排气压力P₂，计算所述转速n和水温T对应的换气损失扭矩trq₂； 

运动摩擦扭矩标定单元，用于将所述摩擦扭矩trq与换气损失扭矩trq₂之差，作为所述转速n和水温T对应的运动摩擦扭矩trq₁。 

优选的，所述第一计算单元根据如下公式计算所述当前换气损失扭矩trq₂’： 

其中，fac₁’为当前进气压力修正因子，fac₂’为当前排气压力修正因子； 

P₁’为当前进气压力，P₂’为当前排气压力； 

PI为圆周率，V_s为气缸工作体积； 

N为发动机系数，当发动机为四冲程发动机时，N=2，当发动机为二冲程发动机时，N=1。 

由以上技术方案可见，本申请通过预先确定发动机的转速和水温与进气压力修正因子、排气压力修正因子之间的第一标定关系，及转速和水温与运 动摩擦扭矩的第二标定关系，从而在需要获取发动机的摩擦扭矩时，通过查询上述第一标定关系，确定当前转速和水温条件下的进气压力修正因子、排气压力修正因子，进而结合当前的进气压力和排气压力计算得到当前的换气损失扭矩；同时，通过查询上述第二标定关系，确定当前转速和水温条件下的运动摩擦扭矩；进而将上述分别计算得到的换气损失扭矩和运动摩擦扭矩相加，即得到当前条件下发动机的摩擦扭矩。相对于现有技术不考虑进气压力和排气压力对换气损失的影响，本申请实施例将换气损失扭矩和运动摩擦扭矩分开计算，充分考虑了转速、水温、进气压力和排气压力对相应扭矩的影响，大大提高了摩擦扭矩的精确度，从而使内扭矩的计算更加准确，继而可得到更精准的循环喷油量，保证发动机的动力性能。 

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为本申请实施例一提供的发动机摩擦扭矩计算方法的流程图； 

图2为本申请实施例二提供的发动机摩擦扭矩计算方法的流程图； 

图3为本申请实施例三提供的发动机摩擦扭矩计算方法的流程图； 

图4为对本申请实施例提供的发动机摩擦扭矩计算装置的结构框图。 

具体实施方式

本申请实施例提供一种发动机摩擦扭矩计算方法及装置，以解决现有技术因换气损失的不同导致获取到的摩擦扭矩误差较大的问题。 

申请人试验验证发现，在转速和水温不变的条件下改变进气压力、排气压力，发动机的摩擦扭矩也随之变化，因此，现有发动机控制测量中根据预 先标定的转速-水温-摩擦扭矩对应关系表获取的摩擦扭矩在不同进气压力和排气压力下存在不同的误差，将影响发动机喷油量的计算准确度。 

具体验证过程如下： 

以不带节温器的柴油机为试验对象，空压机、发电机不带负载，不带风扇。固定发动机的转速和水温、使发动机不喷油，改变发动机的进气压力和排气压力，用电力测功机带动发动机倒拖，分别测量并记录不同进气压力和排气压力下，测功机的输出扭矩；将发动机的水温控制在60°，选取1100r/min～2100r/min范围内的多个转速值，分别通过上述步骤记录不同进气压力和排气压力下，测功机的输出扭矩；最终得到的测量结果如下表1所示（表1及下文实施例中，进气压力和排气压力均以相应的压强大小表征）。 

表1发动机不同进/排气压力下摩擦扭矩值的对比 

由表1可以看出，水温固定为60°、转速固定为1100r/min时，相应两种进/排气压力条件下，摩擦扭矩之差为0.5Nm，转速固定为其他值时，相应两种进/排气压力条件下的摩擦扭矩也不同。 

进而申请人分析得知，存在上述差距的原因在于：非理想条件下，换气过程不是在严格稳态下完成的，其存在一定的换气损失，如因排气门早开所造成的膨胀功损失、活塞强制排气的推动功损失和缸没负压造成的习气功损失等，换气损失对应一定的换气损失扭矩，影响发动机的摩擦扭矩；而不同进/排气压力条件下，发动机的换气损失不同，相应的换气损失扭矩也不同，故而产生了上述差距。 

有鉴于此，本申请通过对计算换气过程中的换气损失扭矩，对摩擦扭矩进行修正，使内扭矩的计算更加准确，从而得到更精准的循环喷油量。 

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。 

图1示出了本申请实施例提供的一种发动机摩擦扭矩计算方法，包括如下步骤： 

S1、标定发动机的不同转速和水温对应的进气压力修正因子和排气压力 修正因子，并保存为第一标定关系； 

现有技术通过预先测算确定转速、水温及摩擦扭矩三者之间的对应关系，在实际应用时，只需通过查询该对应关系即可快速确定当前的摩擦扭矩，从而不需临时进行倒拖试验等操作，方便快捷。为借鉴此优点，本申请实施例分别预先确定换气损失和运动损失与其相应的影响因素的对应关系，以供实际应用时查询调用。 

由上述申请人对摩擦扭矩的研究分析可知，换气损失扭矩既与转速和水温有关，还与进气压力和排气压力有关，若预先测算出每种转速、水温、进气压力和排气压力的组合对应的换气损失扭矩，其工作量及数据存储量将会很大，且实际进气压力和排气压力不可控，预先测算也不可能穷举每个压力值，若选取与实际压力值最接近的压力值对应的换气损失，必然造成一定的误差，仍然不能保证摩擦扭矩的精确度；因此，本申请实施例以进气压力修正因子表征转速和水温对进气损失的影响系数、以排气压力修正因子表征转速和水温对排气损失的影响系数，并分别对其进行标定，得到第一标定关系，即转速和水温与进气压力修正因子的对应关系、及转速和水温与排气压力修正因子的对应关系；从而在实际应用中，通过进气压力修正因子和当前进气压力确定当前转速、水温和进气压力影响下的进气损失、通过排气压力修正因子和当前排气压力确定当前转速、水温和排气压力影响下的排气损失，进而可计算得到精确的换气损失扭矩。 

S2、标定发动机的不同转速和水温对应的运动摩擦扭矩，并保存为第二标定关系； 

由上述申请人对摩擦扭矩的研究分析可知，运动摩擦扭矩仅与发动机的当前转速和水温有关，故可预先测算并存储转速、水温与运动摩擦扭矩的对应关系，即第二标定关系，以供实际应用时查询调用。 

S3、确定发动机的当前转速、当前水温、当前进气压力和当前排气压力； 

S4、根据所述第一标定关系，确定所述当前转速和当前水温对应的当前进气压力修正因子和当前排气压力修正因子，并根据所述当前进气压力修正 因子、当前排气压力修正因子、当前进气压力和当前排气压力，计算当前换气损失扭矩； 

通过查询第一标定关系，可确定当前转速和当前水温对应的当前进气压力修正因子和当前排气压力修正因子，进而结合当前进气压力和当前排气压力，即可确定当前的进气损失和排气损失，继而确定当前换气损失扭矩。 

S5、根据所述第二标定关系，确定所述当前转速和当前水温对应的当前运动摩擦扭矩； 

S6、计算所述当前换气损失扭矩与当前运动摩擦扭矩之和，并作为发动机的当前摩擦扭矩。 

由上述方法步骤可知，本申请通过预先确定发动机的转速和水温与进气压力修正因子、排气压力修正因子之间的第一标定关系，及转速和水温与运动摩擦扭矩的第二标定关系，从而在需要获取发动机的摩擦扭矩时，通过查询上述第一标定关系，确定当前转速和水温条件下的进气压力修正因子、排气压力修正因子，进而结合当前的进气压力和排气压力计算得到当前的换气损失扭矩；同时，通过查询上述第二标定关系，确定当前转速和水温条件下的运动摩擦扭矩；进而将上述分别计算得到的换气损失扭矩和运动摩擦扭矩相加，即得到当前条件下发动机的摩擦扭矩。相对于现有技术不考虑进气压力和排气压力对换气损失的影响，本申请实施例将换气损失扭矩和运动摩擦扭矩分开计算，充分考虑了转速、水温、进气压力和排气压力对相应扭矩的影响，大大提高了摩擦扭矩的精确度，从而使内扭矩的计算更加准确，继而可得到更精准的循环喷油量，保证发动机的动力性能。 

对于转速和水温对进气损失的影响系数（即进气压力修正因子）、转速和水温对排气损失的影响系数（即排气压力修正因子）的标定，本申请实施例二提供了一种基于发动机内燃机燃烧分析的优选实施方式。 

如图2所示，本申请实施例二提供了发动机摩擦扭矩计算方法，包括如下步骤： 

S1、确定标定条件； 

所述标定条件包括发动机的转速n、水温T、进气压力P₁和排气压力P₂；其中，可通过对发动机相关设备进行控制，使转速n和水温T固定为需要标定的数值；而进气压力P₁和排气压力P₂不便于控制，可直接选取当前标定环境下的实际压力（通过相应的测压设备测量得到）。 

S2、在所述标定条件下时，记录发动机的内燃机燃烧过程中，其气缸的压力P与容积V之间的变化关系； 

具体的，本申请实施例利用燃烧分析仪记录气缸的压力P与容积V之间的变化关系，即P-V图。 

S3、根据所述压力P与容积V之间的变化关系，计算所述标定条件下发动机的进气功和排气功； 

根据气体做功原理，其膨胀/压缩做功大小W=∫P*dV，故通过计算上述P-V图中曲线的包络面积可得到发动机换气过程的进气功W₁（即气缸气体对活塞在强制排气行程所做的功）和排气功W₂（即气缸气体对活塞在吸气行程所做的功）。 

S4、根据所述进气功、排气功及气缸工作体积，计算进气平均压力P_m1和排气平均压力P_m2； 

具体计算方法如下：对于整个燃烧过程，气缸进气过程或排气过程，气缸体积的总变化量均为该气缸的工作体积V_s，故基于上述气体做功原理，进气平均压力（相当于严格稳态下，转速n和水温T对应的进气压力）等于所述进气功和气缸工作体积之比，即P_m1=W₁/V_s；相应的，排气平均压力（相当于严格稳态下，转速n和水温T对应的排气压力）等于所述排气功和气缸工作体积之比，即P_m2=W₂/V_s。 

S5、将所述进气平均压力P_m1和进气压力P₁之比，作为与所述转速n和水温T对应的进气压力修正因子fac₁；将所述排气平均压力P_m2和排气压力P₂之比，作为与所述转速n和水温T对应的排气压力修正因子fac₂； 

为消除实时的进气压力和排气压力的影响，本申请实施例采用比值法确定仅与转速和水温相关的修正系数，即进气压力修正因子fac₁=P_m1/P₁，排气 压力修正因子fac₂=P_m2/P₂。 

上述确定修正因子的原理如下： 

换气过程中，换气功等于排气功与进气功之差；进而换气损失等于实际情况下的换气功与理想状态下的换气功之差，即： 

W_P=(P₁-P₂)*V_s-(P_m1-P_m2)*V_s   （公式一） 

由于实际工况下的进气压力和排气压力易于测量，而进气平均压力和排气平均压力难以直接测量得到，又考虑到一定转速和水温条件下，进气压力与进气平均压力成正比，且比值固定，记为进气压力修正因子fac₁；排气压力与排气平均压力成正比，且比值固定，记为排气压力修正因子fac₂；故对上述换气损失公式进行变形得到： 

$\begin{array}{c}{W}_p=(P_1-P_2)*V_s-(P_{m1}-P_{m2})*V_s\\ =(P_1-P_2)*V_s-(P_1*{\mathrm{fac}}_1-P_2*{\mathrm{fac}}_2)\\ =[(1-{\mathrm{fac}}_1)*p_1-(1-{\mathrm{fac}}_2)*P_2]*V_s\end{array}*V_s$    （公式二） 

根据上述公式可知，只需确定当前转速和水温条件下的进气压力修正因子fac₁和排气压力修正因子fac₂，以及当前的进气压力P₁和排气压力P₂，即可计算得到当前工况下的换气损失，进而可计算得到换气损失扭矩。 

实际应用中，需要针对不同的转速和水温，循环执行上述步骤S1～S5，以确定每种转速和水温的组合对应的修正因子，从而得到第一标定关系。 

下表2示出了通过本申请实施例在水温为60°条件下，对10L发动机进行标定得到的外特性各点的修正因子和换气损失扭矩。 

表2发动机外特性各点的修正因子和换气损失扭矩 

S6、标定发动机的不同转速和水温对应的运动摩擦扭矩，并保存为第二标定关系； 

S7、确定发动机的当前转速、当前水温、当前进气压力和当前排气压力； 

S8、根据所述第一标定关系，确定所述当前转速和当前水温对应的当前进气压力修正因子和当前排气压力修正因子，并根据所述当前进气压力修正因子、当前排气压力修正因子、当前进气压力和当前排气压力，计算当前换气损失扭矩trq₂’； 

根据上述公式二可得，在当前进气压力修正因子、当前排气压力修正因子、当前进气压力和当前排气压力确定后，可通过如下公式计算当前换气损失扭矩trq₂’： 

   （公式三） 

式中，fac₁’为当前进气压力修正因子，fac₂’为当前排气压力修正因子； 

P₁’为当前进气压力，P₂’为当前排气压力； 

PI为圆周率，V_s为气缸工作体积； 

N为发动机系数，当发动机为四冲程发动机时，N=2，当发动机为二冲程发动机时，N=1。 

S9、根据所述第二标定关系，确定所述当前转速和当前水温对应的当前运动摩擦扭矩trq₁’； 

即当前运动摩擦扭矩trq₁’直接根据当前转速和当前水温、通过查询第二标定关系获得。 

S10、计算所述当前换气损失扭矩与当前运动摩擦扭矩之和，并作为发动机的当前摩擦扭矩trq’。 

即trq’=trq₁’+trq₂’。 

由上述方法步骤可知，本申请实施例通过对发动机内燃机进行燃烧分析，得到其气缸的P-V图，进而确定其进气功和排气功，继而确定相应的进气平均压力和排气平均压力，最终以进气平均压力和进气压力的比值为进气压力修正因子、以排气平均压力和排气压力的比值为排气压力修正因子，从而得到第一标定关系；与此同时，确定转速和水温与运动摩擦扭矩的第二标定关系；在需要获取发动机的摩擦扭矩时，通过查询上述第一标定关系，确定当前转速和水温条件下的进气压力修正因子、排气压力修正因子，进而结合当前的进气压力和排气压力计算得到当前的换气损失扭矩；同时，通过查询上述第二标定关系，确定当前转速和水温条件下的运动摩擦扭矩；进而将上述分别计算得到的换气损失扭矩和运动摩擦扭矩相加，即得到当前条件下发动机的摩擦扭矩。相对于现有技术不考虑进气压力和排气压力对换气损失的影响，本申请实施例将换气损失扭矩和运动摩擦扭矩分开计算，充分考虑了转速、水温、进气压力和排气压力对相应扭矩的影响，大大提高了摩擦扭矩的精确度，从而使内扭矩的计算更加准确，继而可得到更精准的循环喷油量，保证发动机的动力性能。 

进一步的，由于实际应用中运动摩擦扭矩难以通过电力测功机等设备直接测量得到，因此本申请优选如下实施例三所述的方法来确定第二标定关系。 

如图3所示，本申请实施例三提供的发动机摩擦扭矩计算方法，包括如下步骤： 

S1、确定标定条件； 

所述标定条件包括发动机的转速n、水温T、进气压力P₁和排气压力P₂。 

S2、在所述标定条件下时，记录发动机的内燃机燃烧过程中、其气缸的压力P与容积V之间的变化关系； 

S3、根据所述压力P与容积V之间的变化关系，计算所述标定条件下发动机的进气功和排气功； 

S4、根据所述进气功、排气功及气缸工作体积，计算进气平均压力P_m1和排气平均压力P_m2； 

S5、将所述进气平均压力P_m1和进气压力P₁之比，作为与所述转速n和水温T对应的进气压力修正因子fac₁；将所述排气平均压力P_m2和排气压力P₂之比，作为与所述转速n和水温T对应的排气压力修正因子fac₂； 

S6、在所述标定条件下进行发动机倒拖测试，得到所述标定条件对应的摩擦扭矩trq； 

通过发动机倒拖测试获取发动机的摩擦扭矩的具体步骤及原理与现有技术相同，在此不作赘述。 

需要说明的是，发动机倒拖测试时的工况（即所述标定条件：转速n、水温T、进气压力P₁和排气压力P₂）应当与步骤S2中进行燃烧分析时的工况一致；即针对确定第一标定关系时设定的每种标定条件，均通过执行以下步骤S6～S8确定相应的运动摩擦扭矩，以保证运动摩擦扭矩和换气损失扭矩的一一对应。 

S7、根据所述第一标定关系确定所述转速n和水温T对应的进气压力修正因子fac₁和排气压力修正因子fac₂，并根据所述进气压力修正因子fac₁、排气压力修正因子fac₂、进气压力P₁和排气压力P₂，计算所述转速n和水温T对应的换气损失扭矩trq₂； 

根据上文实施例中的公式三可知： 

${\mathrm{trq}}_2=\frac{[(1-{\mathrm{fac}}_1)*p_1-(1-{\mathrm{fac}}_2)*p_2]*V_s}{\mathrm{PI}*N*2}.$

S8、将所述摩擦扭矩trq与换气损失扭矩trq₂之差，作为所述转速n和水温T对应的运动摩擦扭矩trq₁； 

即trq₁=trq-trq₂。 

实际应用中，需要针对每种标定条件，循环执行上述步骤S6～S8，以确定每种转速和水温的组合对应的修正因子，从而得到第二标定关系。 

下表3示出了通过本申请实施例在水温为60°条件下，对发动机进行标 定，得到的外特性点各种摩擦扭矩列表。 

表3外特性点各种摩擦扭矩列表 

转速	trq	trq2	trq1	trq2所占比例	trq1所占比例
						1900	185.95	7.10	178.85	3.816%	96.184%
1800	178.25	6.24	172.01	3.500%	96.500%
						1700	170.10	5.85	164.25	3.438%	96.562%
1600	154.90	5.23	149.67	3.374%	96.626%
						1500	148.20	4.30	143.90	2.899%	97.101%
1400	139.40	3.43	135.97	2.463%	97.537%
						1300	136.30	2.61	133.69	1.912%	98.088%
1200	122.60	1.82	120.78	1.487%	98.513%
						1100	119.15	1.37	117.78	1.150%	98.850%
1000	115.60	1.02	114.58	0.880%	99.120%
						900	110.60	0.85	109.75	0.770%	99.230%
800	105.60	1.06	104.54	1.004%	98.996%
						700	96.10	0.55	95.55	0.575%	99.425%

S9、确定发动机的当前转速、当前水温、当前进气压力和当前排气压力； 

S10、根据所述第一标定关系，确定所述当前转速和当前水温对应的当前进气压力修正因子和当前排气压力修正因子，并根据所述当前进气压力修正因子、当前排气压力修正因子、当前进气压力和当前排气压力，计算当前换气损失扭矩trq₂’； 

S11、根据所述第二标定关系，确定所述当前转速和当前水温对应的当前运动摩擦扭矩trq₁’； 

S12、计算所述当前换气损失扭矩与当前运动摩擦扭矩之和，并作为发动机的当前摩擦扭矩trq’。 

由上述方法步骤可知，本申请实施例通过对发动机内燃机进行燃烧分析，通过相应的计算确定第一标定关系，同时结合发动机倒拖测试，确定第二标定关系，进而在需要获取发动机的摩擦扭矩时，通过查询上述第一标定关系，确定当前转速和水温条件下的进气压力修正因子、排气压力修正因子，进而结合当前的进气压力和排气压力计算得到当前的换气损失扭矩；同时，通过查询上述第二标定关系，确定当前转速和水温条件下的运动摩擦扭矩；进而 将上述分别计算得到的换气损失扭矩和运动摩擦扭矩相加，即得到当前条件下发动机的摩擦扭矩。相对于现有技术不考虑进气压力和排气压力对换气损失的影响，本申请实施例将换气损失扭矩和运动摩擦扭矩分开计算，充分考虑了转速、水温、进气压力和排气压力对相应扭矩的影响，大大提高了摩擦扭矩的精确度，从而使内扭矩的计算更加准确，继而可得到更精准的循环喷油量，保证发动机的动力性能。 

与上文实施例一对应的，本申请实施例还提供了一种发动机摩擦扭矩计算装置；如图4所示，该装置包括标定单元100和控制计算单元200；其中，标定单元100用于确定基于发动机转速和水温的第一标定关系和第二标定关系，在需要获取发动机的摩擦扭矩时，控制计算单元200通过查询标定单元100确定的第一标定关系和第二标定关系，结合相应计算得到当前摩擦扭矩。 

具体的，标定单元100包括第一标定单元110和第二标定单元120。 

其中，第一标定单元110，用于标定发动机的不同转速和水温对应的进气压力修正因子和排气压力修正因子，并保存为第一标定关系。 

第二标定单元120，用于根据所述第一标定关系，标定发动机的不同转速和水温对应的运动摩擦扭矩，并保存为第二标定关系。 

另外，控制计算单元200包括检测单元210、修正单元220、第一计算单元230、第二计算单元240和第三计算单元250。 

其中，检测单元210，用于检测发动机的当前转速、当前水温、当前进气压力和当前排气压力。 

修正单元220，用于根据所述第一标定关系，确定所述当前转速和当前水温对应的当前进气压力修正因子和当前排气压力修正因子。 

第一计算单元230，用于根据所述当前进气压力修正因子、当前排气压力修正因子、当前进气压力和当前排气压力，计算当前换气损失扭矩。 

第二计算单元240，用于根据所述第二标定关系，确定所述当前转速和当前水温对应的当前运动摩擦扭矩。 

第三计算单元250，用于计算所述当前换气损失扭矩与当前运动摩擦扭矩之和，并作为发动机的当前摩擦扭矩。 

上述装置的具体工作原理可参考上文方法实施例，此处不再赘述。 

由上述结构及其功能可知，在需要获取发动机的摩擦扭矩时，本申请实施例提供的发动机摩擦扭矩计算装置，通过检测单元确定当前转速、当前水温、当前进气压力和当前排气压力，进而通过修正单元查询第一标定单元确定的第一标定关系，确定当前转速和水温条件下的进气压力修正因子、排气压力修正因子，第一计算单元结合当前的进气压力和排气压力计算得到当前的换气损失扭矩；同时，第二计算单元通过查询上述第二标定关系，确定当前转速和水温条件下的运动摩擦扭矩；第三计算单元将上述分别计算得到的换气损失扭矩和运动摩擦扭矩相加，即得到当前条件下发动机的摩擦扭矩。相对于现有技术不考虑进气压力和排气压力对换气损失的影响，本申请实施例将换气损失扭矩和运动摩擦扭矩分开计算，充分考虑了转速、水温、进气压力和排气压力对相应扭矩的影响，大大提高了摩擦扭矩的精确度，从而使内扭矩的计算更加准确，继而可得到更精准的循环喷油量，保证发动机的动力性能。 

进一步的，在本申请其他实施例提供的发动机摩擦扭矩计算装置中，第一标定单元至少包括如下六部分： 

第一标定条件确定单元，用于确定并存储标定条件；所述标定条件包括发动机的转速n、水温T、进气压力P₁和排气压力P₂。 

燃烧分析单元，用于在所述标定条件下时，记录发动机的内燃机燃烧过程中、其气缸的压力P与容积V之间的变化关系；具体的，燃烧分析单元包括燃烧分析仪。 

换气功计算单元，用于根据所述压力P与容积V之间的变化关系，计算所述标定条件下发动机的进气功和排气功。 

换气平均压力计算单元，用于根据所述进气功、排气功及气缸工作体积，计算进气平均压力P_m1和排气平均压力P_m2。 

进气标定单元，用于将所述进气平均压力P_m1和进气压力P₁之比，作为与所述转速n和水温T对应的进气压力修正因子fac₁。 

排气标定单元，用于将所述排气平均压力P_m2和排气压力P₂之比，作为与所述转速n和水温T对应的排气压力修正因子fac₂。 

另外，第二标定单元至少包括如下四部分： 

第二标定条件确定单元，用于确定标定条件；所述标定条件包括发动机的转速n、水温T、进气压力P₁和排气压力P₂；实际应用中，发动机摩擦扭矩计算装置可仅包含第一标定条件确定单元和第二标定条件确定单元二者之一，用于检测并记录测试工况下的转速n、水温T、进气压力P₁和排气压力P₂。 

倒拖测试单元，用于在所述标定条件下进行发动机倒拖测试，得到所述标定条件对应的摩擦扭矩trq；具体的，倒拖测试单元包括电力测功机。 

换气损失计算单元，用于根据所述第一标定关系确定所述转速n和水温T对应的进气压力修正因子fac₁和排气压力修正因子fac₂，并根据所述进气压力修正因子fac₁、排气压力修正因子fac₂、进气压力P₁和排气压力P₂，计算所述转速n和水温T对应的换气损失扭矩trq₂； 

运动摩擦扭矩标定单元，用于将所述摩擦扭矩trq与换气损失扭矩trq₂之差，作为所述转速n和水温T对应的运动摩擦扭矩trq₁。 

另外，本申请实施例提供的发动机摩擦扭矩计算装置中，第一计算单元根据如下公式计算所述当前换气损失扭矩trq₂’： 

其中，fac₁’为当前进气压力修正因子，fac₂’为当前排气压力修正因子； 

P₁’为当前进气压力，P₂’为当前排气压力； 

PI为圆周率，V_s为气缸工作体积； 

N为发动机系数，当发动机为四冲程发动机时，N=2，当发动机为二冲程发动机时，N=1。 

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。 

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。 

Claims (10)

1.一种发动机摩擦扭矩计算方法，其特征在于，包括：

标定发动机的不同转速和水温对应的进气压力修正因子和排气压力修正因子，并保存为第一标定关系；

标定发动机的不同转速和水温对应的运动摩擦扭矩，并保存为第二标定关系；

确定发动机的当前转速、当前水温、当前进气压力和当前排气压力；

根据所述第一标定关系，确定所述当前转速和当前水温对应的当前进气压力修正因子和当前排气压力修正因子，并根据所述当前进气压力修正因子、当前排气压力修正因子、当前进气压力和当前排气压力，计算当前换气损失扭矩；

根据所述第二标定关系，确定所述当前转速和当前水温对应的当前运动摩擦扭矩；

计算所述当前换气损失扭矩与当前运动摩擦扭矩之和，并作为发动机的当前摩擦扭矩。

2.根据权利要求1所述的发动机摩擦扭矩计算方法，其特征在于，所述标定发动机的不同转速和水温对应的进气压力修正因子和排气压力修正因子，包括：

确定标定条件；所述标定条件包括发动机的转速n、水温T、进气压力P₁和排气压力P₂；

在所述标定条件下时，记录发动机的内燃机燃烧过程中，其气缸的压力P与容积V之间的变化关系；

根据所述压力P与容积V之间的变化关系，计算所述标定条件下发动机的进气功和排气功；

根据所述进气功、排气功及气缸工作体积，计算进气平均压力P_m1和排气平均压力P_m2；

将所述进气平均压力P_m1和进气压力P₁之比，作为与所述转速n和水温T对应的进气压力修正因子fac₁；

将所述排气平均压力P_m2和排气压力P₂之比，作为与所述转速n和水温T对应的排气压力修正因子fac₂。

3.根据权利要求2所述的发动机摩擦扭矩计算方法，其特征在于，所述记录气缸的压力P与容积V之间的变化关系，包括：

利用燃烧分析仪记录气缸的压力P与容积V之间的变化关系。

4.根据权利要求2或3所述的发动机摩擦扭矩计算方法，其特征在于，所述根据所述进气功、排气功及气缸工作体积，计算进气平均压力P_m1和排气平均压力P_m2，包括：

计算所述进气功与气缸工作体积之比，并将其作为所述进气平均压力P_m1；

计算所述排气功与气缸工作体积之比，并将其作为所述排气平均压力P_m2。

5.根据权利要求1所述的发动机摩擦扭矩计算方法，其特征在于，所述标定发动机的不同转速和水温对应的运动摩擦扭矩，包括：

确定标定条件；所述标定条件包括发动机的转速n、水温T、进气压力P₁和排气压力P₂；

在所述标定条件下进行发动机倒拖测试，得到所述标定条件对应的摩擦扭矩trq；

根据所述第一标定关系确定所述转速n和水温T对应的进气压力修正因子fac₁和排气压力修正因子fac₂；

根据所述进气压力修正因子fac₁、排气压力修正因子fac₂、进气压力P₁和排气压力P₂，计算所述转速n和水温T对应的换气损失扭矩trq₂；

将所述摩擦扭矩trq与换气损失扭矩trq₂之差，作为所述转速n和水温T对应的运动摩擦扭矩trq₁。

6.根据权利要求1所述的发动机摩擦扭矩计算方法，其特征在于，所述根据所述当前进气压力修正因子、当前排气压力修正因子、当前进气压力和当前排气压力，计算当前换气损失扭矩，包括根据如下公式计算所述当前换气损失扭矩trq₂’：

其中，fac₁’为当前进气压力修正因子，fac₂’为当前排气压力修正因子；

P₁’为当前进气压力，P₂’为当前排气压力；

PI为圆周率，V_s为气缸工作体积；

N为发动机系数，当发动机为四冲程发动机时，N=2，当发动机为二冲程发动机时，N=1。

7.一种发动机摩擦扭矩计算装置，其特征在于，包括标定单元和控制计算单元；

所述标定单元包括：

第一标定单元，用于标定发动机的不同转速和水温对应的进气压力修正因子和排气压力修正因子，并保存为第一标定关系；

第二标定单元，用于根据所述第一标定关系，标定发动机的不同转速和水温对应的运动摩擦扭矩，并保存为第二标定关系；

所述控制计算单元包括：

检测单元，用于检测发动机的当前转速、当前水温、当前进气压力和当前排气压力；

修正单元，用于根据所述第一标定关系，确定所述当前转速和当前水温对应的当前进气压力修正因子和当前排气压力修正因子；

第一计算单元，用于根据所述当前进气压力修正因子、当前排气压力修正因子、当前进气压力和当前排气压力，计算当前换气损失扭矩；

第二计算单元，用于根据所述第二标定关系，确定所述当前转速和当前水温对应的当前运动摩擦扭矩；

第三计算单元，用于计算所述当前换气损失扭矩与当前运动摩擦扭矩之和，并作为发动机的当前摩擦扭矩。

8.根据权利要求7所述的发动机摩擦扭矩计算装置，其特征在于，所述第一标定单元包括：

第一标定条件确定单元，用于确定并存储标定条件；所述标定条件包括发动机的转速n、水温T、进气压力P₁和排气压力P₂；

燃烧分析单元，用于在所述标定条件下时，记录发动机的内燃机燃烧过程中、其气缸的压力P与容积V之间的变化关系；

换气功计算单元，用于根据所述压力P与容积V之间的变化关系，计算所述标定条件下发动机的进气功和排气功；

换气平均压力计算单元，用于根据所述进气功、排气功及气缸工作体积，计算进气平均压力P_m1和排气平均压力P_m2；

进气标定单元，用于将所述进气平均压力P_m1和进气压力P₁之比，作为与所述转速n和水温T对应的进气压力修正因子fac₁；

排气标定单元，用于将所述排气平均压力P_m2和排气压力P₂之比，作为与所述转速n和水温T对应的排气压力修正因子fac₂。

9.根据权利要求7所述的发动机摩擦扭矩计算装置，其特征在于，所述第二标定单元包括：

第二标定条件确定单元，用于确定标定条件；所述标定条件包括发动机的转速n、水温T、进气压力P₁和排气压力P₂；

倒拖测试单元，用于在所述标定条件下进行发动机倒拖测试，得到所述标定条件对应的摩擦扭矩trq；

换气损失计算单元，用于根据所述第一标定关系确定所述转速n和水温T对应的进气压力修正因子fac₁和排气压力修正因子fac₂，并根据所述进气压力修正因子fac₁、排气压力修正因子fac₂、进气压力P₁和排气压力P₂，计算所述转速n和水温T对应的换气损失扭矩trq₂；

运动摩擦扭矩标定单元，用于将所述摩擦扭矩trq与换气损失扭矩trq₂之差，作为所述转速n和水温T对应的运动摩擦扭矩trq₁。

10.根据权利要求7所述的发动机摩擦扭矩计算装置，其特征在于，所述第一计算单元根据如下公式计算所述当前换气损失扭矩trq₂’：

其中，fac₁’为当前进气压力修正因子，fac₂’为当前排气压力修正因子；

P₁’为当前进气压力，P₂’为当前排气压力；

PI为圆周率，V_s为气缸工作体积；

N为发动机系数，当发动机为四冲程发动机时，N=2，当发动机为二冲程发动机时，N=1。

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