CN104653309B - 汽油掺氢发动机的标定方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种汽油掺氢发动机的标定方法，包括以下步骤：调整发动机的喷气脉宽，并获取对应的多个当量空燃比；获取与多个当量空燃比分别对应的最大扭矩的最小点火提前角MBT，并记录对应的发动机的多个比油耗；获取最优比油耗并记录最优比油耗对应的喷气脉宽以及在该喷气脉宽下的当量空燃比和点火提前角，并据此分别标定发动机在待标定转速和待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角。本发明实施例的汽油掺氢发动机的标定方法，能够使汽油掺氢发动机相对于同排量的汽油发动机的排放得到较大的改善，从而能够满足国家对机动车的排放要求，并且使发动机达到最佳的动力性和经济性。

Description

汽油掺氢发动机的标定方法和装置

技术领域

本发明涉及发动机标定方法领域，特别涉及一种汽油掺氢发动机的标定方法和装置。

背景技术

由于氢气具有淬熄距离短，火焰传播速度快、排放特性好、扩散能力强等特点，因此，将氢气与其他燃料按照一定比例混合而成的混合燃料作为发动机的燃料时，燃烧速度更高、燃料与空气的混合气更加均匀，并且能够更加完全地燃烧。目前，已经出现氢气-汽油双燃料发动机，在此类发动机的启动和怠速时，仅将氢作为发动机燃料；当进气压力增加时，保持向发动机加入氢燃料的质量不变，逐渐增加汽油的质量。上述氢气-汽油双燃料发动机在燃用氢气-汽油双燃料时，发动机的燃料消耗率可降低30%左右，并且当节气门全开时发动机在整个进气压力范围内都有较高的热效率。

但是，现阶段对氢气-汽油双燃料发动机进行的研究，只是通过简单的试验方法针对掺氢发动机的燃烧特性进行研究，以定性地分析氢气对汽油发动机的影响，并没有对汽油掺氢发动机进行过标定，难以使汽油掺氢发动机达到最佳的动力性和经济性。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种汽油掺氢发动机的标定方法，该方法可以精确标定发动机的各工况（转速、进气压力）条件下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角，从而改善发动机的动力性与经济性。

本发明的第二个目的在于提出一种汽油掺氢发动机的标定装置。

为达上述目的，根据本发明第一方面实施例提出了一种汽油掺氢发动机的标定方法，包括以下步骤：a、在发动机处于待标定转速和待标定进气压力的工作状态下，调整所述发动机的喷气脉宽，并获取与不同喷气脉宽分别对应的多个当量空燃比；b、获取与所述多个当量空燃比分别对应的多个最大扭矩的最小点火提前角MBT，并记录与所述多个MBT分别对应的所述发动机的多个比油耗；c、根据所述多个比油耗建立比油耗函数，并根据所述比油耗函数获取最优比油耗；d、记录所述最优比油耗对应的喷气脉宽以及与所述对应的喷气脉宽对应的当量空燃比和点火提前角，并将所述对应的喷气脉宽、所述对应的当量空燃比和点火提前角分别作为最优喷气脉宽、最优当量空燃比和最优点火提前角；以及e、根据所述最优喷气脉宽、所述最优当量空燃比和所述最优点火提前角分别标定所述发动机在所述待标定转速和所述待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角。

本发明实施例的汽油掺氢发动机的标定方法，通过在待标定转速和待标定进气压力的工作状态下调整发动机的喷气脉宽，以获取不同喷气脉宽分别对应的多个当量空燃比，并进一步获取对应的发动机的多个比油耗，从而根据上述多个比油耗获取最优比油耗，并获取最优比油耗及其对应的最优喷气脉宽、最优当量空燃比和最优点火提前角，以对喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角进行标定，能够使汽油掺氢发动机相对于同排量的汽油发动机的排放得到较大的改善，从而能够满足国家对机动车的排放要求，并且使发动机达到最佳的动力性和经济性，提升了用户体验。

本发明第二方面实施例提供了一种汽油掺氢发动机的标定装置，包括：第一调整模块，用于在发动机处于待标定转速和待标定进气压力的工作状态下，调整所述发动机的喷气脉宽；第一获取模块，用于获取与不同喷气脉宽分别对应的多个当量空燃比；第二获取模块，用于获取与所述多个当量空燃比分别对应的多个最大扭矩的最小点火提前角MBT，并记录与所述多个MBT分别对应的所述发动机的多个比油耗；第三获取模块，用于根据所述多个比油耗建立比油耗函数，并根据所述比油耗函数获取最优比油耗，以及记录所述最优比油耗对应的喷气脉宽以及与所述对应的喷气脉宽对应的当量空燃比和点火提前角，并将所述对应的喷气脉宽、所述对应的当量空燃比和点火提前角分别作为最优喷气脉宽、最优当量空燃比和最优点火提前角；以及标定模块，用于根据所述最优喷气脉宽、所述最优当量空燃比和所述最优点火提前角分别标定所述发动机在所述待标定转速和所述待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角。

本发明实施例的汽油掺氢发动机的标定装置，通过在待标定转速和待标定进气压力的工作状态下调整发动机的喷气脉宽，以获取不同喷气脉宽分别对应的多个当量空燃比，并进一步获取对应的发动机的多个比油耗，从而根据上述多个比油耗获取最优比油耗，并获取最优比油耗及其对应的最优喷气脉宽、最优当量空燃比和最优点火提前角，以对喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角进行标定，能够使汽油掺氢发动机相对于同排量的汽油发动机的排放得到较大的改善，从而能够满足国家对机动车的排放要求，并且使发动机达到最佳的动力性和经济性，提升了用户体验。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的汽油掺氢发动机的标定方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的调整汽油掺氢发动机的喷气脉宽方法的流程图；

图3为根据本发明另一个实施例的汽油掺氢发动机的标定方法的流程图；

图4为根据本发明一个实施例的汽油掺氢发动机的控制系统示意图；

图5为根据本发明一个实施例的汽油掺氢发动机的标定装置的结构示意图；

图6为根据本发明一个具体实施例的汽油掺氢发动机的标定装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图描述根据本发明实施例的汽油掺氢发动机的标定方法和标定装置。

应当理解，在本发明的实施例中，发动机中氢气的进入方式为缸内直喷式。

为使发动机达到最佳的动力性和经济性，本发明提出一种汽油掺氢发动机的标定方法。

图1为根据本发明一个实施例的汽油掺氢发动机的标定方法的流程图。

如图1所示，根据本发明实施例的汽油掺氢发动机的标定方法，包括以下步骤：

S101，在发动机处于待标定转速和待标定进气压力的工作状态下，调整发动机的喷气脉宽，并获取与不同喷气脉宽分别对应的多个当量空燃比。

在本发明的实施例中，在发动机处于待标定转速和待标定进气压力的工作状态下，通过测功机使待标定转速保持一定，通过调节节气门开度使待标定进气压力保持一定，然后调整发动机的喷气脉宽来进行标定。其中，当量空燃比为实际空燃比与理论空燃比的比值。

在本发明的一个实施例中，可通过如图2所示的方法调整发动机的喷气脉宽，该方法具体包括以下步骤：

S201，根据待标定转速获取最大喷气脉宽。

在本发明的一个实施例中，可根据待标定转速下的半圈周期获取最大喷气脉宽Q_max。首先，可根据以下公式计算出待标定转速下的半圈周期T：

T=（60/n/2）*1000，其中，n为待标定转速。

然后对半圈周期T向下取整得到最大喷气脉宽Q_max。举例来说，当n=1400rpm（revolutions per minute，每分钟转的圈数）时，半圈周期T=（60/1400/2）*1000=21.4ms（毫秒，时间单位），则最大喷气脉宽Q_max=21ms。

S202，按照预设步长从预设初始喷气脉宽开始增大发动机的喷气脉宽，直至喷气脉宽达到最大喷气脉宽。

具体地，预设初始喷气脉宽和预设步长可由用户或系统预先设定。举例来说：预设初始喷气脉宽Q₁为1ms，预设步长为0.5ms，则第二次喷气脉宽Q₂为1.5ms，第三次喷气脉宽Q₃为2ms，依此类推，直至最大喷气脉宽Q_max。其中，可通过电控单元控制喷气脉宽，按照预设步长进行变化。

S203，获取与不同喷气脉宽分别对应的多个当量空燃比。

在本发明的一个实施例中，对于每个喷气脉宽，可通过电控单元控制当量空燃比变化，并在当量空燃比在变化过程中通过当量空燃比分析仪同步分析过量空气系数，当过量空气系数满足预设要求时，记录电控单元的当前的当量空燃比。举例来说，当喷气脉宽Q₁为1ms时，通过电控单元控制当量空燃比，当空燃比分析仪显示的过量空气系数满足预设要求，即过量空气系数lambda=1时，记录当前的当量空燃比λ₁；当喷气脉宽Q₂为1.5ms时，通过电控单元控制当量空燃比，使空燃比分析仪显示的过量空气系数lambda=1，即满足预设要求，记录当前的当量空燃比λ₂；当喷气脉宽Q₃为2ms时，通过电控单元控制当量空燃比，使空燃比分析仪显示的过量空气系数lambda=1，即满足预设要求，记录当前的当量空燃比λ₃；依此类推，直至最大喷气脉宽Q_max时，记录当前的当量空燃比λ_max。

S102，获取与多个当量空燃比分别对应的多个最大扭矩的最小点火提前角MBT，并记录与多个MBT分别对应的发动机的多个比油耗。

在本发明的实施例中，在当量空燃比标定的基础上，通过电控单元控制点火提前角，使其接近最大扭矩的最小点火提前角MBT，并记录当前情况下的比油耗。举例来说，当量空燃比为λ₁时，通过电控单元控制点火提前角，使其接近最大扭矩的最小点火提前角MBT₁，获取当前的点火提前角S₁，并记录点火提前角S₁时的比油耗be₁；当量空燃比为λ₂时，通过电控单元控制点火提前角，使其接近最大扭矩的最小点火提前角MBT₂，获取当前的点火提前角S₂，并记录点火提前角S₂时的比油耗be₂；依此类推，直至当量空燃比为λ_max时，记录点火提前角S_max时的比油耗be_max。

S103，根据多个比油耗建立比油耗函数，并根据比油耗函数获取最优比油耗。

在本发明的实施例中，根据多个比油耗建立比油耗函数，根据比油耗函数分别获取每个比油耗对应的函数曲线的斜率，然后获取斜率中最小斜率，并将最小斜率对应的比油耗作为最优比油耗。

S104，记录最优比油耗对应的喷气脉宽以及该喷气脉宽对应的当量空燃比和点火提前角，并将该喷气脉宽及其对应的当量空燃比和点火提前角分别作为最优喷气脉宽、最优当量空燃比和最优点火提前角。

在本发明的实施例中，在获取在待标定转速和待标定进气压力下的发动机的最优比油耗之后，可记录最优比油耗对应的喷气脉宽、以及该喷气脉宽对应的最优点火提前角、最优当量空燃比，并将记录的最优比油耗对应的喷气脉宽以及该喷气脉宽对应的点火提前角、当量空燃比分别作为发动机在待标定转速和待标定进气压力下的最优喷气脉宽、最优当量空燃比和最优点火提前角。

S105，根据最优喷气脉宽、最优当量空燃比和最优点火提前角分别标定发动机在待标定转速和待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角。

本发明实施例的汽油掺氢发动机的标定方法，通过在待标定转速和待标定进气压力的工作状态下调整发动机的喷气脉宽，以获取不同喷气脉宽分别对应的多个当量空燃比，并进一步获取对应的发动机的多个比油耗，从而根据上述多个比油耗获取最优比油耗，并获取最优比油耗及其对应的最优喷气脉宽、最优当量空燃比和最优点火提前角，以对喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角进行标定，根据本发明实施例的标定方法，能够使汽油掺氢发动机相对于同排量的汽油发动机的排放得到较大的改善，从而能够满足国家对机动车的排放要求，并且使发动机达到最佳的动力性和经济性，提升了用户体验。

为了使发动机在任意可能的发动机转速和进气压力下能够达到动力性能和经济性能两方面的最佳结合，需要对在不同的发动机转速和进气压力下的发动机的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角进行标定，因此可通过调整发动机的待标定转速和待标定进气压力，并对每个待标定转速和待标定进气压力的组合状态下的发动机的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角进行标定。图3为根据本发明另一个实施例的汽油掺氢发动机的标定方法的流程图。如图3所示，根据本发明实施例的汽油掺氢发动机的标定方法，包括以下步骤：

S301，在发动机处于待标定转速和待标定进气压力的工作状态下，调整发动机的喷气脉宽，并获取与不同喷气脉宽分别对应的多个当量空燃比。

在本发明的实施例中，在发动机处于待标定转速和待标定进气压力的工作状态下，通过测功机使待标定转速保持一定，通过调节节气门开度使待标定进气压力保持一定，然后调整发动机的喷气脉宽来进行标定。

在本发明的一个实施例中，可通过如图2所示的方法调整发动机的喷气脉宽，该方法具体包括以下步骤：

S201，根据待标定转速获取最大喷气脉宽。

在本发明的一个实施例中，可根据待标定转速下的半圈周期获取最大喷气脉宽Q_max。首先，可根据以下公式计算出待标定转速下的半圈周期T：

T=（60/n/2）*1000，

其中，n为待标定转速。然后对半圈周期T向下取整得到最大喷气脉宽Q_max。举例来说，当n=1400rpm（revolutions per minute，每分钟转的圈数）时，半圈周期T=（60/1400/2）*1000=21.4ms（毫秒，时间单位），则最大喷气脉宽Q_max=21ms。

S202，按照预设步长从预设初始喷气脉宽开始增大发动机的喷气脉宽，直至喷气脉宽达到最大喷气脉宽。

具体地，预设初始喷气脉宽和预设步长可由用户或系统预先设定。举例来说：预设初始喷气脉宽Q₁为1ms，预设步长为0.5ms，则第二次喷气脉宽Q₂为1.5ms，第三次喷气脉宽Q₃为2ms，依此类推，直至最大喷气脉宽Q_max。其中，可通过电控单元控制喷气脉宽，按照预设步长进行变化。

S203，获取与不同喷气脉宽分别对应的多个当量空燃比。

在本发明的一个实施例中，对于每个喷气脉宽，可通过电控单元控制当量空燃比变化，并在当量空燃比在变化过程中通过当量空燃比分析仪同步分析过量空气系数，当过量空气系数满足预设要求时，记录电控单元的当前的当量空燃比。举例来说，当喷气脉宽Q₁为1ms时，通过电控单元控制当量空燃比，当空燃比分析仪显示的过量空气系数满足预设要求，即过量空气系数lambda=1时，记录当前的当量空燃比λ₁；当喷气脉宽Q₂为1.5ms时，通过电控单元控制当量空燃比，使空燃比分析仪显示的过量空气系数lambda=1，即满足预设要求，记录当前的当量空燃比λ₂；当喷气脉宽Q₃为2ms时，通过电控单元控制当量空燃比，使空燃比分析仪显示的过量空气系数lambda=1，即满足预设要求，记录当前的当量空燃比λ₃；依此类推，直至最大喷气脉宽Q_max时，记录当前的当量空燃比λ_max。

S302，获取与多个当量空燃比分别对应的多个最大扭矩的最小点火提前角MBT，并记录与多个MBT分别对应的发动机的多个比油耗。

在本发明的实施例中，在当量空燃比标定的基础上，通过电控单元控制点火提前角，使其接近最大扭矩的最小点火提前角MBT，并记录当前情况下的比油耗。举例来说，当量空燃比为λ₁时，通过电控单元控制点火提前角，使其接近最大扭矩的最小点火提前角MBT₁，获取当前的点火提前角S₁，并记录点火提前角S₁时的比油耗be₁；当量空燃比为λ₂时，通过电控单元控制点火提前角，使其接近最大扭矩的最小点火提前角MBT₂，获取当前的点火提前角S₂，并记录点火提前角S₂时的比油耗be₂；依此类推，直至当量空燃比为λ_max时，记录点火提前角S_max时的比油耗be_max。

S303，根据多个比油耗建立比油耗函数，并根据比油耗函数获取最优比油耗。

在本发明的实施例中，根据多个比油耗建立比油耗函数，根据比油耗函数分别获取每个比油耗对应的函数曲线的斜率，然后获取斜率中最小斜率，并将最小斜率对应的比油耗作为最优比油耗。

S304，记录最优比油耗对应的喷气脉宽以及该喷气脉宽对应的当量空燃比和点火提前角，并将该喷气脉宽及其对应的当量空燃比和点火提前角分别作为最优喷气脉宽、最优当量空燃比和最优点火提前角。

在本发明的实施例中，在获取在待标定转速和待标定进气压力下的发动机的最优比油耗之后，可记录最优比油耗对应的喷气脉宽、以及该喷气脉宽对应的最优点火提前角、最优当量空燃比，并将记录的最优比油耗对应的喷气脉宽以及该喷气脉宽对应的点火提前角、当量空燃比分别作为发动机在待标定转速和待标定进气压力下的最优喷气脉宽、最优当量空燃比和最优点火提前角。

S305，根据最优喷气脉宽、最优当量空燃比和最优点火提前角分别标定发动机在待标定转速和待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角。

S306，保持待标定转速不变，并按照第一预设规则调整待标定进气压力，以通过步骤S301-S305分别标定发动机在每个调整后的待标定进气压力和待标定转速下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角。

在本发明的实施例中，在对汽油掺氢发动机进行标定时，需要对不同的转速、不同的进气压力的情况下，分别进行标定。其中，第一预设规则可由用户或系统预先设定，本实施例中为5kpa（千帕，压力单位），即进气压力每增加5kpa标定一次。然后再通过步骤S301-S305分别标定发动机在每个调整后的待标定进气压力和待标定转速下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角。进气压力的调整范围为发动机中预设的范围，从预设的起始压力开始标定，根据第一预设规则不断调整，直到预设的最大进气压力，结束标定。

S307，按照第二预设规则调整待标定转速，以通过步骤S301-S305分别标定发动机在每个调整后的待标定转速和每个调整后的待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角。

在本发明的实施例中，在对汽油掺氢发动机进行标定时，需要对不同的转速、不同的进气压力的情况下，分别进行标定。其中，第二预设规则可由用户或系统预先设定，本实施例中为200rpm，即转速每增加200rpm标定一次。然后再通过步骤S301-S305分别标定发动机在每个调整后的待标定进气压力和待标定转速下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角。转速的调整范围为汽车转速表中显示的预设范围，从预设的起始转速开始标定，根据第二预设规则不断调整，直到预设的最大转速，结束标定。

如图4所示，为本发明一个实施例的汽油掺氢发动机的控制系统示意图，在本发明的实施例中，通过在不同的发动机转速和不同进气压力下对汽油掺氢发动机进行标定，可获取相对应的喷气脉宽MAP图、当量空燃比MAP图和点火提前角MAP图，将三个MAP图中的数据写入电控单元中，然后电控单元即可根据MAP图对发动机进行控制，根据发动机运转的工作状况，对发动机中的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角进行控制，以使整车达到最佳的经济性能和动力性能。其中，MAP图为三维坐标系下的平面图，以转速为x轴，进气压力为y轴，当以喷气脉宽为z轴时，为喷气脉宽MAP图，可根据喷气脉宽MAP图获取相应转速和进气压力下的最优喷气脉宽；当以当量空燃比为z轴时，为当量空燃比MAP图，可根据当量空燃比MAP图获取相应转速和进气压力下的最优当量空燃比；当以点火提前角为z轴时，为点火提前角MAP图，可根据点火提前角MAP图获取相应转速和进气压力下的最优点火提前角。

本发明实施例的汽油掺氢发动机的标定方法，通过调整待标定转速和待标定进气压力，并分别对发动机在每个待标定转速和待标定进气压力的工作状态下进行标定，从而能够对在所有发动机转速和所有进气压力下的发动机进行标定，以使汽油掺氢发动机相对于同排量的汽油发动机的排放得到较大的改善，从而能够满足国家对机动车的排放要求，并且使发动机达到最佳的动力性和经济性。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种汽油掺氢发动机的标定装置。

图5为根据本发明一个实施例的汽油掺氢发动机的标定装置的结构示意图。

如图5所示，根据本发明实施例的汽油掺氢发动机的标定装置，包括：第一调整模块100、第一获取模块200、第二获取模块300、第三获取模块400和标定模块500。

第一调整模块100用于在发动机处于待标定转速和待标定进气压力的工作状态下，调整发动机的喷气脉宽。

在本发明的实施例中，在发动机处于待标定转速和待标定进气压力的工作状态下，通过测功机使待标定转速保持一定，通过调节节气门开度使待标定进气压力保持一定，然后第一调整模块100调整发动机的喷气脉宽来进行标定。

第一获取模块200用于获取与不同喷气脉宽分别对应的多个当量空燃比。

具体地，第一获取模块200用于对于每个喷气脉宽，可通过电控单元控制当量空燃比变化，并在当量空燃比在变化过程中通过当量空燃比分析仪同步分析过量空气系数，当过量空气系数满足预设要求时，记录电控单元的当前的当量空燃比。举例来说，当喷气脉宽Q₁为1ms时，通过电控单元控制当量空燃比，当空燃比分析仪显示的过量空气系数满足预设要求，即过量空气系数lambda=1时，记录当前的当量空燃比λ₁；当喷气脉宽Q₂为1.5ms时，通过电控单元控制当量空燃比，使空燃比分析仪显示的过量空气系数lambda=1，即满足预设要求，记录当前的当量空燃比λ₂；当喷气脉宽Q₃为2ms时，通过电控单元控制当量空燃比，使空燃比分析仪显示的过量空气系数lambda=1，即满足预设要求，记录当前的当量空燃比λ₃；依此类推，直至最大喷气脉宽Q_max时，记录当前的当量空燃比λ_max。

第二获取模块300用于获取与多个当量空燃比分别对应的多个最大扭矩的最小点火提前角MBT，并记录与多个MBT分别对应的发动机的多个比油耗。

在本发明的实施例中，在当量空燃比标定的基础上，通过电控单元控制点火提前角，使其接近最大扭矩的最小点火提前角MBT，并记录当前情况下的比油耗。举例来说，当量空燃比为λ₁时，通过电控单元控制点火提前角，使其接近最大扭矩的最小点火提前角MBT₁，获取当前的点火提前角S₁，并记录点火提前角S₁时的比油耗be₁；当量空燃比为λ₂时，通过电控单元控制点火提前角，使其接近最大扭矩的最小点火提前角MBT₂，获取当前的点火提前角S₂，并记录点火提前角S₂时的比油耗be₂；依此类推，直至当量空燃比为λ_max时，记录点火提前角S_max时的比油耗be_max。

第三获取模块400用于根据多个比油耗建立比油耗函数，并根据比油耗函数获取最优比油耗，以及记录最优比油耗对应的喷气脉宽以及该喷气脉宽对应的当量空燃比和点火提前角，并将该喷气脉宽及其对应的当量空燃比和点火提前角分别作为最优喷气脉宽、最优当量空燃比和最优点火提前角。

在本发明的实施例中，根据多个比油耗建立比油耗函数，根据比油耗函数分别获取每个比油耗对应的函数曲线的斜率，然后获取斜率中最小斜率，并将最小斜率对应的比油耗作为最优比油耗。进而可记录最优比油耗对应的喷气脉宽、以及该喷气脉宽对应的最优点火提前角、最优当量空燃比，并将记录的最优比油耗对应的喷气脉宽以及该喷气脉宽对应的点火提前角、当量空燃比分别作为发动机在待标定转速和待标定进气压力下的最优喷气脉宽、最优当量空燃比和最优点火提前角

标定模块500用于根据最优喷气脉宽、最优当量空燃比和最优点火提前角分别标定发动机在待标定转速和待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角。

本发明实施例的汽油掺氢发动机的标定装置，通过在待标定转速和待标定进气压力的工作状态下调整发动机的喷气脉宽，以获取不同喷气脉宽分别对应的多个当量空燃比，并进一步获取对应的发动机的多个比油耗，从而根据上述多个比油耗获取最优比油耗，并获取最优比油耗及其对应的最优喷气脉宽、最优当量空燃比和最优点火提前角，以对喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角进行标定，根据本发明实施例的标定方法，能够使汽油掺氢发动机相对于同排量的汽油发动机的排放得到较大的改善，从而能够满足国家对机动车的排放要求，并且使发动机达到最佳的动力性和经济性。

图6为根据本发明一个具体实施例的汽油掺氢发动机的标定装置的结构示意图。

如图6所示，根据本发明实施例的汽油掺氢发动机的标定装置，包括：第一调整模块100、第一获取模块200、第二获取模块300、第三获取模块400、标定模块500和第二调整模块600。其中，第一调整模块100具体包括：获取单元110和调整单元120。第三获取模块400具体包括：第一获取单元410和第二获取单元420。

第二调整模块600用于保持待标定转速不变，并按照第一预设规则调整待标定进气压力，以对发动机在每个调整后的待标定进气压力和待标定转速下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角分别进行标定。

在本发明的实施例中，在对汽油掺氢发动机进行标定时，需要对不同的转速、不同的进气压力的情况下，分别进行标定。其中，第一预设规则可由用户或系统预先设定，本实施例中为5kpa（千帕，压力单位），即进气压力每增加5kpa标定一次。

在每个调整后的待标定气压下，第二调整模块600还用于按照第二预设规则调整待标定转速，以对发动机在每个调整后的待标定转速和每个调整后的待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角分别进行标定。

在本发明的实施例中，在对汽油掺氢发动机进行标定时，需要对不同的转速、不同的进气压力的情况下，分别进行标定。其中，第二预设规则可由用户或系统预先设定，本实施例中为200rpm，即转速每增加200rpm标定一次。

如图4所示，为本发明一个实施例的汽油掺氢发动机的控制系统示意图，在本发明的实施例中，通过在不同的发动机转速和不同进气压力下对汽油掺氢发动机进行标定，可获取相对应的喷气脉宽MAP图、当量空燃比MAP图和点火提前角MAP图，将三个MAP图中的数据写入电控单元中，然后电控单元即可根据MAP图对发动机进行控制，根据发动机运转的工作状况，对发动机中的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角进行控制，以使整车达到最佳的经济性能和动力性能。其中，MAP图为三维坐标系下的平面图，以转速为x轴，进气压力为y轴，当以喷气脉宽为z轴时，为喷气脉宽MAP图，可根据喷气脉宽MAP图获取相应转速和进气压力下的最优喷气脉宽；当以当量空燃比为z轴时，为当量空燃比MAP图，可根据当量空燃比MAP图获取相应转速和进气压力下的最优当量空燃比；当以点火提前角为z轴时，为点火提前角MAP图，可根据点火提前角MAP图获取相应转速和进气压力下的最优点火提前角。

获取单元110用于根据待标定转速获取最大喷气脉宽。

在本发明的一个实施例中，获取单元110可根据待标定转速下的半圈周期获取最大喷气脉宽Q_max。首先，可根据以下公式计算出待标定转速下的半圈周期T：

T=（60/n/2）*1000，

其中，n为待标定转速。然后对半圈周期T向下取整得到最大喷气脉宽Q_max。举例来说，当n=1400rpm（revolutions per minute，每分钟转的圈数）时，半圈周期T=（60/1400/2）*1000=21.4ms（毫秒，时间单位），则最大喷气脉宽Q_max=21ms。

调整单元120用于按照预设步长从预设初始喷气脉宽开始增大发动机的喷气脉宽，直至喷气脉宽达到最大喷气脉宽。

具体地，预设初始喷气脉宽和预设步长可由用户或系统预先设定。举例来说：预设初始喷气脉宽Q₁为1ms，预设步长为0.5ms，则第二次喷气脉宽Q₂为1.5ms，第三次喷气脉宽Q₃为2ms，依此类推，直至最大喷气脉宽Q_max。其中，可通过电控单元控制喷气脉宽，按照预设步长进行变化。

第一获取单元410用于根据比油耗函数分别获取每个比油耗对应的函数曲线的斜率。

第二获取单元420用于获取斜率中最小斜率，并将最小斜率对应的比油耗作为最优比油耗。

在本发明的实施例中，通过在不同的发动机转速和不同进气压力下对汽油掺氢发动机进行标定，可获取相对应的喷气脉宽MAP图、当量空燃比MAP图和点火提前角MAP图，将三个MAP图中的数据写入电控单元中，然后电控单元即可根据MAP图对发动机进行控制，根据发动机运转的工作状况，对发动机中的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角进行控制，以使整车达到最佳的经济性能和动力性能。其中，MAP图为三维坐标系下的平面图，以转速为x轴，进气压力为y轴，当以喷气脉宽为z轴时，可通过转速和进气压力获取喷气脉宽；当以当量空燃比为z轴时，可通过转速和进气压力获取当量空燃比；当以点火提前角为z轴时，可通过转速和进气压力获取点火提前角。

本发明实施例的汽油掺氢发动机的标定装置，通过调整待标定转速和待标定进气压力，并分别对发动机在每个待标定转速和待标定进气压力的工作状态下进行标定，从而能够对在所有发动机转速和所有进气压力下的发动机进行标定，以使汽油掺氢发动机相对于同排量的汽油发动机的排放得到较大的改善，从而能够满足国家对机动车的排放要求，并且使发动机达到最佳的动力性和经济性。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (14)

1.一种汽油掺氢发动机的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、在发动机处于待标定转速和待标定进气压力的工作状态下，调整所述发动机的喷气脉宽，并获取与不同喷气脉宽分别对应的多个当量空燃比；

b、获取与所述多个当量空燃比分别对应的多个最大扭矩的最小点火提前角MBT，并记录与所述多个MBT分别对应的所述发动机的多个比油耗；

c、根据所述多个比油耗建立比油耗函数，并根据所述比油耗函数获取最优比油耗；

d、记录所述最优比油耗对应的喷气脉宽以及与所述对应的喷气脉宽对应的当量空燃比和点火提前角，并将所述对应的喷气脉宽、所述对应的当量空燃比和点火提前角分别作为最优喷气脉宽、最优当量空燃比和最优点火提前角；以及

e、根据所述最优喷气脉宽、所述最优当量空燃比和所述最优点火提前角分别标定所述发动机在所述待标定转速和所述待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

保持所述待标定转速不变，并按照第一预设规则调整所述待标定进气压力，以通过所述步骤a-e分别标定所述发动机在每个调整后的待标定进气压力和所述待标定转速下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述每个调整后的待标定进气压力下，还包括：

按照第二预设规则调整所述待标定转速，以通过所述步骤a-e分别标定所述发动机在每个调整后的待标定转速和所述每个调整后的待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角。

4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述调整所述发动机的喷气脉宽具体包括：

根据所述待标定转速获取最大喷气脉宽；

按照预设步长从预设初始喷气脉宽开始增大所述发动机的喷气脉宽，直至所述喷气脉宽达到所述最大喷气脉宽。

5.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述获取不同喷气脉宽分别对应的多个当量空燃比具体包括：

对于每个喷气脉宽，通过电控单元控制当量空燃比变化，并在所述当量空燃比在变化过程中通过当量空燃比分析仪同步分析过量空气系数，当所述过量空气系数满足预设要求时，记录所述电控单元的当前的当量空燃比。

6.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据比油耗函数获取最优比油耗具体包括：

根据所述比油耗函数分别获取每个比油耗对应的函数曲线的斜率；以及

获取所述斜率中最小斜率，并将所述最小斜率对应的比油耗作为最优比油耗。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发动机中氢气的进入方式为缸内直喷式。

8.一种汽油掺氢发动机的标定装置，其特征在于，包括：

第一调整模块，用于在发动机处于待标定转速和待标定进气压力的工作状态下，调整所述发动机的喷气脉宽；

第一获取模块，用于获取与不同喷气脉宽分别对应的多个当量空燃比；

第二获取模块，用于获取与所述多个当量空燃比分别对应的多个最大扭矩的最小点火提前角MBT，并记录与所述多个MBT分别对应的所述发动机的多个比油耗；

第三获取模块，用于根据所述多个比油耗建立比油耗函数，并根据所述比油耗函数获取最优比油耗，以及记录所述最优比油耗对应的喷气脉宽以及与所述对应的喷气脉宽对应的当量空燃比和点火提前角，并将所述对应的喷气脉宽、所述对应的当量空燃比和点火提前角分别作为最优喷气脉宽、最优当量空燃比和最优点火提前角；以及

标定模块，用于根据所述最优喷气脉宽、所述最优当量空燃比和所述最优点火提前角分别标定所述发动机在所述待标定转速和所述待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：

第二调整模块，用于保持所述待标定转速不变，并按照第一预设规则调整所述待标定进气压力，以对所述发动机在每个调整后的待标定进气压力和所述待标定转速下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角分别进行标定。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，在所述每个调整后的待标定气压下，所述第二调整模块还用于按照第二预设规则调整所述待标定转速，以对所述发动机在每个调整后的待标定转速和所述每个调整后的待标定进气压力下的喷气脉宽、当量空燃比和点火提前角分别进行标定。

11.如权利要求8-10任一项所述的装置，其特征在于，所述第一调整模块具体包括：

获取单元，用于根据所述待标定转速获取最大喷气脉宽；

调整单元，用于按照预设步长从预设初始喷气脉宽开始增大所述发动机的喷气脉宽，直至所述喷气脉宽达到所述最大喷气脉宽。

12.如权利要求8-10任一项所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块具体用于对于每个喷气脉宽，通过电控单元控制当量空燃比变化，并在所述当量空燃比在变化过程中通过当量空燃比分析仪同步分析过量空气系数，当所述过量空气系数满足预设要求时，记录所述电控单元的当前的当量空燃比。

13.如权利要求8-10任一项所述的装置，其特征在于，所述第三获取模块具体包括：

第一获取单元，用于根据所述比油耗函数分别获取每个比油耗对应的函数曲线的斜率；以及

第二获取单元，用于获取所述斜率中最小斜率，并将所述最小斜率对应的比油耗作为最优比油耗。

14.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述发动机中氢气的进入方式为缸内直喷式。