CN105863860A

CN105863860A - 发动机进气压力估计方法

Info

Publication number: CN105863860A
Application number: CN201610216769.6A
Authority: CN
Inventors: 杨雪珠; 华东旭; 李军; 祝浩; 王超; 张俊杰; 曹包华; 张贵铭
Original assignee: FAW Group Corp
Current assignee: FAW Group Corp
Priority date: 2016-05-12
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2016-08-17

Abstract

本发明涉及一种发动机进气压力估计方法，当进气压力传感器故障时，发动机电控系统可以使用此方法计算出的进气压力值继续正常工作，从而避免了进入影响发动机正常工作的“故障保护”模式，从而提高了车辆的鲁棒性和安全性。该方法包含了激活条件判断、初值P_MAP0设定、迭代运算三部分组成。其中迭代运算部分，通过对进气管为对象建立数学模型，根据进入进气管的空气流量M_In和流出进气管的空气流量M_Out，以P_MAP0为初始值，迭代计算出进气压力P_MAP。

Description

发动机进气压力估计方法

技术领域

本发明属于汽车电子软件开发技术领域，具体涉及一种发动机进气压力估计方法。

背景技术

对于量调节发动机控制，一般是根据进气量的多少和目标空燃比来计算燃油量的，进气压力是计算发动机进气量最有直接有效的方法。目前普遍采用安装在进气歧管的压力传感器采集得到进气压力，但是，当进气压力传感器出现故障时，发动机电控系统无法计算空气流量这一基本变量，进而无法正确控制喷油和点火。所以当此故障出现时，一般发动机会进入故障保护运行模式或停机，这严重影响了车辆的驾驶性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于设计一种发动机进气压力估计方法，当进气压力传感器故障时，发动机电控系统可以使用此方法计算出的进气压力值继续正常工作，从而避免了进入影响发动机正常工作的“故障保护”模式，从而提高了车辆的鲁棒性和安全性。

本发明的技术方案是这样实现的：以节气门与发动机进气门之间的容积定义为进气管，对进气管为对象建立数学模型，根据进入进气管的空气流量M_In和流出进气管的空气流量M_Out，通过迭代的方式计算出进气压力P_MAP，计算过程如下：

(1)、激活条件判断：

当系统识别到进气压力传感器的故障时，并且节气门阀体无故障条件下，激活此进气压力估计方法；

(2)、进气压力P_MAP的初始值P_MAP0的设定：

情况一：当车辆驾驶时，以进气压力传感器故障前的传感器最后时刻采集值为进气压力的初始值P_MAP0；

情况二：当车辆静止时，进气压力传感器处于故障，则大气压力值作为进气压力的初始值P_MAP0；

(3)、流出进气管的空气流量M_Out计算：

根据M_Out与P_MAP之间的线性关系计算，即M_Out＝k×P_MAP+b，其中，k、b分别是线性关系中的斜率参数和偏移参数，以发动机转速为输入的表格标定得出；

算法激活后，M_Out的首次计算应用P_MAP的初始值P_MAP0。

(4)、进入发动机进气管的空气流量M_In的计算:

根据节气门流量特性原理，基于当前节气门开度、计算出进入发动机进气管的空气流量M_In:

根据节气门流量特性原理，基于当前节气门开度、计算出进入发动机进气管的空气流量M_In；

M_{I n} = A_{t} \frac{p_{a}}{\sqrt{{RT}_{a}}} Ψ (p_{m}, P_{a}, k)

当时：

ψ (p_{m}, p_{a}, k) = \sqrt{\frac{2 k}{k - 1} [{(\frac{p_{m}}{p_{a}})}^{2 / k} - {(\frac{p_{m}}{p_{a}})}^{(k + 1) / k}]}

其它情况下：

式中：；k为绝热指数，k＝1.4；p_a为节气门上游压力；T_a为节气门前温度；p_m为节气门下游压力；A_t为节气门处有效流通截面面积，具体只和节气门开度有关；R为空气的气体常数；

(5)、进气压力P_MAP的计算：

流经节气门进入发动机进气管的空气流量M_In，与从流出进气管的空气流量M_Out的差值进行积分，经过量纲转化后，得到估计的进气压力P_MAP；计算原理如下：

P_MAP＝∫(M_In-M_Out)×Fac×T_In×P₀

其中，T_In是进气管温度(开氏温度)，P₀为标准状态下的压力，Fac是与发动机结构有关的参数，具体与发动机转速、发动机排量、进气管容积、标准状态下温度相关的常数，具体如下公式所示：

其中T₀为标准温度273K；

(6)、下一时刻P_MAP的计算：根据上一时刻的P_MAP，不断迭代步骤(3)、(4)、(5)，通过此方法可估计出任一时刻的进气压力P_MAP；

本发明的积极效果是可以在包含瞬态工况下估计出进气压力，作为当进气压力传感器故障时的替代方案，并具有同样的控制效果。

附图说明

图1为本发明的发动机进气压力估计方法的结构原理图；

图2为本发明的发动机进气压力估计方法的流程图。

具体实施方式

以节气门与发动机进气门之间的容积定义为进气管，对进气管为对象建立数学模型，下面结合流程图对本发明做进一步的描述，根据进入进气管的空气流量M_In和流出进气管的空气流量M_Out，通过迭代的方式计算出进气压力P_MAP，计算过程如下：

(1)激活条件判断：当系统识别到进气压力传感器的故障时，并且节气门阀体无故障条件下，激活此进气压力估计方法；

(2)、进气压力P_MAP的初始值P_MAP0的设定：

T₀时刻，进气压力P_MAP的计算：

P_MAP初始值P_MAP0的设定：当车辆静止时，进气压力传感器处于故障，则大气压力值作为进气压力的初始值P_MAP0；

(3)、流出进气管的空气流量M_Out计算：

T₁时刻，进气压力P_MAP的计算：

通过M_Out1＝k×P_MAP0+b公式，计算得出T₁时刻的流出进气管的空气流量M_Out1；

(4)、进入发动机进气管的空气流量M_In的计算：

根据节气门流量特性原理，基于T₁节气门开度、计算出进入发动机进气管的空气流量M_In1；

(5)、进气压力P_MAP的计算：

根据下列公式，计算出T₁时刻的进气压力P_MAP1：

P_{MAP 1}＝∫(M_{In 1}-M_{Out 1})×Fac×T_In×P₀

T₂时刻，进气压力P_MAP的计算。

通过M_Out2＝k×P_MAP1+b公式，计算得出T₂时刻的流出进气管的空气流量M_Out2；

根据节气门流量特性原理，基于T₂节气门开度、计算出进入发动机进气管

的空气流量M_In2；

根据下列公式，计算出T₂时刻的进气压力P_MAP2：

P_{MAP 2}＝∫(M_{In 2}-M_{Out 2})×Fac×T_In×P₀

T₃时刻，进气压力P_MAP的计算。

通过M_Out3＝k×P_MAP2+b公式，计算得出T₃时刻的流出进气管的空气流量M_Out3；

根据节气门流量特性原理，基于T₃节气门开度、计算出进入发动机进气管的空气流量M_In3；

根据下列公式，计算出T₃时刻的进气压力P_MAP3：

P_{MAP 3}＝∫(M_{In 3}-M_{Out 3})×Fac×T_In×P₀

不断重复上述计算步骤，计算T_n时刻，进气压力P_MAP。

通过M_Out(n)＝k×P_MAP(n-1)+b公式，计算得出T₃时刻的流出进气管的空气流量M_Out(n)；

根据节气门流量特性原理，基于T_(n)节气门开度、计算出进入发动机进气管的空气流量M_In(n)；

根据下列公式，计算出T_(n)时刻的进气压力P_MAP(n)：

P_MAP(n)＝∫(M_In(n)-M_Out(n))×Fac×T_In×P₀。

Claims

1.发动机进气压力估计方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)、激活条件判断：

(2)、进气压力P_MAP的初始值P_MAP0的设定：

(3)、流出进气管的空气流量M_Out计算：

算法激活后，M_Out的首次计算应用P_MAP的初始值P_MAP0；

(4)、进入发动机进气管的空气流量M_In的计算:

M_{I n} = A_{t} \frac{p_{a}}{\sqrt{{RT}_{a}}} Ψ (p_{m}, P_{a}, k)

当时：

ψ (p_{m}, p_{a}, k) = \sqrt{\frac{2 k}{k - 1} [{(\frac{p_{m}}{p_{a}})}^{2 / k} - {(\frac{p_{m}}{p_{a}})}^{(k + 1) / k}]}

其它情况下：

ψ (p_{m}, p_{a}, k) = \sqrt{k {(\frac{2}{k + 1})}^{(k + 1) / (k - 1)}}

(5)、进气压力P_MAP的计算：

P_MAP＝∫(M_In-M_Out)×Fac×T_In×P₀

其中T₀为标准温度273K；

(6)、下一时刻P_MAP的计算：根据上一时刻的P_MAP，不断迭代步骤(3)、(4)(5)，通过此方法可估计出任一时刻的进气压力P_MAP。