CN106194470B - 一种发动机喷射提前角的修正方法及修正装置 - Google Patents

一种发动机喷射提前角的修正方法及修正装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种发动机喷射角度的修正方法及装置，在发动机正常运行时，且第N‑1次喷射产生的角加速度的绝对值大于预设角加速度时；获取基础喷射角度以及第N‑1次喷射的转动惯量；根据第N次喷射的扭矩增量及第N‑1次喷射的转动惯量，计算第N次喷射产生的理论角加速度；基于理论角加速度、预存的角加速度与修正角度的对应关系，确定第N次喷射对应的修正角度；将第N次喷射对应的修正角度叠加到基础喷射角度中。即通过计算第N‑1次喷射对应的转动惯量，基于第N次喷射的扭矩增量，计算第N次喷射产生的角加速度，再查表得到第N次喷射产生的角加速度对应的修正角度，对基础喷射角度进行修正，使得喷射角度更加准确，改善燃料的燃烧情况。

Description

一种发动机喷射提前角的修正方法及修正装置
技术领域
本发明涉及发动机控制领域，特别涉及一种发动机喷射提前角的修正方法及修正装置。
背景技术
现有的发动机的喷射(或点火)角度计算，一般为稳态情况下进行计算的。且当喷射相位采集信号盘的齿数较多时，喷射提前角的计算相对较准确。比如：曲轴相位常采用60-2齿的信号盘，每个信号齿对应的角度为：360°/60＝6°，ECU(Electric Control Unit，电控单元)依据曲轴信号把6°的角度进行均分，转化为喷射时刻进行喷射。此时由于喷射燃料燃烧做功引起的角加速度变化对实际喷射提前角影响不太大。
但当喷射相位采集信号盘齿数较少时，喷射提前角的计算相对较粗略。比如：当高精度曲轴相位损坏后，常采用凸轮轴信号计算喷射提前角。如6缸发动机常见的凸轮轴信号为6+1齿(其中，+1齿为1缸信号标志齿)，每个信号齿对应的角度为：360°/6＝60°，则在此种情况下，由于喷射燃料燃烧做功引起的角加速度变化对实际喷射提前角影响很大，偏离目标喷射提前角，导致喷射提前角不准确，使得燃料燃烧恶化。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种发动机喷射提前角的修正方法，以解决现有技术中喷射燃料燃烧做功引起的角加速度变化对喷射提前角影响，导致喷射提前角不准确，造成燃料燃烧恶化的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种发动机喷射提前角修正方法，当所述发动机运行在正常运行状态时，所述修正方法包括：
判断第N-1次喷射产生的角加速度的绝对值是否大于预设角加速度，N为大于2的正整数；
若是，则获取基础喷射提前角、所述第N-1次喷射的实际扭矩；
根据所述第N-1次喷射的实际扭矩与所述第N-1次喷射产生的角加速度计算得到第N-1次喷射的转动惯量；
根据第N次喷射的扭矩增量及所述第N-1次喷射的转动惯量，计算第N次喷射产生的理论角加速度；
基于所述理论角加速度，以及预存的角加速度与修正角度的对应关系，确定第N次喷射对应的修正角度；
将所述第N次喷射对应的修正角度叠加到所述基础喷射提前角中，得到第N+1次喷射对应的喷射提前角。
优选地，在所述判断第N-1次喷射产生的角加速度的绝对值是否大于预设角加速度的步骤之前，还包括：
测量得到第N-1次喷射产生的角加速度。
优选地，所述根据所述第N-1次喷射的实际扭矩与第N-1次喷射产生的角加速度计算得到第N-1次喷射的转动惯量的具体过程为：
获取所述发动机的第N-2次喷射的实际扭矩；
根据所述第N-1次喷射的实际扭矩和所述发动机的第N-2次喷射的实际扭矩，并计算得到第N-1次喷射的扭矩增量；
根据所述第N-1次喷射的扭矩增量以及所述第N-1次喷射产生的角加速度，计算得到所述第N-1次喷射的转动惯量。
优选地，所述基于所述理论角加速度，以及预存的角加速度与修正角度的对应关系，确定第N次喷射对应的修正角度的具体过程为：
根据所述理论角加速度，通过查表方式遍历所述预存的角加速度与修正角度的对应关系，得到理论修正角度；
将所述理论修正角度与所述修正角度的最大值和最小值进行比较；
若所述理论修正角度位于所述最大值和所述最小值之间，则将所述理论修正角度作为第N次喷射对应的修正角度；
若所述理论修正角度小于所述最小值，则将所述最小值作为第N次喷射对应的修正角度；
若所述理论修正角度大于所述最大值，则将所述最大值作为第N次喷射对应的修正角度。
本发明还提供一种发动机喷射提前角修正装置，包括：
判断模块，用于判断第N-1次喷射产生的角加速度的绝对值是否大于预设角加速度，N为大于2的正整数；
获取模块，用于获取基础喷射提前角、所述第N-1次喷射的实际扭矩；
第一计算模块，用于根据所述第N-1次喷射的实际扭矩与所述第N-1次喷射产生的角加速度计算得到第N-1次喷射的转动惯量；
第二计算模块，用于根据第N次喷射的扭矩增量及所述第N-1次喷射的转动惯量，计算第N次喷射产生的理论角加速度；
查表确定模块，用于基于所述理论角加速度，以及预存的角加速度与修正角度的对应关系，确定第N次喷射对应的修正角度；
修正模块，用于将所述第N次喷射对应的修正角度叠加到所述基础喷射提前角中，得到第N+1次喷射对应的喷射提前角。
优选地，所述发动机喷射提前角修正装置还包括：
测量模块，用于测量得到第N-1次喷射产生的角加速度。
优选地，所述查表确定模块包括：
查表模块，用于通过查表方式遍历所述预存的角加速度与修正角度的对应关系，得到理论修正角度；
比较模块，用于将所述理论修正角度与所述修正角度的最大值和最小值进行比较；
确定模块，用于基于所述比较模块输出的结果，确定第N次喷射对应的修正角度。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的发动机喷射提前角的修正方法，在发动机正常运行时，判断第N-1次喷射产生的角加速度的绝对值是否大于预设角加速度；若是，则获取基础喷射提前角以及第N-1次喷射的转动惯量；根据第N次喷射的扭矩增量及所述第N-1次喷射的转动惯量，计算第N次喷射产生的理论角加速度；基于所述理论角加速度，以及预存的角加速度与修正角度的对应关系，确定第N次喷射对应的修正角度；将所述第N次喷射对应的修正角度叠加到所述基础喷射提前角中，得到第N+1次喷射对应的喷射提前角。
即本发明提供的发动机喷射提前角修正方法通过计算得到第N-1次喷射对应的转动惯量，基于第N次喷射的扭矩增量，计算得到第N次喷射产生的角加速度，再查表得到第N次喷射产生的角加速度对应的修正角度，将修正角度叠加到基础喷射提前角中，作为第N+1次喷射提前角，从而使得喷射提前角更加准确，改善燃料的燃烧情况。
进一步地，本发明还对应提供一种发动机喷射提前角修正装置，用于执行所述发动机喷射提前角修正方法，使得所述发动机的喷射提前角更加准确，进而改善燃料的燃烧情况、降低噪声和油耗量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的发动机喷射提前角修正方法流程图；
图2为本发明实施例提供的发动机喷射提前角修正装置结构示意图；
图3为本发明实施例提供的发动机喷射提前角修正装置结构中查表确定模块示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
相关术语解释：
ECU：Electric Control Unit电控单元
发动机运行状态：典型的电控发动机的主要运行状态分为Start、Normal、Afterrun三种状态。
本发明实施例提供的发动机喷射提前角修正方法，当所述发动机运行在正常运行状态时，所述修正方法，如图1所示，包括：
步骤S101：判断第N-1次喷射产生的角加速度的绝对值是否大于预设角加速度，N为大于2的正整数。
需要说明的是，在所述判断第N-1次喷射产生的角加速度的绝对值是否大于预设角加速度的步骤之前，还包括：测量得到第N-1次喷射产生的角加速度。本实施例中第N-1次喷射的在第N次喷射之前，可以直接通过控制器测量得到第N-1次喷射的角加速度。
所述预设角加速度为判断发动机是否脱离稳定运行状态的依据，所述稳定运行状态为发动机转速的变化量较小，且燃料喷射量的变化量较小，同时角加速度较小的情况，如△转速绝对值＜5％，△喷射量绝对值＜5％，角加速度绝对值＜0.05rad/s2。以上条件只是本实施例中为说明发动机稳定运行状态的举例，并不代表本实施例中对发动机转速、喷射量以及角加速度的限定。针对不同的发动机，其稳定运行状态的各个参数值可以设定为不同值，本实施例中不再进行说明。
若是，则进入步骤S102：获取基础喷射提前角、第N-1次喷射的实际扭矩；
即当所述第N-1次喷射产生的角加速度的绝对值大于预设角加速度时，发动机脱离稳定运行状态，发动机转速突然增加等情况出现时，获取基础喷射提前角以及第N-1次喷射的实际扭矩。
需要说明的是，所述基础喷射提前角为发动机喷射提前角的一个相对稳定的值，主要受控制器控制，本实施例中获取基础喷射提前角由控制器提供。所述第N-1次喷射的实际扭矩通过喷射量计算得到。
步骤S103：根据所述第N-1次喷射的实际扭矩与第N-1次喷射产生的角加速度计算得到第N-1次喷射的转动惯量。
计算得到第N-1次喷射的转动惯量的具体过程为：
获取所述发动机的第N-2次喷射的实际扭矩；根据所述第N-1次喷射的实际扭矩和所述发动机的第N-2次喷射的实际扭矩，并计算得到第N-1次喷射的扭矩增量；根据所述第N-1次喷射的扭矩增量以及所述第N-1次喷射产生的角加速度，计算得到所述第N-1次喷射的转动惯量。
其具体计算过程如下：
计算得到第N-1次喷射的扭矩增量：△TrqN-1＝TrqN-1-TrqN-2；
首次进入该过程时，TrqN-2初始化为Trqbase。
其中：△TrqN-1为第N-1次喷射的扭矩增加值；TrqN-1为第N-1次喷射的实际扭矩值；TrqN-2为第N-2次喷射的实际扭矩值；TrqBase为发动机的基础扭矩。
依据公式：△Trq1＝M1*ω1；
计算得到第N-1次喷射的转动惯量到：MN-1＝△TrqN-1/ωN-1
其中：MN-1为第N-1次喷射的转动惯量；ωN-1为第N-1次喷射产生的角加速度。
需要说明的是，所述基础扭矩的获取需要在发动机运行在稳定运行状态下进行记录，以便保证基础扭矩的准确性。
本实施例中还可以采用燃料喷射量与基础扭矩、发动机转速之间存在的关系，用燃料喷射量代替基础扭矩，进行转动惯量的计算，燃料喷射量与基础扭矩的替换关系，本领域技术人员容易想到，本实施例中对此不做详述。
步骤S104：根据第N次喷射的扭矩增量及所述第N-1次喷射的转动惯量，计算第N次喷射产生的理论角加速度。
由于控制器还未采集到转速信号，无法测得第N次喷射产生的角加速度，所以第N次喷射产生的角加速度只能通过估算得到。其具体计算过程为：
计算得到第N次喷射的扭矩增量：△TrqN＝TrqN-TrqN-1
其中：△TrqN为第N次喷射的扭矩增加值；TrqN为第N次喷射的实际扭矩值；TrqN-1为第N-1次喷射的实际扭矩值。
依据公式：△TrqN＝MN-1*ωN
计算第N次喷射产生的理论角加速度ωN：ωN＝△TrqN/MN-1；
其中，MN-1为第N-1次喷射的转动惯量；ωN为第N次喷射的角加速度。
通过上述计算过程得知，本实施例中所述第N次喷射产生的理论角加速度依赖于第N-1次喷射的转动惯量，因此，每次计算所述理论角加速度时，均需要依据发动机运行状况，不断计算并同步更新发动机喷射的转动惯量。
步骤S105：基于所述理论角加速度，以及预存的角加速度与修正角度的对应关系，确定第N次喷射对应的修正角度。
需要说明的是，所述角加速度与修正角度的对应关系为预先建立的，通过多次实验获得不同的角加速度下对应的修正角度。在获得第N次喷射的理论角加速度后，通过查表获得第N次喷射对应的修正角度。需要说明的是，为了使得所述喷射提前角的修正在安全范围内，不至于修正过度，本实施例中所述修正角度还包括上下限定值，即具有最小值和最大值。当第N次喷射的理论角加速度对应的修正角度在所述角加速度与修正角度的对应关系中找不到时，判断为修正过度。
基于此，确定第N次喷射对应的修正角度的具体过程为：
根据所述理论角加速度，通过查表方式遍历所述预存的角加速度与修正角度的对应关系，得到理论修正角度。
将所述理论修正角度与所述修正角度的最大值和最小值进行比较。
若所述理论修正角度位于所述最大值和所述最小值之间，则将所述理论修正角度作为第N次喷射对应的修正角度。
若所述理论修正角度小于所述最小值，则将所述最小值作为第N次喷射对应的修正角度。
若所述理论修正角度大于所述最大值，则将所述最大值作为第N次喷射对应的修正角度。
步骤S106：将所述第N次喷射对应的修正角度叠加到所述基础喷射提前角中，得到第N+1次喷射对应的喷射提前角。
本实施例中，所述第N次喷射对应的修正角度通过步骤S105中获得，将所述第N次喷射对应的修正角度与基础喷射提前角叠加，作为第N+1次喷射对应的喷射提前角，从而使得第N+1次喷射提前角得到修正，更加准确，从而改善燃料的燃烧，减小发动机噪音，降低发动机的油耗量。
需要说明的是，如果经过步骤S101：判断第N-1次喷射产生的角加速度的绝对值是否大于预设角加速度后，若第N-1次喷射产生的角加速度的绝对值均大于预设角加速度，则所述修正方法一直持续，修正基础喷射提前角，使得喷射提前角较为准确，接近目标喷射提前角。
本实施例提供的发动机喷射提前角修正方法通过计算得到第N-1次喷射对应的转动惯量，基于第N次喷射的扭矩增量，计算得到第N次喷射产生的角加速度，再查表得到第N次喷射产生的角加速度对应的修正角度，将修正角度叠加到基础喷射提前角中，作为第N+1次喷射提前角，从而使得喷射提前角更加准确，改善燃料的燃烧情况。
进一步地，只要角加速度一直存在，且总大于预设角加速度，则上述步骤即可不断重复，实现喷射提前角的修正，从而保证瞬态时，实际喷射(或点火)角度与需求角度一致，进而改善燃料的燃烧情况、降低噪声和油耗量。
本发明实施例还提供一种发动机喷射提前角修正装置，如图2所示，包括：判断模块10，用于判断第N-1次喷射产生的角加速度的绝对值是否大于预设角加速度，N为大于2的正整数；获取模块20，用于获取基础喷射提前角、所述第N-1次喷射的实际扭矩；第一计算模块30，用于根据所述第N-1次喷射的实际扭矩与所述第N-1次喷射产生的角加速度计算得到第N-1次喷射的转动惯量；第二计算模块40，用于根据第N次喷射的扭矩增量及所述第N-1次喷射的转动惯量，计算第N次喷射产生的理论角加速度；查表确定模块50，用于基于所述理论角加速度，以及预存的角加速度与修正角度的对应关系，确定第N次喷射对应的修正角度；修正模块60，用于将所述第N次喷射对应的修正角度叠加到所述基础喷射提前角中，得到第N+1次喷射对应的喷射提前角。
需要说明的是，所述发动机喷射提前角修正装置，还包括：测量模块，用于测量得到第N-1次喷射产生的角加速度。所述测量模块将测量得到的第N-1次喷射产生的角加速度发送至判断模块10，用于判断发动机是否处于稳定运行状态。
如图3所示，本实施例中查表确定模块50包括：查表模块501，用于通过查表方式遍历所述预存的角加速度与修正角度的对应关系，得到理论修正角度；比较模块502，用于将所述理论修正角度与所述修正角度的最大值和最小值进行比较；确定模块503，用于基于所述比较模块输出的结果，确定第N次喷射对应的修正角度。
本实施例提供的发动机喷射提前角修正装置，用于执行所述发动机喷射提前角修正方法，使得所述发动机的喷射提前角更加准确，进而改善燃料的燃烧情况、降低噪声和油耗量。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种发动机喷射提前角修正方法，其特征在于，当所述发动机运行在正常运行状态时，所述修正方法包括：
判断第N-1次喷射产生的角加速度的绝对值是否大于预设角加速度，N为大于2的正整数；
若是，则获取基础喷射提前角、所述第N-1次喷射的实际扭矩；
根据所述第N-1次喷射的实际扭矩与所述第N-1次喷射产生的角加速度计算得到第N-1次喷射的转动惯量；
根据第N次喷射的扭矩增量及所述第N-1次喷射的转动惯量，计算第N次喷射产生的理论角加速度；
基于所述理论角加速度，以及预存的角加速度与修正角度的对应关系，确定第N次喷射对应的修正角度；
将所述第N次喷射对应的修正角度叠加到所述基础喷射提前角中，得到第N+1次喷射对应的喷射提前角。
2.根据权利要求1所述的发动机喷射提前角修正方法，其特征在于，在所述判断第N-1次喷射产生的角加速度的绝对值是否大于预设角加速度的步骤之前，还包括：
测量得到第N-1次喷射产生的角加速度。
3.根据权利要求2所述的发动机喷射提前角修正方法，其特征在于，所述根据所述第N-1次喷射的实际扭矩与第N-1次喷射产生的角加速度计算得到第N-1次喷射的转动惯量的具体过程为：
获取所述发动机的第N-2次喷射的实际扭矩；
根据所述第N-1次喷射的实际扭矩和所述发动机的第N-2次喷射的实际扭矩，并计算得到第N-1次喷射的扭矩增量；
根据所述第N-1次喷射的扭矩增量以及所述第N-1次喷射产生的角加速度，计算得到所述第N-1次喷射的转动惯量。
4.根据权利要求1所述的发动机喷射提前角修正方法，其特征在于，所述基于所述理论角加速度，以及预存的角加速度与修正角度的对应关系，确定第N次喷射对应的修正角度的具体过程为：
根据所述理论角加速度，通过查表方式遍历所述预存的角加速度与修正角度的对应关系，得到理论修正角度；
将所述理论修正角度与所述修正角度的最大值和最小值进行比较；
若所述理论修正角度位于所述最大值和所述最小值之间，则将所述理论修正角度作为第N次喷射对应的修正角度；
若所述理论修正角度小于所述最小值，则将所述最小值作为第N次喷射对应的修正角度；
若所述理论修正角度大于所述最大值，则将所述最大值作为第N次喷射对应的修正角度。
5.一种发动机喷射提前角修正装置，其特征在于，包括：
判断模块，用于判断第N-1次喷射产生的角加速度的绝对值是否大于预设角加速度，N为大于2的正整数；
获取模块，用于获取基础喷射提前角、所述第N-1次喷射的实际扭矩；
第一计算模块，用于根据所述第N-1次喷射的实际扭矩与所述第N-1次喷射产生的角加速度计算得到第N-1次喷射的转动惯量；
第二计算模块，用于根据第N次喷射的扭矩增量及所述第N-1次喷射的转动惯量，计算第N次喷射产生的理论角加速度；
查表确定模块，用于基于所述理论角加速度，以及预存的角加速度与修正角度的对应关系，确定第N次喷射对应的修正角度；
修正模块，用于将所述第N次喷射对应的修正角度叠加到所述基础喷射提前角中，得到第N+1次喷射对应的喷射提前角。
6.根据权利要求5所述的发动机喷射提前角修正装置，其特征在于，还包括：
测量模块，用于测量得到第N-1次喷射产生的角加速度。
7.根据权利要求5所述的发动机喷射提前角修正装置，其特征在于，所述查表确定模块包括：
查表模块，用于通过查表方式遍历所述预存的角加速度与修正角度的对应关系，得到理论修正角度；
比较模块，用于将所述理论修正角度与所述修正角度的最大值和最小值进行比较；
确定模块，用于基于所述比较模块输出的结果，确定第N次喷射对应的修正角度。
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