CN106438069B - 一种稀燃天然气发动机扭矩估计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽车电子软件开发领域，公开了一种稀燃天然气发动机扭矩估计方法；步骤如下：1、确定当前转速和负荷下的理想点火角、理想λ和发动机理想扭矩；2、确定当前转速和负荷下的实际点火角效率；3、确定当前转速和负荷下的实际λ相对效率；4、确定当前转速和负荷下的发动机实际扭矩，将当前转速和负荷下的发动机理想扭矩、实际点火角效率和实际λ相对效率综合得到发动机实际扭矩，发动机实际扭矩＝发动机理想扭矩*实际点火角效率*实际λ相对效率；本发明引入了实际点火角效率和实际λ相对效率，能够更准确的计算出发动机实际扭矩，使与自动变速箱控制器、整车控制器传输的发动机实际扭矩更精确，最终大大的提高整车性能。

Description

一种稀燃天然气发动机扭矩估计方法
技术领域
本发明涉及一种稀燃天然气发动机扭矩估计方法，属于汽车电子软件开发领域。
背景技术
目前，由于天然气相比柴油和汽油具有明显的价格优势，并且天然气发动机的排放非常干净，在稀燃的情况下很容易达到国五排放要求，因此稀燃天然气发动机的应用越来越广泛。
对于稀燃天然气发动机，目前传统的发动机扭矩估计方法是在发动机台架上，标定出不同工况下的发动机实际扭矩，用于发动机控制和将发动机实际扭矩传输给自动变速箱控制器、整车控制器等。但这种扭矩估计方法有如下不足：
(1)实际点火角偏离基本设定值时，发动机实际扭矩会跟台架标定数据有很大偏差；
(2)实际λ偏离基本设定值时，发动机实际扭矩会跟台架标定数据有很大偏差；
(3)上面(1)、(2)中导致的发动机实际扭矩偏差，会对整车控制精度和车辆平顺性产生很大影响。特别是对于配有自动变速器或混合动力的车辆，整车控制器与发动机控制器是以扭矩为通信传输接口，对发动机控制精度要求很高，发动机实际扭矩偏差过大时，会导致整车控制器发送给发动机控制器的需求扭矩偏差过大，最终严重影响整车的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种扭矩估计方法，针对稀燃天然气发动机，能够在实际点火角和实际λ为非基本设定值的情况下，都能准确计算出发动机实际扭矩，作为发动机控制和整车控制的基础，提高整车控制水平。
本发明采用的技术方案是：将实际点火角和实际λ对发动机实际扭矩的影响抽象成为实际点火角效率和实际λ相对效率。用实际点火角效率和实际λ相对效率对理想点火角及理想λ条件下的发动机理想扭矩进行修正，即能在任意实际点火角及实际λ条件下精确计算出发动机实际扭矩。具体计算步骤如下：
1、当前转速和负荷下的理想点火角、理想λ和发动机理想扭矩确定步骤，根据当前的转速和负荷查找关系表得到当前转速和负荷下的理想点火角、理想λ和发动机理想扭矩，其中转速、负荷和理想点火角、理想λ、发动机理想扭矩的关系表通过发动机台架标定得到；
2、当前转速和负荷下的实际点火角效率确定步骤，在当前的转速和负荷下，根据理想点火角与实际点火角之差查找关系表得到当前转速和负荷下的实际点火角效率，其中理想点火角与实际点火角之差和实际点火角效率的关系表通过发动机台架标定得到；
3、当前转速和负荷下的实际λ相对效率确定步骤，在当前的转速和负荷下，实际λ相对效率为实际λ效率与理想λ效率的比值，其中λ和λ效率的关系表通过发动机台架标定得到；
4、当前转速和负荷下的发动机实际扭矩确定步骤，将当前转速和负荷下的发动机理想扭矩、实际点火角效率和实际λ相对效率综合得到发动机实际扭矩，公式如下：
发动机实际扭矩＝发动机理想扭矩*实际点火角效率*实际λ相对效率。
本发明与现有的技术相比，引入了实际点火角效率和实际λ相对效率，能够更准确的计算出发动机实际扭矩，从而使与自动变速箱控制器、整车控制器等传输的发动机实际扭矩更精确，最终大大的提高整车性能。
附图说明
图1为显示本发明一种稀燃天然气发动机扭矩估计方法的示例性实施方案的流程图。
具体实施方式
1、当前转速和负荷下的理想点火角、理想λ和发动机理想扭矩确定。进行台架标定试验，设定发动机转速范围为600rpm～2300rpm，设定发动机负荷范围为10％～100％。逐步调整发动机转速，间隔200rpm，调整发动机负荷，间隔10％，进行扫点实验，在每个转速、负荷点上，调整实际点火角和实际λ，使发动机输出的燃烧扭矩达到最大，此时的实际点火角、实际λ、发动机输出的燃烧扭矩为该转速、负荷点的理想点火角、理想λ和发动机理想扭矩，以此类推，最终得到输入为转速和负荷，输出分别为理想点火角、理想λ和发动机理想扭矩的三个关系表,见表1、表2和表3。根据这三个关系表得到当前转速和负荷下的理想点火角、理想λ和发动机理想扭矩。
表1 理想点火角与转速、负荷关系表
表1中第一个输入为转速，单位为转每分(rpm)，第二个输入为负荷，单位为百分比，表格中的值为对应的理想点火角，单位为度。
表2 理想λ与转速、负荷关系表
表2中第一个输入为转速，单位为转每分(rpm)，第二个输入为负荷，单位为百分比，表格中的值为对应的理想λ。
表3 发动机理想扭矩与转速、负荷关系表
表3中第一个输入为转速，单位为转每分(rpm)，第二个输入为负荷，单位为百分比，表格中的值为对应的发动机理想扭矩，单位是N.m。
2、当前转速和负荷下的实际点火角效率确定。进行台架标定实验，工况设置为扭矩点，比如发动机转速1400rpm，负荷100％，使实际λ和理想λ相同，调整实际点火角，测量每个实际点火角对应的发动机实际扭矩，再与当前工况的发动机理想扭矩做比值，得到实际点火角效率，以此类推，最终得到输入为实际点火角误差(理想点火角-实际点火角)，输出为实际点火角效率的关系表。根据这个关系表得到当前转速和负荷下的实际点火角效率。
表4 实际点火角效率与实际点火角误差的关系表
表4中输入为实际点火角误差，单位为度，输出为实际点火角效率，单位为百分比。
3、当前转速和负荷下的发动机实际扭矩确定。进行台架标定实验，工况设置为扭矩点，比如发动机转速1400rpm，负荷100％，使实际点火角和理想点火角相同，调整实际λ，测量每个实际λ对应的发动机实际扭矩，再与当前工况的发动机理想扭矩做比值，得到每个实际λ对应的λ效率，以此类推，最终得到输入为λ，输出为λ效率的关系表。在当前的转速和负荷下，实际λ相对效率为实际λ效率与理想λ效率的比值。
表5 λ效率与λ的关系表
λ 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.5 1.55 1.6
λ效率(％) 100 95 90 86 81 77 73 70 67 64 62 60 58
表5中输入为λ，输出为λ效率，单位为百分比。
4、当前转速和负荷下的发动机实际扭矩确定步骤，将当前转速和负荷下的发动机理想扭矩、实际点火角效率和实际λ相对效率综合得到发动机实际扭矩，公式如下：发动机实际扭矩＝发动机理想扭矩*实际点火角效率*实际λ相对效率。

Claims (1)

1.一种稀燃天然气发动机扭矩估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
当前转速和负荷下的理想点火角、理想λ和发动机理想扭矩确定步骤，根据当前的转速和负荷查找关系表得到当前转速和负荷下的理想点火角、理想λ和发动机理想扭矩，其中转速、负荷和理想点火角、理想λ、发动机理想扭矩的关系表通过发动机台架标定得到；
当前转速和负荷下的实际点火角效率确定步骤，在当前的转速和负荷下，根据理想点火角与实际点火角之差查找关系表得到当前转速和负荷下的实际点火角效率，其中理想点火角与实际点火角之差和实际点火角效率的关系表通过发动机台架标定得到；
当前转速和负荷下的实际λ相对效率确定步骤，在当前的转速和负荷下，实际λ相对效率为实际λ效率与理想λ效率的比值，其中λ和λ效率的关系表通过发动机台架标定得到；
当前转速和负荷下的发动机实际扭矩确定步骤，将当前转速和负荷下的发动机理想扭矩、实际点火角效率和实际λ相对效率综合得到发动机实际扭矩，公式如下：
发动机实际扭矩＝发动机理想扭矩*实际点火角效率*实际λ相对效率。
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