CN108319757B - 阿特金森发动机空燃比计算方法及系统 - Google Patents

阿特金森发动机空燃比计算方法及系统 Download PDF

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CN108319757B CN201711488661.3A CN201711488661A CN108319757B CN 108319757 B CN108319757 B CN 108319757B CN 201711488661 A CN201711488661 A CN 201711488661A CN 108319757 B CN108319757 B CN 108319757B
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Abstract

本发明提供了一种阿特金森发动机空燃比计算方法及系统,所述阿特金森发动机空燃比计算方法包括:对所述阿特金森发动机气缸的基本进气量进行计算;对所述阿特金森发动机气缸的缸内残余废气量进行计算;对所述阿特金森发动机进气歧管的进气回流量进行计算;根据所述基本进气量和所述缸内残余废气量,对所述阿特金森发动机气缸的基本燃油量进行计算;根据所述进气回流量,对所述阿特金森发动机气缸的燃油补偿量进行计算;根据所述基本燃油量和所述燃油补偿量,对所述阿特金森发动机气缸的喷油量信号进行计算,并对所述空燃比进行计算。

Description

阿特金森发动机空燃比计算方法及系统
技术领域
本发明涉及发动机技术领域,特别涉及一种阿特金森发动机空燃比计算方法及系统。
背景技术
早期的阿特金森(Atkinson)循环,通过一套复杂的曲柄连杆机构,使得发动机的膨胀冲程大于压缩冲程,提高发动机的热效率,但由于此套曲柄连杆结构较为复杂,使得生产制造和维护非常麻烦,因此没有得到推广应用。现代Atkinson循环发动机利用可变气门正时(Variable Valve Timing,VVT)技术,通过晚关进气门将进气冲程吸入气缸的部分气体在压缩冲程推回进气道,从而使得发动机的有效压缩冲程小于有效膨胀冲程,在不增加有效压缩比的情况下提高膨胀比,更大程度的将燃料燃烧后产生的热能转化为机械能,达到提高热效率的目的。此外,在相同的负荷条件下,相比奥拓(Otto)循环,Atkinson循环可以在部分负荷大幅降低泵气损失,从而提高发动机的燃油经济性。
虽然Atkinson循环发动机具有较高的燃油经济性,但其在低速低负荷工况下的动力性较差,无法满足发动机面工况的工作需求,因此在过去很长时间没有得到广泛的应用。近年来,随着发动机电控技术的不断进步,通过VVT和可变压缩比(Variable CompressionRatio,VCR)技术可以实现Otto循环和Atkinson循环的灵活切换,在部分负荷通过Atkinson循环实现高燃油经济性,在全负荷通过Otto循环保证发动机的功率输出;同时,随着混合动力汽车研究力度的逐步增加,可以通过混合动力系统的电动机弥补Atkinson循环发动机低速动力性不足的缺点,即在低速低负荷工况通过电动机驱动,在中高速工况发挥Atkinson循环高热效率的优势。随着节能减排要求的与日俱增,国内外的汽车厂家重新开始对Atkinson循环发动机进行了研究。
现代汽油发动机通过大幅晚关进气门来实现Atkinson循环,例如进气门晚关角可以推迟到110oCAABDC,因此给现有的发动机电控系统带来以下几个问题:1.进气门关闭相位推迟,使得进气冲程吸入缸内的气体发生回流,为了精确地控制空燃比,需要获得回流气体的流量;2.回流气体中包括了已经喷入气缸内的燃油,对于进气道喷射的发动机,回流气体全部为混合气;对于缸内直喷发动机,回流气体中包括了进气冲程喷入缸内的部分燃油;特别对于瞬态工况下,在工况切换前一循环回流到歧管中的混合气,在工况切换后下一循环被重新吸入气缸后,影响缸内的空燃比。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阿特金森发动机空燃比计算方法及系统,以解决现有的阿特金森发动机空燃比计算不准确的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供一种阿特金森发动机空燃比计算方法,所述阿特金森发动机空燃比计算方法包括:
对所述阿特金森发动机气缸的基本进气量进行计算;
对所述阿特金森发动机气缸的缸内残余废气量进行计算;
对所述阿特金森发动机进气歧管的进气回流量进行计算;
根据所述基本进气量和所述缸内残余废气量,对所述阿特金森发动机气缸的基本燃油量进行计算;
根据所述进气回流量,对所述阿特金森发动机气缸的燃油补偿量进行计算;
根据所述基本燃油量和所述燃油补偿量,对所述阿特金森发动机气缸的喷油量信号进行计算,并对所述空燃比进行计算。
可选的,在所述的阿特金森发动机空燃比计算方法中,对所述阿特金森发动机气缸的基本进气量进行计算包括:
基于理想气体状态方程,根据发动机转速、进气门关闭时刻曲轴相位、进气门开启时刻曲轴相位、排气门关闭时刻曲轴相位、进气歧管压力和进气歧管温度,对所述基本进气量进行计算。
可选的,在所述的阿特金森发动机空燃比计算方法中,根据发动机转速、进气门关闭时刻曲轴相位、进气门开启时刻曲轴相位、排气门关闭时刻曲轴相位、进气歧管压力和进气歧管温度,对所述基本进气量进行计算包括:
mair,base=pint·fVIVC)·f1(n,θIVC,(θEVCIVO))·f2(Tint)
其中,mair,base为所述基本进气量;pint为所述进气歧管压力;Tint为所述进气歧管温度;n为所述发动机转速;θIVC为所述进气门关闭时刻曲轴相位;θIVO为所述进气门开启时刻曲轴相位;θEVC为所述排气门关闭时刻曲轴相位;
f1(n,θIVC,(θEVCIVO))为第一修正因子,所述第一修正因子用于根据所述发动机转速、第一参数、第二参数和第三参数对所述基本进气量进行修正,所述第一参数为所述进气门关闭时刻曲轴相位,所述第二参数为所述排气门关闭时刻曲轴相位,所述第三参数为所述进气门开启时刻曲轴相位;
fVIVC)为进气门关闭时刻缸内容积,所述进气门关闭时刻缸内容积根据发动机气缸容积计算得到;
f2(Tint)为第二修正因子,所述第二修正因子用于根据所述进气歧管温度计算进气门处温度。
可选的,在所述的阿特金森发动机空燃比计算方法中,对所述阿特金森发动机气缸的缸内残余废气量进行计算包括:
根据所述进气门开启时刻曲轴相位、排气门关闭时刻曲轴相位、进气歧管压力、排气歧管压力和排气歧管温度进行计算所述缸内残余废气量。
可选的,在所述的阿特金森发动机空燃比计算方法中,所述缸内残余废气量包括:气缸排气冲程中没有排出残余的废气量和进气门开启时刻与排气门关闭时刻之间,由排气门倒吸入气缸中的倒吸气量。
可选的,在所述的阿特金森发动机空燃比计算方法中,根据所述进气门开启时刻曲轴相位、排气门关闭时刻曲轴相位、进气歧管压力、排气歧管压力和排气歧管温度进行计算所述缸内残余废气量包括:
mair,internal=fVIVOEVC)·f3(n,pexh)·f4(n,Texh)+f5EVCIVO)·f6(pint,pexh)·f7(n,Texh)
其中,mair,internal为所述缸内残余废气量,pint为所述进气歧管压力;pexh为所述排气歧管压力;Texh为所述排气歧管温度;n为所述发动机转速;θIVO为所述进气门开启时刻曲轴相位;θEVC为所述排气门关闭时刻曲轴相位;
fVIVOEVC)为缸内残余废气容积,所述缸内残余废气容积根据发动机气缸容积计算得到;
f3(n,pexh)为第三修正因子,所述第三修正因子对气缸的缸内压力进行修正;
f4(n,Texh)为第四修正因子,所述第四修正因子对气缸的缸内温度进行修正;
f5EVCIVO)为第五修正因子,所述第五修正因子对进气门开启时刻与排气门关闭时刻之间,由排气门倒吸入气缸中的倒吸气量进行修正;
f6(n,pint,pexh)为第六修正因子,所述第六修正因子是根据所述发动机转速、进气歧管压力和排气歧管压力对所述倒吸气量进行修正;
f7(n,Texh)为第七修正因子,所述第七修正因子根据转速、排气歧管温度对倒吸气量的修正。
可选的,在所述的阿特金森发动机空燃比计算方法中,对所述阿特金森发动机进气歧管的进气回流量进行计算包括:
基于理想气体状态方程,根据所述发动机转速、所述进气门开启时刻曲轴相位、所述进气门关闭时刻曲轴相位、所述进气歧管压力和进气歧管温度计算所述进气回流量。
可选的,在所述的阿特金森发动机空燃比计算方法中,根据所述发动机转速、所述进气门开启时刻曲轴相位、所述进气门关闭时刻曲轴相位、
所述进气歧管压力和进气歧管温度计算所述进气回流量包括:
mair,backflow=pint·(fVmax,int)-fVIVC))·f1(n,θIVC,(θIVOIVC))·f2(Tint)
其中,mair,backflow为所述进气回流量;θmax,int为进气冲程缸内最大充气量时刻的曲轴相位;pint为所述进气歧管压力;Tint为所述进气歧管温度;n为所述发动机转速;θIVC为所述进气门关闭时刻曲轴相位;θIVO为所述进气门开启时刻曲轴相位;
(fVmax,int)-fVIVC))为缸内最大充量时刻对应缸内容积和进气门关闭时刻缸内容积之差,根据所述发动机气缸容积计算得到;
f1(n,θIVC,(θIVOIVC))为第一修正因子,所述第一修正因子用于根据所述发动机转速、第一参数、第二参数和第三参数对所述基本进气量进行修正,所述第一参数为所述进气门关闭时刻曲轴相位,所述第二参数为所述进气门开启时刻曲轴相位,所述第三参数为所述进气门关闭时刻曲轴相位;
f2(Tint)为第二修正因子,所述第二修正因子用于根据所述进气歧管温度计算进气门处温度。
可选的,在所述的阿特金森发动机空燃比计算方法中,根据所述基本进气量和所述缸内残余废气量,对所述阿特金森发动机气缸的基本燃油量进行计算包括:
mfuel,base=fAFR(mair,base-mair,internal)·f8exh)
其中,mfuel,base为所述基本燃油量;mair,base为所述基本进气量;mair,internal为所述缸内残余废气量;λexh为氧传感器信号;
fAFR(mair,base-mair,internal)为基本喷油量,所述基本喷油量根据所述基本进气量和所述缸内残余废气量计算得到;
f8exh)为第八修正因子,所述第八修正因子根据氧传感器信号对基本燃油量进行修正。
可选的,在所述的阿特金森发动机空燃比计算方法中,根据所述进气回流量,对所述阿特金森发动机气缸的燃油补偿量进行计算包括:
mfuel,fac=fAFR(mair,backflow)·f8exh)·f9inj)
其中,mfuel,fac为所述燃油补偿量;mfuel,base为所述基本燃油量;mair,backflow为所述进气回流量;λexh为氧传感器信号;θinj为喷油相位信号;
fAFR(mair,backflow)为基本燃油补偿量,所述基本燃油补偿量根据所述进气回流量计算得到;
f8exh)为第八修正因子,所述第八修正因子根据氧传感器信号对基本燃油量进行修正;
f9inj)为第九修正因子,所述第九修正因子根据所述喷油相位信号对基本燃油补偿量进行修正。
本发明还提供一种阿特金森发动机空燃比计算系统,所述阿特金森发动机空燃比计算系统包括基本进气量计算单元、缸内残余废气量计算单元、进气回流量计算单元、基本燃油量计算单元和燃油补偿量计算单元,其中:
所述基本进气量计算单元对所述阿特金森发动机气缸的基本进气量进行计算,并将所述基本进气量提供至所述基本燃油量计算单元;
所述缸内残余废气量计算单元对所述阿特金森发动机气缸的缸内残余废气量进行计算,并将所述缸内残余废气量提供至所述基本燃油量计算单元;
所述进气回流量计算单元对所述阿特金森发动机进气歧管的进气回流量进行计算,并将所述进气回流量提供至所述燃油补偿量计算单元;
所述基本燃油量计算单元根据所述基本进气量和所述缸内残余废气量,对所述阿特金森发动机气缸的基本燃油量进行计算;
所述燃油补偿量计算单元根据所述进气回流量,对所述阿特金森发动机气缸的燃油补偿量进行计算;
根据所述基本燃油量和所述燃油补偿量,对所述阿特金森发动机气缸的喷油量信号进行计算,并对所述空燃比进行计算。
可选的,在所述的阿特金森发动机空燃比计算系统中,所述阿特金森发动机空燃比计算系统还包括采样单元,所述采样电压对发动机转速、进气门关闭时刻曲轴相位、进气门开启时刻曲轴相位、排气门关闭时刻曲轴相位、进气歧管压力、进气歧管温度、排气歧管压力、排气歧管温度、氧传感器信号和喷油相位信号进行采样,并提供至所述基本进气量计算单元、所述缸内残余废气量计算单元、所述进气回流量计算单元、所述基本燃油量计算单元和所述燃油补偿量计算单元。
在本发明提供的阿特金森发动机空燃比计算方法及系统中,在发动机阿特金森循环工况下,根据计算的进气回流量进行燃油喷射补偿,修正循环喷油量信号,可以精确地控制阿特金森循环发动机的空燃比,缩短瞬态工况空燃比的调节过程,保证缸内燃烧稳定性的同时,提高发动机的经济性和排放性能,实现了发动机管理系统对阿特金森循环的控制调节,提高发动机管理系统的性能和覆盖率。
附图说明
图1是本发明一实施例阿特金森发动机空燃比计算方法示意图;
图2是本发明另一实施例阿特金森发动机空燃比计算系统示意图;
图中所示:10-基本进气量计算单元;20-缸内残余废气量计算单元;30-进气回流量计算单元;40-基本燃油量计算单元;50-燃油补偿量计算单元。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的阿特金森发动机空燃比计算方法及系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书,本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是,附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于提供一种阿特金森发动机空燃比计算方法及系统,以解决现有的阿特金森发动机空燃比计算不准确的问题。
为实现上述思想,本发明提供了一种阿特金森发动机空燃比计算方法及系统,所述阿特金森发动机空燃比计算方法包括:对所述阿特金森发动机气缸的基本进气量进行计算;对所述阿特金森发动机气缸的缸内残余废气量进行计算;对所述阿特金森发动机进气歧管的进气回流量进行计算;根据所述基本进气量和所述缸内残余废气量,对所述阿特金森发动机气缸的基本燃油量进行计算;根据所述进气回流量,对所述阿特金森发动机气缸的燃油补偿量进行计算;根据所述基本燃油量和所述燃油补偿量,对所述阿特金森发动机气缸的喷油量信号进行计算,并对所述空燃比进行计算。所述阿特金森发动机空燃比计算系统包括基本进气量计算单元、缸内残余废气量计算单元、进气回流量计算单元、基本燃油量计算单元和燃油补偿量计算单元,其中:所述基本进气量计算单元对所述阿特金森发动机气缸的基本进气量进行计算,并将所述基本进气量提供至所述基本燃油量计算单元;所述缸内残余废气量计算单元对所述阿特金森发动机气缸的缸内残余废气量进行计算,并将所述缸内残余废气量提供至所述基本燃油量计算单元;所述进气回流量计算单元对所述阿特金森发动机进气歧管的进气回流量进行计算,并将所述进气回流量提供至所述燃油补偿量计算单元;所述基本燃油量计算单元根据所述基本进气量和所述缸内残余废气量,对所述阿特金森发动机气缸的基本燃油量进行计算;所述燃油补偿量计算单元根据所述进气回流量,对所述阿特金森发动机气缸的燃油补偿量进行计算;根据所述基本燃油量和所述燃油补偿量,对所述阿特金森发动机气缸的喷油量信号进行计算,并对所述空燃比进行计算。
<实施例一>
本实施例提供一种阿特金森发动机空燃比计算方法,如图1所示,所述阿特金森发动机空燃比计算方法包括:对所述阿特金森发动机气缸的基本进气量进行计算;对所述阿特金森发动机气缸的缸内残余废气量进行计算;对所述阿特金森发动机进气歧管的进气回流量进行计算;根据所述基本进气量和所述缸内残余废气量,对所述阿特金森发动机气缸的基本燃油量进行计算;根据所述进气回流量,对所述阿特金森发动机气缸的燃油补偿量进行计算;根据所述基本燃油量和所述燃油补偿量,对所述阿特金森发动机气缸的喷油量信号进行计算,并对所述空燃比进行计算。
具体的,在所述的阿特金森发动机空燃比计算方法中,对所述阿特金森发动机气缸的基本进气量进行计算包括:基于理想气体状态方程,根据发动机转速、进气门关闭时刻曲轴相位、进气门开启时刻曲轴相位、排气门关闭时刻曲轴相位、进气歧管压力和进气歧管温度,对所述基本进气量进行计算。根据发动机转速、进气门关闭时刻曲轴相位、进气门开启时刻曲轴相位、排气门关闭时刻曲轴相位、进气歧管压力和进气歧管温度,对所述基本进气量进行计算包括:
mair,base=pint·fVIVC)·f1(n,θIVC,(θEVCIVO))·f2(Tint)
其中,mair,base为所述基本进气量;pint为所述进气歧管压力;Tint为所述进气歧管温度;n为所述发动机转速;θIVC为所述进气门关闭时刻曲轴相位;θIVO为所述进气门开启时刻曲轴相位;θEVC为所述排气门关闭时刻曲轴相位;
f1(n,θIVC,(θEVCIVO))为第一修正因子,所述第一修正因子用于根据所述发动机转速、第一参数、第二参数和第三参数对所述基本进气量进行修正,所述第一参数为所述进气门关闭时刻曲轴相位,所述第二参数为所述排气门关闭时刻曲轴相位,所述第三参数为所述进气门开启时刻曲轴相位;
fVIVC)为进气门关闭时刻缸内容积,所述进气门关闭时刻缸内容积根据发动机气缸容积计算得到;
f2(Tint)为第二修正因子,所述第二修正因子用于根据所述进气歧管温度计算进气门处温度。
进一步的,在所述的阿特金森发动机空燃比计算方法中,对所述阿特金森发动机气缸的缸内残余废气量进行计算包括:根据所述进气门开启时刻曲轴相位、排气门关闭时刻曲轴相位、进气歧管压力、排气歧管压力和排气歧管温度进行计算所述缸内残余废气量。所述缸内残余废气量包括:气缸排气冲程中没有排出残余的废气量和进气门开启时刻与排气门关闭时刻之间,由排气门倒吸入气缸中的倒吸气量。根据所述进气门开启时刻曲轴相位、排气门关闭时刻曲轴相位、进气歧管压力、排气歧管压力和排气歧管温度进行计算所述缸内残余废气量包括:
mair,internal=fVIVOEVC)·f3(n,pexh)·f4(n,Texh)+f5EVCIVO)·f6(pint,pexh)·f7(n,Texh)
其中,mair,internal为所述缸内残余废气量,pint为所述进气歧管压力;pexh为所述排气歧管压力;Texh为所述排气歧管温度;n为所述发动机转速;θIVO为所述进气门开启时刻曲轴相位;θEVC为所述排气门关闭时刻曲轴相位;
fVIVOEVC)为缸内残余废气容积,所述缸内残余废气容积根据发动机气缸容积计算得到;
f3(n,pexh)为第三修正因子,所述第三修正因子对气缸的缸内压力进行修正;
f4(n,Texh)为第四修正因子,所述第四修正因子对气缸的缸内温度进行修正;
f5EVCIVO)为第五修正因子,所述第五修正因子对进气门开启时刻与排气门关闭时刻之间,由排气门倒吸入气缸中的倒吸气量进行修正;
f6(n,pint,pexh)为第六修正因子,所述第六修正因子是根据所述发动机转速、进气歧管压力和排气歧管压力对所述倒吸气量进行修正;
f7(n,Texh)为第七修正因子,所述第七修正因子根据转速、排气歧管温度对倒吸气量的修正。
另外,在所述的阿特金森发动机空燃比计算方法中,对所述阿特金森发动机进气歧管的进气回流量进行计算包括:基于理想气体状态方程,根据所述发动机转速、所述进气门开启时刻曲轴相位、所述进气门关闭时刻曲轴相位、所述进气歧管压力和进气歧管温度计算所述进气回流量。根据所述发动机转速、所述进气门开启时刻曲轴相位、所述进气门关闭时刻曲轴相位、所述进气歧管压力和进气歧管温度计算所述进气回流量包括:
mair,backflow=pint·(fVmax,int)-fVIVC))·f1(n,θIVC,(θIVOIVC))·f2(Tint)
其中,mair,backflow为所述进气回流量;θmax,int为进气冲程缸内最大充气量时刻的曲轴相位;pint为所述进气歧管压力;Tint为所述进气歧管温度;n为所述发动机转速;θIVC为所述进气门关闭时刻曲轴相位;θIVO为所述进气门开启时刻曲轴相位;
(fVmax,int)-fVIVC))为缸内最大充量时刻对应缸内容积和进气门关闭时刻缸内容积之差,根据所述发动机气缸容积计算得到;
f1(n,θIVC,(θIVOIVC))为第一修正因子,所述第一修正因子用于根据所述发动机转速、第一参数、第二参数和第三参数对所述基本进气量进行修正,所述第一参数为所述进气门关闭时刻曲轴相位,所述第二参数为所述进气门开启时刻曲轴相位,所述第三参数为所述进气门关闭时刻曲轴相位;
f2(Tint)为第二修正因子,所述第二修正因子用于根据所述进气歧管温度计算进气门处温度。
如图1所示,在所述的阿特金森发动机空燃比计算方法中,根据所述基本进气量和所述缸内残余废气量,对所述阿特金森发动机气缸的基本燃油量进行计算包括:
mfuel,base=fAFR(mair,base-mair,internal)·f8exh)
其中,mfuel,base为所述基本燃油量;mair,base为所述基本进气量;mair,internal为所述缸内残余废气量;λexh为氧传感器信号;
fAFR(mair,base-mair,internal)为基本喷油量,所述基本喷油量根据所述基本进气量和所述缸内残余废气量计算得到;
f8exh)为第八修正因子,所述第八修正因子根据氧传感器信号对基本燃油量进行修正。
最后,在所述的阿特金森发动机空燃比计算方法中,根据所述进气回流量,对所述阿特金森发动机气缸的燃油补偿量进行计算包括:
mfuel,fac=fAFR(mair,backflow)·f8exh)·f9inj)
其中,mfuel,fac为所述燃油补偿量;mfuel,base为所述基本燃油量;mair,backflow为所述进气回流量;λexh为氧传感器信号;θinj为喷油相位信号;
fAFR(mair,backflow)为基本燃油补偿量,所述基本燃油补偿量根据所述进气回流量计算得到;
f8exh)为第八修正因子,所述第八修正因子根据氧传感器信号对基本燃油量进行修正;
f9inj)为第九修正因子,所述第九修正因子根据所述喷油相位信号对基本燃油补偿量进行修正。
在本实施例提供的阿特金森发动机空燃比计算方法中,在发动机阿特金森循环工况下,根据计算的进气回流量进行燃油喷射补偿,修正循环喷油量信号,可以精确地控制阿特金森循环发动机的空燃比,缩短瞬态工况空燃比的调节过程,保证缸内燃烧稳定性的同时,提高发动机的经济性和排放性能,实现了发动机管理系统对阿特金森循环的控制调节,提高发动机管理系统的性能和覆盖率。
综上,上述实施例对阿特金森发动机空燃比计算方法的不同构型进行了详细说明,当然,本发明包括但不局限于上述实施中所列举的构型,任何在上述实施例提供的构型基础上进行变换的内容,均属于本发明所保护的范围。本领域技术人员可以根据上述实施例的内容举一反三。
<实施例二>
本实施例还提供一种阿特金森发动机空燃比计算系统,所述阿特金森发动机空燃比计算系统是实现上一实施例中的阿特金森发动机空燃比计算方法的载体,如图2所示,阿特金森发动机空燃比计算系统包括基本进气量计算单元10、缸内残余废气量计算单元20、进气回流量计算单元30、基本燃油量计算单元40和燃油补偿量计算单元50,其中:所述基本进气量计算单元10对所述阿特金森发动机气缸的基本进气量进行计算,并将所述基本进气量提供至所述基本燃油量计算单元40;所述缸内残余废气量计算单元20对所述阿特金森发动机气缸的缸内残余废气量进行计算,并将所述缸内残余废气量提供至所述基本燃油量计算单元40;所述进气回流量计算单元30对所述阿特金森发动机进气歧管的进气回流量进行计算,并将所述进气回流量提供至所述燃油补偿量计算单元50;所述基本燃油量计算单元40根据所述基本进气量和所述缸内残余废气量,对所述阿特金森发动机气缸的基本燃油量进行计算;所述燃油补偿量计算单元50根据所述进气回流量,对所述阿特金森发动机气缸的燃油补偿量进行计算;根据所述基本燃油量和所述燃油补偿量,对所述阿特金森发动机气缸的喷油量信号进行计算,并对所述空燃比进行计算。
具体的,在所述的阿特金森发动机空燃比计算系统中,所述阿特金森发动机空燃比计算系统还包括采样单元(图中未示出),所述采样电压对发动机转速、进气门关闭时刻曲轴相位、进气门开启时刻曲轴相位、排气门关闭时刻曲轴相位、进气歧管压力、进气歧管温度、排气歧管压力、排气歧管温度、氧传感器信号和喷油相位信号进行采样,并提供至所述基本进气量计算单元、所述缸内残余废气量计算单元、所述进气回流量计算单元、所述基本燃油量计算单元和所述燃油补偿量计算单元。
在本发明提供的阿特金森发动机空燃比计算方法及系统中,在发动机阿特金森循环工况下,根据计算的进气回流量进行燃油喷射补偿,修正循环喷油量,可以精确地控制阿特金森循环发动机的空燃比,缩短瞬态工况空燃比的调节过程,保证缸内燃烧稳定性的同时,提高发动机的经济性和排放性能,实现了发动机管理系统对阿特金森循环的控制调节,提高发动机管理系统的性能和覆盖率。
本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述,并非对本发明范围的任何限定,本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰,均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种阿特金森发动机空燃比计算方法,其特征在于,所述阿特金森发动机空燃比计算方法包括:
基于理想气体状态方程,根据发动机转速、进气门关闭时刻曲轴相位、进气门开启时刻曲轴相位、排气门关闭时刻曲轴相位、进气歧管压力和进气歧管温度,对基本进气量进行计算;
对所述阿特金森发动机气缸的缸内残余废气量进行计算;
对所述阿特金森发动机进气歧管的进气回流量进行计算;
根据所述基本进气量和所述缸内残余废气量,对所述阿特金森发动机气缸的基本燃油量进行计算;
根据所述进气回流量,对所述阿特金森发动机气缸的燃油补偿量进行计算;
根据所述基本燃油量和所述燃油补偿量,对所述阿特金森发动机气缸的喷油量信号进行计算,并对所述空燃比进行计算;
对所述基本进气量进行计算包括:
mair,base=pint·fVIVC)·f1(n,θIVC,(θEVCIVO))·f2(Tint)
其中,mair,base为所述基本进气量;pint为所述进气歧管压力;Tint为所述进气歧管温度;n为所述发动机转速;θIVC为所述进气门关闭时刻曲轴相位;θIVO为所述进气门开启时刻曲轴相位;θEVC为所述排气门关闭时刻曲轴相位;f1(n,θIVC,(θEVCIVO))为第一修正因子,所述第一修正因子用于根据所述发动机转速、第一参数、第二参数和第三参数对所述基本进气量进行修正,所述第一参数为所述进气门关闭时刻曲轴相位,所述第二参数为所述排气门关闭时刻曲轴相位,所述第三参数为所述进气门开启时刻曲轴相位;fVIVC)为进气门关闭时刻缸内容积,所述进气门关闭时刻缸内容积根据发动机气缸容积计算得到;f2(Tint)为第二修正因子,所述第二修正因子用于根据所述进气歧管温度计算进气门处温度。
2.如权利要求1所述的阿特金森发动机空燃比计算方法,其特征在于,对所述阿特金森发动机气缸的缸内残余废气量进行计算包括:
根据所述进气门开启时刻曲轴相位、排气门关闭时刻曲轴相位、进气歧管压力、排气歧管压力和排气歧管温度进行计算所述缸内残余废气量。
3.如权利要求2所述的阿特金森发动机空燃比计算方法,其特征在于,所述缸内残余废气量包括:气缸排气冲程中没有排出残余的废气量和进气门开启时刻与排气门关闭时刻之间,由排气门倒吸入气缸中的倒吸气量。
4.如权利要求2所述的阿特金森发动机空燃比计算方法,其特征在于,根据所述进气门开启时刻曲轴相位、排气门关闭时刻曲轴相位、进气歧管压力、排气歧管压力和排气歧管温度进行计算所述缸内残余废气量包括:
mair,internal=fVIVOEVC)·f3(n,pexh)·f4(n,Texh)+f5EVCIVO)·f6(pint,pexh)·f7(n,Texh)
其中,mair,internal为所述缸内残余废气量,pint为所述进气歧管压力;pexh为所述排气歧管压力;Texh为所述排气歧管温度;n为所述发动机转速;θIVO为所述进气门开启时刻曲轴相位;θEVC为所述排气门关闭时刻曲轴相位;
fVIVOEVC)为缸内残余废气容积,所述缸内残余废气容积根据发动机气缸容积计算得到;
f3(n,pexh)为第三修正因子,所述第三修正因子对气缸的缸内压力进行修正;
f4(n,Texh)为第四修正因子,所述第四修正因子对气缸的缸内温度进行修正;
f5EVCIVO)为第五修正因子,所述第五修正因子对进气门开启时刻与排气门关闭时刻之间,由排气门倒吸入气缸中的倒吸气量进行修正;
f6(n,pint,pexh)为第六修正因子,所述第六修正因子是根据所述发动机转速、进气歧管压力和排气歧管压力对所述倒吸气量进行修正;
f7(n,Texh)为第七修正因子,所述第七修正因子根据转速、排气歧管温度对倒吸气量的修正。
5.如权利要求2所述的阿特金森发动机空燃比计算方法,其特征在于,对所述阿特金森发动机进气歧管的进气回流量进行计算包括:
基于理想气体状态方程,根据所述发动机转速、所述进气门开启时刻曲轴相位、所述进气门关闭时刻曲轴相位、所述进气歧管压力和进气歧管温度计算所述进气回流量。
6.如权利要求5所述的阿特金森发动机空燃比计算方法,其特征在于,根据所述发动机转速、所述进气门开启时刻曲轴相位、所述进气门关闭时刻曲轴相位、所述进气歧管压力和进气歧管温度计算所述进气回流量包括:
mair,backflow=pint·(fVmax,int)-fVIVC))·f1(n,θIVC,(θIVOIVC))·f2(Tint)
其中,mair,backflow为所述进气回流量;θmax,int为进气冲程缸内最大充气量时刻的曲轴相位;pint为所述进气歧管压力;Tint为所述进气歧管温度;n为所述发动机转速;θIVC为所述进气门关闭时刻曲轴相位;θIVO为所述进气门开启时刻曲轴相位;
(fVmax,int)-fVIVC))为缸内最大充量时刻对应缸内容积和进气门关闭时刻缸内容积之差,根据所述发动机气缸容积计算得到;
f1(n,θIVC,(θIVOIVC))为第一修正因子,所述第一修正因子用于根据所述发动机转速、第一参数、第二参数和第三参数对所述基本进气量进行修正,所述第一参数为所述进气门关闭时刻曲轴相位,所述第二参数为所述进气门开启时刻曲轴相位,所述第三参数为所述进气门关闭时刻曲轴相位;
f2(Tint)为第二修正因子,所述第二修正因子用于根据所述进气歧管温度计算进气门处温度。
7.如权利要求1所述的阿特金森发动机空燃比计算方法,其特征在于,根据所述基本进气量和所述缸内残余废气量,对所述阿特金森发动机气缸的基本燃油量进行计算包括:
mfuel,base=fAFR(mair,base-mair,internal)·f8exh)
其中,mfuel,base为所述基本燃油量;mair,base为所述基本进气量;mair,internal为所述缸内残余废气量;λexh为氧传感器信号;
fAFR(mair,base-mair,internal)为基本喷油量,所述基本喷油量根据所述基本进气量和所述缸内残余废气量计算得到;
f8exh)为第八修正因子,所述第八修正因子根据氧传感器信号对基本燃油量进行修正。
8.如权利要求1所述的阿特金森发动机空燃比计算方法,其特征在于,根据所述进气回流量,对所述阿特金森发动机气缸的燃油补偿量进行计算包括:
mfuel,fac=fAFR(mair,backflow)·f8exh)·f9inj)
其中,mfuel,fac为所述燃油补偿量;mair,backflow为所述进气回流量;λexh为氧传感器信号;θinj为喷油相位信号;
fAFR(mair,backflow)为基本燃油补偿量,所述基本燃油补偿量根据所述进气回流量计算得到;
f8exh)为第八修正因子,所述第八修正因子根据氧传感器信号对基本燃油量进行修正;
f9inj)为第九修正因子,所述第九修正因子根据所述喷油相位信号对基本燃油补偿量进行修正。
9.一种阿特金森发动机空燃比计算系统,其特征在于,所述阿特金森发动机空燃比计算系统包括基本进气量计算单元、缸内残余废气量计算单元、进气回流量计算单元、基本燃油量计算单元和燃油补偿量计算单元,其中:
所述基本进气量计算单元基于理想气体状态方程,根据发动机转速、进气门关闭时刻曲轴相位、进气门开启时刻曲轴相位、排气门关闭时刻曲轴相位、进气歧管压力和进气歧管温度,对所述阿特金森发动机气缸的基本进气量进行计算,并将所述基本进气量提供至所述基本燃油量计算单元;
所述缸内残余废气量计算单元对所述阿特金森发动机气缸的缸内残余废气量进行计算,并将所述缸内残余废气量提供至所述基本燃油量计算单元;
所述进气回流量计算单元对所述阿特金森发动机进气歧管的进气回流量进行计算,并将所述进气回流量提供至所述燃油补偿量计算单元;
所述基本燃油量计算单元根据所述基本进气量和所述缸内残余废气量,对所述阿特金森发动机气缸的基本燃油量进行计算;
所述燃油补偿量计算单元根据所述进气回流量,对所述阿特金森发动机气缸的燃油补偿量进行计算;
根据所述基本燃油量和所述燃油补偿量,对所述阿特金森发动机气缸的喷油量信号进行计算,并对所述空燃比进行计算;
其中,所述基本进气量计算单元对所述基本进气量进行计算包括:
mair,base=pint·fVIVC)·f1(n,θIVC,(θEVCIVO))·f2(Tint)
其中,mair,base为所述基本进气量;pint为所述进气歧管压力;Tint为所述进气歧管温度;n为所述发动机转速;θIVC为所述进气门关闭时刻曲轴相位;θIVO为所述进气门开启时刻曲轴相位;θEVC为所述排气门关闭时刻曲轴相位;f1(n,θIVC,(θEVCIVO))为第一修正因子,所述第一修正因子用于根据所述发动机转速、第一参数、第二参数和第三参数对所述基本进气量进行修正,所述第一参数为所述进气门关闭时刻曲轴相位,所述第二参数为所述排气门关闭时刻曲轴相位,所述第三参数为所述进气门开启时刻曲轴相位;fVIVC)为进气门关闭时刻缸内容积,所述进气门关闭时刻缸内容积根据发动机气缸容积计算得到;f2(Tint)为第二修正因子,所述第二修正因子用于根据所述进气歧管温度计算进气门处温度。
10.如权利要求9所述的阿特金森发动机空燃比计算系统,其特征在于,所述阿特金森发动机空燃比计算系统还包括采样单元,所述采样电压对发动机转速、进气门关闭时刻曲轴相位、进气门开启时刻曲轴相位、排气门关闭时刻曲轴相位、进气歧管压力、进气歧管温度、排气歧管压力、排气歧管温度、氧传感器信号和喷油相位信号进行采样,并提供至所述基本进气量计算单元、所述缸内残余废气量计算单元、所述进气回流量计算单元、所述基本燃油量计算单元和所述燃油补偿量计算单元。
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