CN109915271A - 一种甲醇发动机燃料喷射量的控制方法、电控单元及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种甲醇发动机燃料喷射量的控制方法、电控单元及车辆。控制方法包括：根据接收到的输入信号，确定燃料喷射器的目标喷射量ε；采用如下的公式，计算得到当前所述燃料喷射器的喷射压差X_i下的所述燃料喷射器的喷射脉宽α_j：根据计算得到的α_j，控制所述燃料喷射器的喷射脉宽；f(α_j)通过拟合多个同一型号的所述燃料喷射器的喷射脉宽α_j与对应的喷射脉宽修正系数的关系生成；g(X_i)通过拟合多个同一型号的所述燃料喷射器的喷射压差X_i与对应的喷射压差修正系数的关系生成。提高了对喷射量的控制精度，减少了气缸发生爆震的可能性，利于甲醇发动机最佳性能的发挥。

Description

一种甲醇发动机燃料喷射量的控制方法、电控单元及车辆

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种甲醇发动机燃料喷射量的控制方法、电控单元及车辆。

背景技术

随着科学技术的迅猛发展，汽车已经成为人们生活中不可或缺的代步工具。伴随着石油资源日益匮乏和汽车排放法规越来越严格，对车辆的燃料要求也越发严格。甲醇可以由煤和天然气制取，其燃烧速度快，燃烧时无烟、无焰，NO_x排放低，而且甲醇相对于气体燃料(例如天然气)输运方便。因而从使用的经济性和减少尾气排放方面考虑，甲醇作为替代能源被广泛地用做车辆的燃料。

然而，利用电控喷射系统，通过电控单元(ECU，Electronic Control Unit)控制燃料喷射器的喷射量中，并没有以适合甲醇燃料的喷射量修正系数作为电控单元采用的控制参数，同时，考虑燃料喷射器的个体之间存在差异，会影响发动机的可靠性，在一定程度上限制了发动机最佳性能的发挥。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术中电控单元未能开发适合甲醇燃料性质的燃料喷射器喷射量控制方法，没能使甲醇发动机发挥更佳的性能。为解决上述技术问题，本发明公开了一种甲醇发动机燃料喷射量的控制方法、电控单元及车辆。本发明具体是以如下技术方案实现的：

本发明公开了一种甲醇发动机燃料喷射量的控制方法，包括：

根据接收到的输入信号，确定燃料喷射器的目标喷射量ε；

采用如下的公式，计算得到当前所述燃料喷射器的喷射压差X_i下的所述燃料喷射器的喷射脉宽α_j：

根据计算得到的α_j，控制所述燃料喷射器的喷射脉宽；

其中，ε的单位为毫升每次，X_i的单位为千帕，α_j的单位为毫秒；

w_max为所述燃料喷射器的喷射压差X_i取预设的最大值时的静态燃料喷射量，单位为毫升每分钟；

f(α_j)为计算所述燃料喷射器的喷射脉宽修正系数的函数，f(α_j)通过拟合多个同一型号的所述燃料喷射器的喷射脉宽α_j与对应的喷射脉宽修正系数的关系生成；

g(X_i)为计算所述燃料喷射器的喷射压差修正系数的函数，g(X_i)通过拟合多个同一型号的所述燃料喷射器的喷射压差X_i与对应的喷射压差修正系数的关系生成。

本发明还公开了一种电控单元，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如上述的甲醇发动机燃料喷射量的控制方法。

本发明还公开了一种车辆，包括如上述的电控单元。

采用上述技术方案，本发明所述的具有如下有益效果：

1)本发明通过将拟合多个同一型号的所述燃料喷射器的喷射脉宽与对应的喷射脉宽修正系数的关系生成的喷射脉宽修正系数的函数及和拟合多个同一型号的所述燃料喷射器的喷射压差与对应的喷射压差修正系数的关系生成的喷射压差修正系数的函数，作为电控单元采用的控制参数带入喷射量的计算公式中，考虑到了甲醇燃料的性质及燃料喷射器的个体差异，提高了对喷射量的控制精度，避免了甲醇发动机各气缸之间存在功率差异，减少了气缸发生爆震的可能性，保证了甲醇发动机具备可靠性，利于甲醇发动机最佳性能的发挥。

2)本发明中根据公式计算得到的喷射脉宽统一控制燃料喷射器的甲醇燃料喷射量，在同型号不同喷射器存在一定的制造性能差异的条件下，可以通过本控制方法最大限度的消除个体差异，使每一个喷射器都最大程度的接近目标喷射量，这样甲醇发动机不同气缸内的过量空气系数相等，避免了排放指标恶化，更加清洁环保。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种甲醇发动机燃料喷射量的控制方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的燃料喷射器的喷射脉宽修正系数的函数的一种生成步骤示意图；

图3是本发明实施例提供的燃料喷射器的喷射压差修正系数的函数的一种生成步骤示意图。

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作出创造性劳动的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。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

作为本发明的一个实施例，如图1所示，一种甲醇发动机燃料喷射量的控制方法，包括：

S101：根据接收到的输入信号，确定燃料喷射器的目标喷射量ε；

具体的，所述电控单元接收到的输入信号包括：发动机的进气流量信号、进气压力信号、负荷状态信号、过量空气系数和燃油温度。

S102：采用如下的公式，计算得到当前所述燃料喷射器的喷射压差X_i下的所述燃料喷射器的喷射脉宽α_j：

作为燃料喷射器的目标喷射量ε修正计算公式，其中，ε的单位为毫升每次，X_i的单位为千帕，α_j的单位为毫秒；w_max为所述燃料喷射器的喷射压差X_i取预设的最大值时的静态燃料喷射量，单位为毫升每分钟；f(α_j)为计算所述燃料喷射器的喷射脉宽修正系数的函数，f(α_j)通过拟合多个同一型号的所述燃料喷射器的喷射脉宽α_j与对应的喷射脉宽修正系数的关系生成；g(X_i)为计算所述燃料喷射器的喷射压差修正系数的函数，g(X_i)通过拟合多个同一型号的所述燃料喷射器的喷射压差X_i与对应的喷射压差修正系数的关系生成。

在实际应用中，如图2所示，燃料喷射器的喷射脉宽修正系数的函数f(α_j)的生成步骤包括：

S201：获取多个同一型号的所述燃料喷射器的工作参数，所述工作参数包括喷射脉宽α_j、喷射压差X_i、静态燃料喷射量w_i和动态燃料喷射量V_ij；

其中，w_i的单位为毫升每分钟，V_ij的单位为毫升每次，β_j为>0的有理数。

具体的，获取同一型号的所述燃料喷射器的数量可以与燃料喷射器参与甲醇发动机的气缸的数量相对应。比如发动机包括这样的4个气缸，那么燃料喷射器的数量为4个、8个等，这些燃料喷射器的工作参数可作为修正函数生成的统计样本。

S202：建立每个所述燃料喷射器的多组所述工作参数的对应关系；

表1

其中，V_ij表示第i行、第j列的实测的动态燃料喷射量；w_i表示第i行的实测的静态燃料喷射量。静态燃料喷射量可以采用1分钟内测量得到的数值，当然也可测量几分钟内的持续喷射量，然后换算为1min时长的持续喷射量。i对应行X₁、X₂、X₃......X_max的下标1、2、3......max；j对应列α₁、α₂、α₃、α₄......α_max的下标1、2、3......max。

喷射压差X_i表示燃料喷射器入口燃料压力与喷嘴出口处气压的压力差，喷射压差X_i的预设取值可设置为递增等差数列。

α_max为喷射脉宽预设的最大值，X_max喷射压差预设的最大值。

所述建立每个所述燃料喷射器的多组所述工作参数的对应关系的步骤还包括：

第一步：根据喷射脉宽α_j与获取动态燃料喷射量V_ij时的燃料喷射频率f，获取燃料喷射占空比λ_j；

根据表1中的数据及公式获取燃料喷射占空比λ_j。

第二步：根据Q_ij＝w_i*λ_j，计算得到无脉宽修正的理论燃料喷射量Q_ij；

表2

其中，Q_ij表示第i行、第j列的无脉宽修正的理论燃料喷射量。

第三步：根据计算得到脉宽修正系数β_ij，计算得到所述燃料喷射器在同一喷射脉宽α_j下的脉宽修正系数β_ij的平均值β_j；代入表1及表2中对应的数据得到表3：

表3

其中，β_ij表示第i行、第j列的脉宽修正系数；β_j表示第j列的脉宽修正系数的平均值，

S203：计算得到多个同一型号的所述燃料喷射器在同一喷射脉宽α_j下的脉宽修正系数β_j的平均值

对多个同一型号的所述燃料喷射器进行上述S202中的处理后，多个燃料喷射器对应多个表3，对多个表3进行处理得到表4：

表4

当获取的同一型号的所述燃料喷射器的数量为n时，设定第n个燃料喷射器在表3中的β_j为那么n个燃料喷射器在同一喷射脉宽α_j下的β_j的平均值其中，中上标n表示所测量的同一型号的燃料喷射器的序号，下标与喷射脉宽α_j的下标对应。

S204：通过最小二乘法拟合生成

将表4中的α_j和作为一组数据输入，通过最小二乘法拟合求出β相对于变量α的函数

在实际应用中，如图3所示，燃料喷射器的喷射压差修正系数的函数g(X_i)的生成步骤包括：

S301：获取多个同一型号的所述燃料喷射器的工作参数，所述工作参数包括喷射脉宽α_j、喷射压差X_i、静态燃料喷射量w_i和动态燃料喷射量V_ij；

其中，w_i的单位为毫升每分钟，V_ij的单位为毫升每次。

具体的，获取同一型号的所述燃料喷射器的数量可以与燃料喷射器参与甲醇发动机的气缸的数量相对应。比如发动机包括这样的4个气缸，那么燃料喷射器的数量为4个、8个等，这些燃料喷射器的工作参数可作为修正函数生成的统计样本。其中，这里获取同一型号的所述燃料喷射器的数量，与上述燃料喷射器的喷射脉宽修正系数的函数f(α_j)的生成步骤中获取同一型号的所述燃料喷射器的数量相同。

S302：建立每个所述燃料喷射器的多组所述工作参数的对应关系，如上述的表1；

所述建立每个所述燃料喷射器的多组所述工作参数的对应关系的步骤还包括：

根据表1中的数据和计算得到压差修正系数y_i，y_i为>0的有理数：

表5

S303：计算得到多个同一型号的所述燃料喷射器在同一喷射压差X_i下的压差修正系数y_i的平均值

表6

当获取的同一型号的所述燃料喷射器的数量为n时，设定第n个燃料喷射器在表4中的y_i为那么n个燃料喷射器在同一喷射压差X_i下的压差修正系数的平均值其中，中上标n表示所测量的同一型号的燃料喷射器的序号，下标与喷射压差X_i的下标对应。

S304：通过最小二乘法拟合生成

将表6中的X_i和作为一组数据输入，通过最小二乘法拟合求出y相对于变量X的函数

将目标喷射量ε及当前所述燃料喷射器的喷射压差X_i代入下述公式：得到所述燃料喷射器的喷射脉宽

S103：根据计算得到的α_j，控制所述燃料喷射器的喷射脉宽；

当前所述燃料喷射器的喷射压差X_i一定、，那么通过控制喷射脉宽α_j就决定了燃料喷射器每次的实际喷射量。

将燃料喷射器的喷射燃料特性的差异因子和公共因子进行分离，并通过公共因子拟合出一个计算函数，这样只需要测定燃料喷射器的一个差异因子，就可以通过归纳公式计算出任意喷射压差、任意喷射脉宽时的实际燃料喷射量，提高燃料喷射精度，有助于甲醇发动机排放性能、经济性、可靠性的改善。

在一种可能的实施例中，根据f(α_j)和g(X_i)，建立当α_j在预设范围内取值、X_i在预设范围内取值时，与目标喷射量ε的脉谱图(MAP图)。

表7

其中，ε_ij表示经修正后的目标喷射量，单位为毫升每次。i对应行X₁、X₂、X₃......X_max的下标1、2、3......max；j对应列α₁、α₂、α₃、α₄......α_max的下标1、2、3......max。α_j、X_i和ε_ij满足

在已知当前所述燃料喷射器的喷射压差和目标喷射量ε_ij条件下，电控单元根据可以直接通过查表(表7)或通过查表(表7)并进行简单的线性差值计算，得到喷射脉宽α_j，得到喷射脉宽α_j后，向燃料喷射器输出控制信号。的拟合方程一般为二元高次方程(3次方甚至更高)，求解α_j往往需要借助计算机迭代求解，且计算量较大耗时较长。通过脉谱图(MAP图)简化发动机电控单元运算难度，加快计算速度，同时满足发动机毫秒级的执行响应精度要求

将写入电控单元中，根据测量的每一个燃油喷射器的w_max值就可以得到对应燃油喷射器的整个MAP图，发动机实际工作时只要查表(表7)或通过查表(表7)并进行简单的线性差值计算即可。每次更换燃油喷射器可以就将所述燃油喷射器的w_max参数更改一下，然后电控单元通过程序计算后自动生成MAP图。

在实际应用中，MAP图中的α_j的取值范围为2至15毫秒，X_i的取值范围为200至600千帕。

作为本发明的一个实施例，一种电控单元，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现上述方法实施例提供的一种甲醇发动机燃料喷射量的控制方法。

作为本发明的一个实施例，一种车辆，包括如上述的电控单元。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种甲醇发动机燃料喷射量的控制方法，其特征在于，包括：

根据接收到的输入信号，确定燃料喷射器的目标喷射量ε；

采用如下的公式，以目标喷射量ε作为公式已知量，计算得到当前所述燃料喷射器的喷射压差X_i下的所述燃料喷射器的喷射脉宽α_j：

根据计算得到的α_j，控制所述燃料喷射器的喷射脉宽；

其中，ε的单位为毫升每次，X_i的单位为千帕，α_j的单位为毫秒；

w_max为所述燃料喷射器的喷射压差X_i取预设的最大值时的静态燃料喷射量，单位为毫升每分钟；

f(α_j)为计算所述燃料喷射器的喷射脉宽修正系数的函数，f(α_j)通过拟合多个同一型号的所述燃料喷射器的喷射脉宽α_j与对应的喷射脉宽修正系数的关系生成；

g(X_i)为计算所述燃料喷射器的喷射压差修正系数的函数，g(X_i)通过拟合多个同一型号的所述燃料喷射器的喷射压差X_i与对应的喷射压差修正系数的关系生成。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，f(α_j)的生成步骤包括：

获取多个同一型号的所述燃料喷射器的工作参数，所述工作参数包括喷射脉宽α_j、喷射压差X_i、静态燃料喷射量w_i和动态燃料喷射量V_ij；

建立每个所述燃料喷射器的多组所述工作参数的对应关系；

计算得到多个同一型号的所述燃料喷射器在同一喷射脉宽α_j下的脉宽修正系数β_j的平均值

通过最小二乘法拟合生成

其中，w_i的单位为毫升每分钟，V_ij的单位为毫升每次，β_j为>0的有理数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立每个所述燃料喷射器的多组所述工作参数的对应关系的步骤，包括：

根据喷射脉宽α_j与获取动态燃料喷射量V_ij时的燃料喷射频率f，获取燃料喷射占空比λ_j；

根据Q_ij＝w_i*λ_j，计算得到无脉宽修正的理论燃料喷射量Q_ij；

根据计算得到脉宽修正系数β_ij；

计算得到所述燃料喷射器在同一喷射脉宽α_j下的脉宽修正系数β_ij的平均值β_j。

4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，g(X_i)的生成步骤包括：

获取多个同一型号的所述燃料喷射器的工作参数，所述工作参数包括喷射脉宽α_j、喷射压差X_i、静态燃料喷射量w_i和动态燃料喷射量V_ij；

建立每个所述燃料喷射器的多组所述工作参数的对应关系；

计算得到多个同一型号的所述燃料喷射器在同一喷射压差X_i下的压差修正系数y_i的平均值

通过最小二乘法拟合生成

其中，w_i的单位为毫升每分钟，V_ij的单位为毫升每次，y_i为>0的有理数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述建立每个所述燃料喷射器的多组所述工作参数的对应关系的步骤，包括：

根据计算得到压差修正系数y_i。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据f(α_j)和g(X_i)，建立当α_j在预设范围内取值、X_i在预设范围内取值时，与目标喷射量ε的脉谱图。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，α_j的取值范围为2至15毫秒，X_i的取值范围为200至600千帕。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电控单元接收到的输入信号包括：发动机的进气流量信号、进气压力信号、负荷状态信号和过量空气系数。

9.一种电控单元，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至8任一所述的甲醇发动机燃料喷射量的控制方法。

10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求9所述的电控单元。