CN111219263B - 废气涡轮发动机增压前馈控制系数确定方法和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废气涡轮发动机增压前馈控制系数的确定方法，存储介质。它是由发动机点火角变化影响因子与发动机进气压力影响因子复合多项式后形成的废气涡轮发动机增压前馈控制系数。本发明采用发动机点火角变化影响因子(系数)以及发动机进气压力影响因子(系数)，将这些变化考虑作为PID闭环控制系统的前馈输入，由于直接采用发动机的控制影响因子结合进气压力影响因子，从而可以改善增压闭环控制的响应时间和准确性，稳定性，同时，直接利用发动机点火角的影响因子，数据获取相对简单方便。

Description

废气涡轮发动机增压前馈控制系数确定方法和存储介质
技术领域
本发明属于废气增压发动机控制技术，具体涉及一种废气涡轮发动机增压闭环控制的前馈控制技术。
背景技术
涡轮废气增压控制由于控制系统复杂，现通常采用PID闭环控制方法保证控制响应速度与精度。为了提高发动机进气增压压力控制精度，也有采用前馈的PID闭环控制。由于进气增压压力与扭矩输出之间的影响因子复杂，各主机厂采用不同的影响因子作为前馈控制指令。由单一以增压压力系统为影响因子作为控制指令的，该方法简单，易实现，但控制精度较低。CN102562340B公开一种用于内燃发动机的EGR、新鲜质量空气流量和增压压力的控制，它是以有效过流面积即节气门开度以及压力值即基于废气再循环系统的出口处的压力与废气再循环系统的入口处的压力的压力比，其实质就是节气门出口端与进口端以及节气门的有效开启面积复合多项式作为前馈因子(系数)，该方法精度高，但由于节气门的开启有效面积的确定过程复杂，获取要求高，因此该方法实现难度较大，同样存在响应速度慢的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种较为简单的废气涡轮发动机增压前馈控制系数的确定方法，存储介质。
本发明的技术方案之一：废气涡轮发动机增压前馈控制系数的确定方法，它是由发动机点火角变化影响因子与发动机进气压力影响因子复合多项式后形成的废气涡轮发动机增压前馈控制系数。
本发明采用发动机点火角变化影响因子(系数)以及发动机进气压力影响因子(系数)，将这些变化考虑作为PID闭环控制系统的前馈输入，由于直接采用发动机的控制影响因子结合进气压力影响因子，从而可以改善增压闭环控制的响应时间和准确性，稳定性，同时，直接利用发动机点火角的影响因子，数据获取相对简单方便。
进一步的优选技术方案是：所述发动机点火角变化影响因子是发动机最终的点火效率rFinalCombEff和基本点火效率rBaseSprkCombEff的比值关系得到的点火角的变化对增压前馈控制影响系数。
进一步的优选技术方案是：所述比值关系是：
Figure GDA0002449607410000021
其中rBPC_EffEnergy点火角的变化对增压前馈控制影响系数，kEffGain是增益系数，取值范围在0与1之间。
进一步的优选技术方案是：发动机进气压力影响因子是目标进气压力 pDesdManifold和目标增压压力pDesdBoo的比值关系得到的进气量的变化对增压前馈控制影响系数。
进一步的优选技术方案是：所述比值关系是：
Figure GDA0002449607410000022
其中，rBPC_AirEnergy为进气压力的变化对增压前馈控制影响系数，kAirGain为增益系数，取值范围在0与1之间。
进一步的优选技术方案是：将发动机点火角变化影响因子与发动机进气压力影响因子复合是：
Figure GDA0002449607410000023
本发明的技术方案之二：存储介质，其特征是，它包含执行指令，所述执行指令在有数据处理装置处理时，该数据处理装置执上述所述废气涡轮发动机增压前馈控制系数的确定方法。
附图说明
图1增压前馈控制系数复合示意图。
具体实施方式
下列具体实施方式用于对本发明权利要求技术方案的解释，以便本领域的技术人员理解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下列具体的实施结构。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。
涉及本发明的废气涡轮发动机增压前馈控制系数的影响因子，也可称之为影响系数包括发动机点火角变化影响因子，和发动机进气压力影响因子，其中：
发动机点火角变化影响因子是基于发动机点火角的点火效率确定的，点火效率包括发动机最终的点火效率rFinalCombEff和基本点火效率rBaseSprkCombEff。
发动机最终的点火效率rFinalCombEff，即发动机实际点火角对应的点火效率。
基本点火效率rBaseSprkmCobEff，为由台架标定得到的MBT(最大制动扭矩) 下点火角减去爆震推迟的点火角，得到的点火角对应点火效率
基于上述两个点火效率的比值关系获取得到发动机点火角变化影响因子(系数)，具体为(不限于)，
Figure GDA0002449607410000031
其中rBPC_EffEnergy点火角的变化对增压前馈控制影响系数，kEffGain是增益系数，取值范围在0与1之间。kEffGain增益系数的选取可基于目标增压比rDesdRatio(增压器进气压缩机端出口的目标压力与压缩机进口的实际压力之比)或发动机转速n，目标增压比rDesdRati越大或者发动机转速n越小，增益系数kEffGai越来越大。
其中，增益系数kEffGain的计算根据工况而定，
1)在扫气工况时，kEffGain＝kEffGainScav
2)在其他工况时，kEffGain＝kEffGainNormal
从扫气工况过渡到其他工况或从其他工况过渡到扫气工况，增益系数会逐步过渡。
扫气模式下的增益系数如下：
Figure GDA0002449607410000041
其他工况的增益系数如下
Figure GDA0002449607410000042
发动机进气压力影响因子(系数)是基于目标进气压力pDesdManifold和目标增压压力pDesdBoos。目标进气压力指的是基于扭矩请求的目标进入气缸的气体压力；目标增压压力指的是目标增压器的出口增压压力，基于扭矩请求确定目标进气压力后继而确定请求目标增压压力，通过目标增压压力实现节气门的气体增压请求，并通过节气门控制后，实现节气门后的目标进气压力请求
基于目标进气压力pDesdManifold和目标增压压力pDesdBoo的比值关系获取得到发动机进气压力影响因子(系数)，具体为(不限于)：
Figure GDA0002449607410000051
其中，rBPC_AirEnergy为进气压力的变化对增压前馈控制影响系数，kAirGain为增益系数，取值范围在0与1之间。 kAirGain为增益系数选取可基于目标增压比rDesdRati(增压器进气压缩机端出口的目标压力与压缩机进口的实际压力之比)或发动机转速n，目标增压比 rDesdRat的增大或者发动机转速n的减小，增益系数kAirGain越来越大。
其中，增益系数kAirGain的计算根据工况而定，
3)在扫气工况时，kAirGain＝kAirGainScav
4)在其他工况时，kAirGain＝kAirGainNormal
从扫气工况过渡到其他工况或从其他工况过渡到扫气工况，增益系数会逐步过渡。
扫气模式下的增益系数如下
Figure GDA0002449607410000061
其他工况的增益系数如下
Figure GDA0002449607410000062
发动机进气压力影响因子(系数)是基于目标进气压力pDesdManifold和目标增压压力
如图1所示，将发动机点火角变化影响因子与发动机进气压力影响因子复合得到废气涡轮发动机增压前馈控制系数是：
Figure GDA0002449607410000071
将本发明的前馈系数(指令)作为PID增压闭环控制的前馈部分控制的修正。
常用的增益闭环控制为：前馈部分+PID+I项自学习，闭环控制占空比：
pctFinal＝pctFF+pctPID+pctIPart_Learning
前馈部分为目标增压比rDesdRatio(增压器进气压缩机端出口的目标压力与压缩机进口的实际压力之比)和发动机转速n通过台架标定得到，即 pctFF＝f(rDesdRatio,n)
本专利的前馈部分为：pctFFNew＝f(rDesdRatio,n)×rBPC_FFC
，从而缩短PID动态响应时间，减少动态响应参数，实现闭环动态响应控制的快速稳定准确。
实际利用电子控制单元ECU实现执行上述方法。

Claims (5)

1.一种废气涡轮发动机增压前馈控制系数的确定方法，其特征是：它是由发动机点火角变化影响因子与发动机进气压力影响因子复合多项式后形成的废气涡轮发动机增压前馈控制系数；
所述发动机点火角变化影响因子rBPC_EffEnergy是发动机最终的点火效率rFinalCombEff和基本点火效率rBaseSprkCombEff的比值关系得到的点火角的变化对增压前馈控制影响系数；所述发动机进气压力影响因子rBPC_AirEnergy是目标进气压力pDesdManifold和目标增压压力pDesdBoo的比值关系得到的进气量的变化对增压前馈控制影响系数。
2.如权利要求1所述废气涡轮发动机增压前馈控制系数的确定方法，其特征是：所述比值关系是：
Figure FDA0002927091550000011
其中rBPC_EffEnergy点火角的变化对增压前馈控制影响系数，kEffGain是增益系数，取值范围在0与1之间。
3.如权利要求1所述废气涡轮发动机增压前馈控制系数的确定方法，其特征是：所述比值关系是：
Figure FDA0002927091550000012
其中，rBPC_AirEnergy为进气压力的变化对增压前馈控制影响系数，kAirGain为增益系数，取值范围在0与1之间。
4.如权利要求1-3任一所述废气涡轮发动机增压前馈控制系数的确定方法，其特征是：将发动机点火角变化影响因子与发动机进气压力影响因子复合得到废气涡轮发动机增压前馈控制系数是：
Figure FDA0002927091550000013
5.一种存储介质，其特征是，它包含执行指令，所述执行指令在有数据处理装置处理时，该数据处理装置执行权利要求1-4任一所述废气涡轮发动机增压前馈控制系数的确定方法。
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