CN111237056A - 一种评估方法及控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种评估方法及控制器，包括：创建发动机温度模型；获取实际工况的发动机工况数据；通过所述实际工况的发动机工况数据和所述发动机温度模型计算发动机温度模型值，以评估发动机温度状态；其中，所述实际工况的发动机工况数据包括环境温度，所述环境温度通过测量发动机的控制器的内部温度得到。由于不需要在发动机上单独安装温度传感器，因此不再存在封装的问题，也不再存在因需要通过接插件和线束将信号引入电子控制器所带来的增加成本及存在断开风险的问题。
Description
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种评估方法及控制器。
背景技术
发动机控制系统为了能够在各种条件下都能对发动机进行最佳的控制，需要获取发动机冷热状态以及进气温度的高低，一般在发动机上都安装温度传感器，因为温度传感器安装在发动机上，需要考虑恶劣的工作环境，因此对温度传感器的封装提出了要求，这带来了较高的成本；然后传感器还要通过接插件和线束，再将信号引入电子控制器，这又带来了额外的成本，且外部线缆和接插件存在着连接断开的风险。
另外，为了实现驱动电流检测，控制器内部经常需要安装精密的电流采样电阻，既增加了成本，也带来了电路板面积的占用问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种评估方法及控制器，以解决现有技术中的一个或多个问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种评估方法，
创建发动机温度模型；
获取实际工况的发动机工况数据；
通过所述实际工况的发动机工况数据和所述发动机温度模型计算发动机温度模型值，以评估发动机温度状态；
其中，所述实际工况的发动机工况数据包括环境温度，所述环境温度通过测量发动机的控制器的内部温度得到。
可选的，在所述的评估方法中，所述评估方法还包括：在所述控制器内设置感温单元，通过所述感温单元来测量所述控制器的所述内部温度。
可选的，在所述的评估方法中，所述感温单元为热敏电阻。
可选的，在所述的评估方法中，创建所述发动机温度模型的方法包括：
成立关于发动机及发动机冷却系统的总热容量、发动机燃烧对冷却系统的放热率和发动机冷却系统的散热率的热力学方程；
根据采集的不同实验工况的发动机工况数据计算相应实验工况下的所述放热率和所述散热率；
基于所述热力学方程和所述计算的结果，利用数值算法拟合出发动机温度变化值与所述总热容量、所述放热率以及所述散热率之间的第一函数关系式，并作为所述发动机温度模型。
可选的，在所述的评估方法中，每个所述实验工况的发动机工况数据包括发动机转速、发动机负荷、进气量、点火角、空燃比、发动机运行时间、环境温度、发动机工作温度和进气温度中的多种；
其中，将所述放热率设为关于发动机转速、发动机负荷、进气量、点火角、空燃比、运行时间和发动机工作温度中的多种的函数；将所述散热率设为关于发动机转速、发动机负荷、环境温度、发动机工作温度中的多种的函数。
可选的，在所述的评估方法中，所述实际工况的发动机工况数据还包括：发动机初始温度；以及，发动机转速、发动机负荷、进气量、点火角、空燃比和发动机运行时间中的多种；所述通过所述实际工况的发动机工况数据和所述发动机温度模型计算发动机温度模型值的方法包括：
将得到的所述实际工况的发动机工况数据代入所述发动机温度模型，对发动机工作温度进行迭代计算，从而得到发动机温度模型值。
可选的，在所述的评估方法中，所述评估方法还包括：
创建进气温度模型；以及，
通过所述实际工况的发动机工况数据、所述发动机温度模型值和所述进气温度模型计算进气温度模型值，以评估进气温度状态。
可选的，在所述的评估方法中，创建所述进气温度模型的方法包括：
基于采集得到的一实验工况的进气温度、环境温度以及发动机运行温度数据，标定得到进气温度、环境温度以及发动机运行温度随发动机转速及进气量变化的第二函数关系式，并作为所述进气温度模型。
可选的，在所述的评估方法中，所述通过所述实际工况的发动机工况数据、所述温度模型值和所述进气温度模型计算进气温度模型值的方法包括：
将得到的实际工况下的发动机转速、进气量和环境温度的数据，以及所述发动机温度模型值代入所述进气温度模型，以计算得到所述进气温度模型值。
本发明还提供一种控制器，包括：
温度模型设置模块，用于设置发动机温度模型；
数据获取模块，用于获取实际工况的发动机工况数据；
计算模块，用于通过所述实际工况的发动机工况数据和所述发动机温度模型计算发动机温度模型值，以评估发动机温度状态；
其中，所述实际工况的发动机工况数据包括环境温度，所述环境温度通过测量发动机的控制器的内部温度得到。
可选的，在所述的控制器中，所述控制器内设置有感温单元，所述感温单元用于检测所述控制器的内部温度。
可选的，在所述的控制器中，所述感温单元为热敏电阻。
可选的，在所述的控制器中，所述发动机温度模型为发动机温度变化值与发动机及发动机冷却系统的总热容量、发动机燃烧对冷却系统的放热率以及发动机冷却系统的散热率之间的第一函数关系式；
其中，所述放热率为关于发动机转速、发动机负荷、进气量、点火角、空燃比、运行时间和发动机工作温度中的多种的函数；所述散热率为关于发动机转速、发动机负荷、环境温度、发动机工作温度中的多种的函数。
可选的，在所述的控制器中，所述温度模型设置模块还用于设置进气温度模型，所述计算模块还用于通过所述实际工况的发动机工况数据、所述发动机温度模型值和所述进气温度模型计算进气温度模型值，以评估进气温度状态。
可选的，在所述的控制器中，所述进气温度模型为进气温度、环境温度以及发动机运行温度随发动机转速及发动机进气量变化的第二函数关系式。
在本发明提供的评估方法及控制器中，包括：创建发动机温度模型；获取实际工况的发动机工况数据；通过所述实际工况的发动机工况数据和所述发动机温度模型计算发动机温度模型值，以评估发动机温度状态；其中，所述实际工况的发动机工况数据包括环境温度，所述环境温度通过测量发动机的控制器的内部温度得到。
由于不需要在发动机上单独安装温度传感器，因此不再存在封装的问题，也不再存在因需要通过接插件和线束将信号引入电子控制器所带来的增加成本及存在断开风险的问题。
进一步的，由于可通过在控制器内设置感温单元的方式，来检测所述控制器的内部温度，无须封装和线缆接插件，因此大大降低了成本，发动机上也无需特殊设置感温单元的安装工位，可采用贴片式工艺来进行封装，因此提高了感温单元的可靠度，另外，所测得的内部温度可用于计算控制器内的功率驱动元件的电阻值，故也解决了通过在发动机的控制器内部安装电流采样电阻来对驱动电流进行检测时，会增加成本以及占用电路板的问题。
附图说明
图1所示为本发明实施例提供的评估方法的流程图；
图2所示为本发明实施例提供的控制器的组成框图；
图3所示为本发明另一实施例提供的评估方法的流程图；
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评估方法及控制器作进一步详细说明。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。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
首先，请参考图1，本发明实施例提供一种评估方法，所述评估方法包括以下步骤：
S11，创建发动机温度模型；
S12，获取实际工况的发动机工况数据，所述发动机工况数据包括环境温度，所述环境温度通过测量发动机的控制器的内部温度得到；
S13，通过所述实际工况的发动机工况数据和所述发动机温度模型计算发动机温度模型值，以评估发动机温度状态。
对应的，请参考图2，本发明实施例还提供一种控制器100，所述控制器100包括：
温度模型设置模块101，用于设置发动机温度模型；
数据获取模块102，用于获取实际工况的发动机工况数据，所述实际工况的发动机工况数据包括环境温度，所述环境温度通过测量发动机的控制器的内部温度得到；
计算模块103，用于通过所述实际工况的发动机工况数据和所述发动机温度模型计算发动机温度模型值，以评估发动机温度状态。
在本发明实施例提供的所述评估方法及所述控制器100中，由于不需要在发动机上单独安装温度传感器，因此不再存在封装的问题，也不再存在因需要通过接插件和线束将信号引入电子控制器所带来的增加成本及存在断开风险的问题。
此外，在本发明实施例提供的所述评估方法中，所述评估方法还包括：在发动机的控制器内设置感温单元，通过所述感温单元来测量所述控制器的所述内部温度。对应的，在本发明实施例提供的所述控制器中，所述控制器内同样也设置有所述感温单元。
由于可通过在控制器内设置感温单元的方式，来检测所述控制器的内部温度，无须封装和线缆接插件，因此大大降低了成本，发动机上也无需特殊设置感温单元的安装工位，可采用贴片式工艺来进行封装，因此提高了感温单元的可靠度，另外，所测得的内部温度可用于计算控制器内的功率驱动元件的电阻值，故也解决了通过在发动机的控制器内部安装电流采样电阻来对驱动电流进行检测时，会增加成本以及占用电路板的问题。
其中，所述感温单元可为热敏电阻，所述热敏电阻在用于通过检测控制器100内部温度来获取功率驱动元件的阻值时，所检测到的温度还可用于对温度敏感的电子元件的参数进行修正，实现更为精确控制的需求。
进一步的，所述环境温度之所以能通过测量发动机的控制器的内部温度得到，是因为控制器运行后会发热升温，因此控制器和环境温度会出现温差，而该温差可通过发动机工况数据来进行标定，故而，当测量得到控制器的内部温度之后，基于标定得到的温差可得到所述环境温度。
进一步的，对于所述评估方法，创建所述发动机温度模型的方法可包括：
根据热力学定律，成立关于发动机及发动机冷却系统的总热容量、发动机燃烧对冷却系统的放热率和发动机冷却系统的散热率的热力学方程：C*dT＝
(dQ/dt-dq/dt)*dt(C为发动机及发动机冷却系统的总热容量，dt为时间差，dT为这段时间的发动机温度的变化量，dQ/dt为放热率，dq/dt为散热率)；
根据采集的不同实验工况的发动机工况数据计算相应实验工况下的所述放热率和所述散热率；
基于所述热力学方程和所述计算的结果，利用数值算法拟合出发动机温度变化值与所述总热容量C、所述放热率dQ/dt以及所述散热率dq/dt之间的第一函数关系式，并作为所述发动机温度模型。
其中，每个所述实验工况的发动机工况数据可包括发动机转速、发动机负荷、进气量、点火角、空燃比、发动机运行时间、环境温度、发动机工作温度和进气温度中的多种；在此基础上，可将所述放热率设为关于发动机转速、发动机负荷、进气量、点火角、空燃比、运行时间和发动机工作温度中的多种的函数；将所述散热率设为关于发动机转速、发动机负荷、环境温度、发动机工作温度中的多种的函数。
与之相对应的，在所述控制器中，所述温度模型设置模块101设置的发动机温度模型为发动机温度变化值与发动机及发动机冷却系统的总热容量、发动机燃烧对冷却系统的放热率以及发动机冷却系统的散热率之间的第一函数关系式：C*dT＝(dQ/dt-dq/dt)*dt(C为发动机及发动机冷却系统的总热容量，dt为时间差，dT为这段时间的发动机温度的变化量，dQ/dt为放热率，dq/dt为散热率)；其中，所述放热率dQ/dt为关于发动机转速、发动机负荷、进气量、点火角、空燃比、运行时间和发动机工作温度中的多种的函数；所述散热率dq/dt为关于发动机转速、发动机负荷、环境温度、发动机工作温度中的多种的函数。
在此基础上，所述计算模块103通过所述实际工况的发动机工况数据和所述发动机温度模型计算发动机温度模型值的方法包括：将得到的所述实际工况的发动机工况数据代入所述发动机温度模型，对发动机工作温度进行迭代计算，从而得到发动机温度模型值。
这里需要说明的是，在创建所述发动机温度模型时，可采集的实验工况的数据除了以上提到的发动机转速、进气量、点火角、空燃比、运行时间、环境温度、发动机温度和进气温度之外，本领域技术人员还可根据实际应用进行调整，例如还可包括车速，以及，鉴于控制器和发动机个体差异性，还可包括风扇是否运行(针对带风扇的配置)、节温器开启特性(针对水冷的发动机)等。那么相应的，在设置所述放热率dQ/dt和所述散热率dq/dt的函数时，还应参考相应发动机的个体特征，调整所述放热率dQ/dt和和所述散热率dq/dt的设置参数。
在实际过程中，除了所述环境温度，获取的所述实际工况的发动机工况数据还可包括：发动机初始温度；以及，发动机转速、发动机负荷、进气量、点火角、空燃比和发动机运行时间中的多种。对于实际工况，需要获取的工况数据，可根据温度模型的设置做出调整，当模型设置数据包括车速、风扇是否运行、节温器开启特性等时，那么实际工况应获取的数据也应包括车速、风扇是否运行、节温器开启特性等，若获取的工况数据无车速数据，可以利用发动机转速和进气量根据试验测量建立一个车速的基本模型。在此基础上，进一步的，通过所述实际工况的发动机工况数据和所述发动机温度模型计算发动机温度模型值的方法包括：将得到的所述实际工况的发动机工况数据代入所述发动机温度模型，对发动机工作温度进行迭代计算，从而得到发动机温度模型值。
在实际使用时，因为C已知，放热率和散热率的函数也已知，环境温度和发动机的初始温度也已知，根据发动机运转工况的实际参数(主要为发动机转速，进气量，点火角、空燃比、运行时间和环境温度)，通过上述方程，可以对发动机温度进行迭代计算，获取发动机的温度模型值。
在本发明的另一具体实施例中，所述评估方法还可包括：创建进气温度模型；以及通过所述实际工况的发动机工况数据、所述发动机温度模型值和所述进气温度模型计算进气温度模型值，以评估进气温度状态。
此时，所述评估方法具体包括如下步骤：
S21，创建发动机温度模型和进气温度模型；
S22，获取实际工况的发动机工况数据，所述发动机工况数据包括环境温度，所述环境温度通过测量发动机的控制器的内部温度得到；
S23，通过所述实际工况的发动机工况数据和所述发动机温度模型计算发动机温度模型值，以评估发动机温度状态；以及通过所述实际工况的发动机工况数据、所述发动机温度模型值和所述进气温度模型计算进气温度模型值，以评估进气温度状态。
其中，所述发动机温度模型及所述通过所述实际工况的发动机工况数据和所述发动机温度模型计算发动机温度模型值，以评估发动机温度状态，与前文一致，在此不再赘述。
本发明实施例中，创建所述进气温度模型的方法可包括：基于采集得到的一实验工况的进气温度、环境温度以及发动机运行温度数据，标定得到进气温度、环境温度以及发动机运行温度随发动机转速及进气量变化的第二函数关系式：T进气＝T环境+f(发动机转速、进气量)×(发动机温度模型值－T环境)，并将所述第二函数关系式作为所述进气温度模型。
在此基础上，通过所述实际工况的发动机工况数据、所述温度模型值和所述进气温度模型计算进气温度模型值的方法包括：将得到的实际工况下的发动机转速、进气量和环境温度的数据，以及所述发动机温度模型值代入所述进气温度模型，以计算得到所述进气温度模型值。
与之相对应的，在所述控制器中，所述进气温度模型为进气温度、环境温度以及发动机运行温度随发动机转速及发动机进气量变化的第二函数关系式：T进气＝T环境+f(发动机转速、进气量)×(发动机温度模型值－T环境)。
在此基础上，所述计算模块103通过所述实际工况的发动机工况数据、所述发动机温度模型值和所述进气温度模型计算进气温度模型值的方法包括：将得到的实际工况下的发动机转速、进气量和环境温度的数据，以及所述发动机温度模型值代入进气温度模型，以计算得到所述进气温度模型值。
综上所述，本发明提供的评估方法及控制器由于不需要在发动机上单独安装温度传感器，因此不再存在封装的问题，也不再存在因需要通过接插件和线束将信号引入电子控制器所带来的增加成本及存在断开风险的问题。进一步的，由于可通过在控制器内设置感温单元的方式，来检测所述控制器的内部温度，无须封装和线缆接插件，因此大大降低了成本，发动机上也无需特殊设置感温单元的安装工位，可采用贴片式工艺来进行封装，因此提高了感温单元的可靠度，另外，所测得的内部温度可用于计算控制器内的功率驱动元件的电阻值，故也解决了通过在发动机的控制器内部安装电流采样电阻来对驱动电流进行检测时，会增加成本以及占用电路板的问题。
需要说明的是，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。
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 (15)
1.一种评估方法，其特征在于，包括：
创建发动机温度模型；
获取实际工况的发动机工况数据；
通过所述实际工况的发动机工况数据和所述发动机温度模型计算发动机温度模型值，以评估发动机温度状态；
其中，所述实际工况的发动机工况数据包括环境温度，所述环境温度通过测量发动机的控制器的内部温度得到。
2.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述评估方法还包括：在所述控制器内设置感温单元，通过所述感温单元来测量所述控制器的所述内部温度。
3.如权利要求2所述的评估方法，其特征在于，所述感温单元为热敏电阻。
4.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，创建所述发动机温度模型的方法包括：
成立关于发动机及发动机冷却系统的总热容量、发动机燃烧对冷却系统的放热率和发动机冷却系统的散热率的热力学方程；
根据采集的不同实验工况的发动机工况数据计算相应实验工况下的所述放热率和所述散热率；
基于所述热力学方程和所述计算的结果，利用数值算法拟合出发动机温度变化值与所述总热容量、所述放热率以及所述散热率之间的第一函数关系式，并作为所述发动机温度模型。
5.如权利要求4所述的评估方法，其特征在于，每个所述实验工况的发动机工况数据包括发动机转速、发动机负荷、进气量、点火角、空燃比、发动机运行时间、环境温度、发动机工作温度和进气温度中的多种；
其中，将所述放热率设为关于发动机转速、发动机负荷、进气量、点火角、空燃比、运行时间和发动机工作温度中的多种的函数；将所述散热率设为关于发动机转速、发动机负荷、环境温度、发动机工作温度中的多种的函数。
6.如权利要求5所述的评估方法，其特征在于，所述实际工况的发动机工况数据还包括：发动机初始温度；以及，发动机转速、发动机负荷、进气量、点火角、空燃比和发动机运行时间中的多种；所述通过所述实际工况的发动机工况数据和所述发动机温度模型计算发动机温度模型值的方法包括：
将得到的所述实际工况的发动机工况数据代入所述发动机温度模型，对发动机工作温度进行迭代计算，从而得到发动机温度模型值。
7.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述评估方法还包括：
创建进气温度模型；以及，
通过所述实际工况的发动机工况数据、所述发动机温度模型值和所述进气温度模型计算进气温度模型值，以评估进气温度状态。
8.如权利要求7所述的评估方法，其特征在于，创建所述进气温度模型的方法包括：
基于采集得到的一实验工况的进气温度、环境温度以及发动机运行温度数据，标定得到进气温度、环境温度以及发动机运行温度随发动机转速及进气量变化的第二函数关系式，并作为所述进气温度模型。
9.如权利要求8所述的评估方法，其特征在于，所述通过所述实际工况的发动机工况数据、所述温度模型值和所述进气温度模型计算进气温度模型值的方法包括：
将得到的实际工况下的发动机转速、进气量和环境温度的数据，以及所述发动机温度模型值代入所述进气温度模型，以计算得到所述进气温度模型值。
10.一种控制器，其特征在于，包括：
温度模型设置模块，用于设置发动机温度模型；
数据获取模块，用于获取实际工况的发动机工况数据；
计算模块，用于通过所述实际工况的发动机工况数据和所述发动机温度模型计算发动机温度模型值，以评估发动机温度状态；
其中，所述实际工况的发动机工况数据包括环境温度，所述环境温度通过测量发动机的控制器的内部温度得到。
11.如权利要求10所述的控制器，其特征在于，所述控制器内设置有感温单元，所述感温单元用于检测所述控制器的内部温度。
12.如权利要求11所述的控制器，其特征在于，所述感温单元为热敏电阻。
13.如权利要求10所述的控制器，其特征在于，所述发动机温度模型为发动机温度变化值与发动机及发动机冷却系统的总热容量、发动机燃烧对冷却系统的放热率以及发动机冷却系统的散热率之间的第一函数关系式；
其中，所述放热率为关于发动机转速、发动机负荷、进气量、点火角、空燃比、运行时间和发动机工作温度中的多种的函数；所述散热率为关于发动机转速、发动机负荷、环境温度、发动机工作温度中的多种的函数。
14.如权利要求10所述的控制器，其特征在于，所述温度模型设置模块还用于设置进气温度模型，所述计算模块还用于通过所述实际工况的发动机工况数据、所述发动机温度模型值和所述进气温度模型计算进气温度模型值，以评估进气温度状态。
15.如权利要求14所述的控制器，其特征在于，所述进气温度模型为进气温度、环境温度以及发动机运行温度随发动机转速及发动机进气量变化的第二函数关系式。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010053640.4A CN111237056A (zh) | 2020-01-17 | 2020-01-17 | 一种评估方法及控制器 |
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| CN202010053640.4A CN111237056A (zh) | 2020-01-17 | 2020-01-17 | 一种评估方法及控制器 |
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| CN202010053640.4A Pending CN111237056A (zh) | 2020-01-17 | 2020-01-17 | 一种评估方法及控制器 |
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