CN112922735B - 缸内直喷汽油机瞬态燃油补偿量的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种缸内直喷汽油机瞬态燃油补偿量的确定方法,判断发动机启动完成后,首先根据发动机运行参数确定瞬态燃油基准补偿量,对瞬态燃油基准补偿量进行低通滤波处理得到燃油补偿量滤波初始值,对燃油补偿量滤波初始值进行限值得到燃油补偿量滤波值,根据瞬态燃油基准补偿量、燃油补偿量滤波值以及燃油补偿增益系数进行高通滤波处理得到瞬态燃油补偿系数初始值,对瞬态燃油补偿系数初始值进行限值得到瞬态燃油补偿系数,根据补偿前喷油量和瞬态燃油补偿系数得到瞬态燃油补偿量。本发明可以快速的实现对瞬态喷油量和空燃比的精确控制,提高瞬态工况的燃烧效率,有效的改善瞬态工况的燃油经济性和排放水平。
Description
技术领域
本发明涉及缸内直喷技术领域,具体地指一种缸内直喷汽油机瞬态燃油补偿量的确定方法。
背景技术
相比气道喷射,缸内直喷技术可以有效降低缸内温度,提高充气效率,降低爆震倾向;可以采用较大压缩比,从而提高扭矩和燃油经济性,缸内直喷汽油机研发成为汽车发展的主流。气道喷射,即将燃油喷射在进气道而形成油膜,需要进气道油膜补偿从而实时控制最佳空燃比。对于缸内直喷汽油机,在瞬态工况,油雾也会出现直接喷射到低温的气缸壁或活塞上,形成湿壁现象。这将导致空气和燃油的混合气体的浓度降低,导致燃烧效率低下,从而使得瞬态工况排放的恶化。
中国专利CN111042942A公开了一种缸内直喷汽油机瞬态燃油控制方法、装置及车辆,该专利是通过不断迭代且利用实际空燃比并采用复杂的控制方法来获得瞬态燃油的补偿。瞬态燃油补偿是针对瞬态工况下的燃油空燃比修正,迭代会导致油膜补偿时间的加长,实际空燃比也是根据发动机燃烧后的空燃比情况做反馈,实际空燃比同样反馈的不是当前情况下真实燃烧情况,也是存在时间上的迟滞。针对瞬态工况下复杂变化的工况,工况瞬息万变,利用过去式的燃烧状态和采用有时间迟滞的迭代方法无法准确地对瞬态燃油进行修正补偿。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足,提供一种缸内直喷汽油机瞬态燃油补偿量的确定方法。
为实现上述目的,本发明提供一种缸内直喷汽油机瞬态燃油补偿量的确定方法,判断发动机启动完成后,首先根据发动机运行参数确定瞬态燃油基准补偿量,对瞬态燃油基准补偿量进行低通滤波处理得到燃油补偿量滤波初始值,对燃油补偿量滤波初始值进行限值得到燃油补偿量滤波值,根据瞬态燃油基准补偿量、燃油补偿量滤波值以及燃油补偿增益系数进行高通滤波处理得到瞬态燃油补偿系数初始值,对瞬态燃油补偿系数初始值进行限值得到瞬态燃油补偿系数,根据补偿前喷油量和瞬态燃油补偿系数得到瞬态燃油补偿量。
进一步地,所述瞬态燃油基准补偿量mTFC_FuelRef的确定方法包括,通过如下公式得到
其中,kEnrich为加浓系数,rhoAir为空气进气密度,VCylinderDisplacement为发动机排量,rStoichiometricRatio为燃油化学计量比。
进一步地,所述燃油补偿量滤波初始值mTFC_FuelLPRaw的确定方法包括,通过如下公式得到
其中,mTFC_FuelLPRaw(N-1)为上一计算周期的燃油补偿量滤波初始值,mTFC_FuelLPRaw(0)=mTFC_FuelRef(0),f3(n,rhoAir)×k3(TCoolant)为低通滤波系数,mTFC_FuelRef(N)为当前时刻的瞬态燃油基准补偿量。
进一步地,所述低通滤波系数为第一低通滤波系数与第二低通滤波系数的乘积,所述第一低通滤波系数根据发动机转数n和进气密度rhoAir标定得到,所述第二低通滤波系数根据发动机水温TCoolant标定得到。
进一步地,所述燃油补偿量滤波值被限值在燃油补偿量滤波下限值与燃油补偿量滤波上限值之间;
所述燃油补偿量滤波下限值mTFC_FuelLPMin通过如下公式得到
其中,mTFC_FuelRef为瞬态燃油基准补偿量,mTFC_FuelDeltaMax为燃油补偿量上限值,rTFC_Gain为燃油补偿增益系数;
所述燃油补偿量滤波上限值mTFC_FuelLPMax通过如下公式得到
其中,mTFC_FuelDeltaMin为燃油补偿量下限值。
进一步地,所述燃油补偿量下限值为瞬态燃油基准补偿量与燃油补偿系数下限值的乘积;所述燃油补偿量上限值为瞬态燃油基准补偿量与燃油补偿系数上限值的乘积。
进一步地,所述瞬态燃油补偿系数被限制在燃油补偿系数下限值与燃油补偿系数上限值之间;
所述燃油补偿系数下限值rTFC_Min的确定方法包括,通过如下公式得到
rTFC_Min=f2(n,rhoAir)×k2(TCoolant)
其中,f2(n,rhoAir)为燃油补偿系数第一下限值,k2(TCoolant)为燃油补偿系数第二下限值。
所述燃油补偿系数上限值rTFC_Max的确定方法包括,通过如下公式得到
rTFC_Max=f1(n,rhoAir)×k1(TCoolant)
其中,f1(n,rhoAir)为燃油补偿系数第一上限值,k1(TCoolant)为燃油补偿系数第二上限值。
进一步地,所述燃油补偿系数第一下限值和所述燃油补偿系数第一上限值均根据发动机转速和进气密度标定得到;燃油补偿系数第二下限值和燃油补偿系数第二上限值根据发动机水温标定得到。
进一步地,所述瞬态燃油补偿系数初始值KTFC_FuelRaw的确定方法包括,通过如下公式得到
其中,mTFC_FuelRef为瞬态燃油基准补偿量,mTFC_FuelLP为燃油补偿量滤波值,rTFC_Gain为燃油补偿增益系数。
进一步地,所述燃油补偿增益系数rTFC_Gain为第一增益系数和第二增益系数的乘积;所述第一增益系数根据发动机转速和进气密度标定得到;所述第二增益系数根据发动机水温标定得到。
本发明的有益效果:本发明通过对瞬态燃油基准补偿量进行低通滤波和限制处理得到燃油补偿量滤波值,然后利用燃油补偿增益系数进行高通滤波以及限制处理得到瞬态燃油补偿系数,最终确定瞬态燃油补偿量,此方法可以快速的实现对瞬态喷油量和空燃比的精确控制,提高瞬态工况的燃烧效率,有效的改善瞬态工况的燃油经济性和排放水平。
附图说明
图1为本发明瞬态燃油补偿量的确定方法流程图。
具体实施方式
下面具体实施方式用于对本发明的权利要求技术方案作进一步的详细说明,便于本领域的技术人员更清楚地了解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下面具体的实施例。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。
如图1所示,一种缸内直喷汽油机瞬态燃油补偿量的确定方法,对瞬态燃油进行补偿必须在发动机完成启动之后进行,因为发动机起动过程会进行单独控制,为了避免瞬态燃油对发动机起动过程的排放、油耗、NVH等影响。
一、首判断发动机是否启动完成。
本实施例中,当同事满足以下条件时,发动机启动完成,本次驾驶循环过程中,瞬态燃油补偿会一直进行,在发动机启动未完成时,不进行瞬态燃油补偿,即瞬态燃油补偿系数为1。
1、本次驾驶循环中发动机燃烧次数超过预设燃烧次数,该预设燃烧次数根据本次驾驶循环的发动机起动水温标定得到,详见表1。
表1预设燃烧次数与发动机起动水温标定标定表
2、发动机转速超过预设发动机转速,表征发动机已经起动成功,本实例中预设发动机转速为750rpm。
3、发动机水温上升度数超过预设水温上升度数,该预设水温上升度数根据发动机起动水温标定得到,详见表2,这样进一步确保不会对发动机起动过程造成影响。
表2预设水温上升度数与发动机起动水温标定表
二、确定瞬态燃油基准补偿量
本实施例中,瞬态燃油基准补偿量mTFC_FuelRef通过如下公式得到
其中,kEnrich为加浓系数,加浓系数来自于发动机其他的控制请求,例如根据空燃比控制请求确定,用于调节空燃比,加浓系数大于1时,表示燃油与空气的质量比变大,燃油浓度变大,在本实施例中的瞬态燃油补偿量控制中为已知值,rhoAir为空气进气密度,VCylinderDisplacement为发动机排量,rStoichiometricRatio为燃油化学计量比。
三、确定燃油补偿量滤波初始值
本实施例中,燃油补偿量滤波初始值mTFC_FuelLPRaw由如下公式得到其中,mTFC_FuelLPRaw(N-1)为上一计算周期的燃油补偿量滤波初始值,计算周期为0.01s,mTFC_FuelLPRaw(0)=mTFC_FuelRef(0),f3(n,rhoAir)×k3(TCoolant)为低通滤波系数,mTFC_FuelRef(N)为当前时刻的瞬态燃油基准补偿量。
本实施例中,低通滤波系数为第一低通滤波系数f3(n,rhoAir)与第二低通滤波系数k3(TCoolant)的乘积,第一低通滤波系数根据发动机转数和进气密度标定得到,详见表3;第二低通滤波系数根据发动机水温标定得到,详见表4。
表3第一低通滤波系数标定表
表4第二低通滤波系数标定表
四、确定燃油补偿系数限值
燃油补偿系数限值包括燃油补偿系数下限值和燃油补偿系数上限值,燃油补偿系数下限值rTFC_Min通过如下公式得到
rTFC_Min=f2(n,rhoAir)×k2(TCoolant)
其中,f2(n,rhoAir)为燃油补偿系数第一下限值,k2(TCoolant)为燃油补偿系数第二下限值。
燃油补偿系数上限值rTFC_Max通过如下公式得到
rTFC_Max=f1(n,rhoAir)×k1(TCoolant)
其中,f1(n,rhoAir)为燃油补偿系数第一上限值,k1(TCoolant)为燃油补偿系数第二上限值。
本实施例中,燃油补偿系数第一上限值根据发动机转速和进气密度标定得到,详见表5,燃油补偿系数第二上限值根据发动机水温标定得到,详见表6。
表5燃油补偿系数第一上限值的标定表
表6燃油补偿系数第二上限值的标定表
本实施例中,燃油补偿系数第一下限值根据发动机转速和进气密度标定得到,详见表7,燃油补偿系数第二下限值根据发动机水温标定得到,详见表8。
表7燃油补偿系数第一下限值标定表
表8燃油补偿系数第二下限值标定表
根据燃油补偿系数限值和瞬态燃油基准补偿量得到瞬态燃油补偿量限值,瞬态燃油补偿量限值包括瞬态燃油补偿量下限值和瞬态燃油补偿量上限值。
瞬态燃油补偿量下限值通过如下公式得到
mTFC_FuelDeltaMin=mTFC_FuelRef×rTFC_Min
瞬态燃油补偿量上限值通过如下公式得到
mTFC_FuelDeltaMax=mTFC_FuelRef×rTFC_Max
五、确定燃油补偿增益系数
本实施例中,燃油补偿增益系数rTFC_Gain为第一增益系数f4(n,rhoAir)和第二增益系数k4(TCoolant)的乘积;第一增益系数根据发动机转速和进气密度标定得到;第二增益系数根据发动机水温标定得到。
当瞬态燃油基准补偿量大于或等于燃油补偿量初始滤波值时,说明瞬态燃油喷油量需要正向补偿,即此时需要对空燃比进行加浓处理,第一增益系数和第二增益系数均为正值,分别见表9和表10。
表9正向补偿时第一增益系数标定表
表10正向补偿时第二增益系数标定表
当瞬态燃油基准补偿量小于燃油补偿量初始滤波值时,说明瞬态燃油喷油量需要负向补偿,即此时需要对空燃比进行稀释处理,第一增益系数和第二增益系数均为负值,分别见表11和表12。
表11负向补偿时第一增益系数标定表
表12负向补偿时第二增益系数标定表
六、确定瞬态燃油补偿量滤波值
对燃油补偿量初始滤波值进行限值处理得到瞬态燃油补偿量滤波值,燃油补偿量滤波值被限值在燃油补偿量滤波下限值与燃油补偿量滤波上限值之间;
燃油补偿量滤波下限值mTFC_FuelLPMin通过如下公式得到
其中,mTFC_FuelRef为瞬态燃油基准补偿量,mTFC_FuelDeltaMax为燃油补偿量上限值,rTFC_Gain为燃油补偿增益系数;
燃油补偿量滤波上限值mTFC_FuelLPMax通过如下公式得到
其中,mTFC_FuelDeltaMin为燃油补偿量下限值。
七、确定瞬态燃油补偿系数
本实施例中,瞬态燃油补偿系数初始值KTFC_FuelRaw通过如下高通滤波信号得到
其中,mTFC_FuelRef为瞬态燃油基准补偿量,mTFC_FuelLP为燃油补偿量滤波值,rTFC_Gain为燃油补偿增益系数。
对瞬态燃油补偿系数初始值进行限值得到瞬态燃油补偿系数。本实施例中,瞬态燃油补偿系数被限制在燃油补偿系数下限值rTFC_Min与燃油补偿系数上限值rTFC_Max之间。
最终,根据补偿前喷油量和瞬态燃油补偿系数的乘积得到瞬态燃油补偿量。
Claims (10)
1.一种缸内直喷汽油机瞬态燃油补偿量的确定方法,其特征在于:判断发动机启动完成后,首先根据发动机运行参数确定瞬态燃油基准补偿量,对瞬态燃油基准补偿量进行低通滤波处理得到燃油补偿量滤波初始值,对燃油补偿量滤波初始值进行限值得到燃油补偿量滤波值,根据瞬态燃油基准补偿量、燃油补偿量滤波值以及燃油补偿增益系数进行高通滤波处理得到瞬态燃油补偿系数初始值,对瞬态燃油补偿系数初始值进行限值得到瞬态燃油补偿系数,根据补偿前喷油量和瞬态燃油补偿系数得到瞬态燃油补偿量。
4.根据权利要求3所述的缸内直喷汽油机瞬态燃油补偿量的确定方法,其特征在于:所述低通滤波系数为第一低通滤波系数与第二低通滤波系数的乘积,所述第一低通滤波系数根据发动机转数n和进气密度rhoAir标定得到,所述第二低通滤波系数根据发动机水温TCoolant标定得到。
6.根据权利要求5所述的缸内直喷汽油机瞬态燃油补偿量的确定方法,其特征在于:所述燃油补偿量下限值为瞬态燃油基准补偿量与燃油补偿系数下限值的乘积;所述燃油补偿量上限值为瞬态燃油基准补偿量与燃油补偿系数上限值的乘积。
7.根据权利要求6所述的缸内直喷汽油机瞬态燃油补偿量的确定方法,其特征在于:所述瞬态燃油补偿系数被限制在燃油补偿系数下限值与燃油补偿系数上限值之间;
所述燃油补偿系数下限值rTFC_Min的确定方法包括,通过如下公式得到
rTFC_Min=f2(n,rhoAir)×k2(TCoolant)
其中,f2(n,rhoAir)为燃油补偿系数第一下限值,k2(TCoolant)为燃油补偿系数第二下限值;
所述燃油补偿系数上限值rTFC_Max的确定方法包括,通过如下公式得到
rTFC_Max=f1(n,rhoAir)×k1(TCoolant)
其中,f1(n,rhoAir)为燃油补偿系数第一上限值,k1(TCoolant)为燃油补偿系数第二上限值。
8.根据权利要求7所述的缸内直喷汽油机瞬态燃油补偿量的确定方法,其特征在于:所述燃油补偿系数第一下限值和所述燃油补偿系数第一上限值均根据发动机转速和进气密度标定得到;燃油补偿系数第二下限值和燃油补偿系数第二上限值根据发动机水温标定得到。
10.根据权利要求5或9所述的缸内直喷汽油机瞬态燃油补偿量的确定方法,其特征在于:所述燃油补偿增益系数rTFC_Gain为第一增益系数和第二增益系数的乘积;所述第一增益系数根据发动机转速和进气密度标定得到;所述第二增益系数根据发动机水温标定得到。
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