CN114635806B - 摩托车及其发动机加油瞬态喷油控制方法、系统和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种摩托车及其发动机加油瞬态喷油控制方法、系统和装置，摩托车发动机加油瞬态喷油控制方法，用于在第N+1循环进行燃油喷射，包括：获取发动机在第N循环中的理论喷油量F1；根据理论喷油量F1在第N+1循环中对发动机进行喷油，以完成在第N+1循环的第一次燃油喷射；获取在第N+1循环中位于进气冲程预设时刻范围内的任一时刻对应的油门开度，预设时刻范围包括最大进气压力时刻；根据油门开度、发动机的转速和气体温度得到在第N+1循环中发动机的实际喷油量F；根据F＝F1+F2计算得到在第N+1循环中的补充喷油量F2；根据补充喷油量F2再次对发动机进行喷油，以完成在第N+1循环的第二次燃油喷射。

Description

摩托车及其发动机加油瞬态喷油控制方法、系统和装置
技术领域
本申请涉及发动机管理技术领域，特别涉及一种摩托车及其发动机加油瞬态喷油控制方法、系统和装置。
背景技术
目前，摩托车电喷系统通常采用速度密度法通过测量进气道进气压力和进气温度等信息来估算发动机进气量，然后根据理论空燃比来匹配合适的喷油量，但在大多数工况下为了让汽油能与空气充分混合，常见电喷系统基本都是在进气门打开前即完成喷油，这种方式的缺点就是在无法知道本次循环进气压力也无法估算本次循环进气量的情况下，需要预估给定喷油量；而目前电喷系统都是采用转速、上一循环进气压力来估算本次循环的进气量，特别是在加油过程中，相邻两个循环进气压力差异较大，导致估算进气量误差较大，最终加油过程中动力不足。
具体来说，为了使燃油和空气混合充分，在大多数工况下ECU在进气门打开前完成喷油，而进气门打开前，ECU采集不到进入气缸的气体压力无法估算进气量，因此只能估算进气量，目前行业通用做法是让ECU通过采集第N个循环的进气量计算N+1循环喷油量，当稳态工况时第N个循环的进气量和第N+1循环的进气量是相当的，因此第N个循环计算出的喷油量与第N+1循环的喷油需求量相当。而当过渡加速工况，第N个循环的进气量与第N+1循环的进气量差异较大，第N个循环计算出的喷油量无法满足第N+1循环的需求量。本技术方案就是通过相关算法弥补过渡加速工况下，第N个循环计算出的喷油量无法满足第N+1循环需求量的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种摩托车及其发动机加油瞬态喷油控制方法、系统和装置，通过在一个发动机循环内二次补充喷油的方式来弥补过度加速工况下动力不足现象，从而提高发动机的动力响应。
为实现上述目的，本申请提供一种摩托车发动机加油瞬态喷油控制方法，用于在第N+1循环进行燃油喷射，包括：
获取发动机在第N循环中的理论喷油量F1；
根据理论喷油量F1在第N+1循环中对发动机进行喷油，以完成在第N+1循环的第一次燃油喷射；
获取在第N+1循环中位于进气冲程预设时刻范围内的任一时刻对应的油门开度，预设时刻范围包括最大进气压力时刻；
根据油门开度、发动机的转速和气体温度得到在第N+1循环中发动机的实际喷油量F；
根据F＝F1+F2计算得到在第N+1循环中的补充喷油量F2；
根据补充喷油量F2再次对发动机进行喷油，以完成在第N+1循环的第二次燃油喷射。
可选地，获取在第N+1循环中位于进气冲程预设时刻范围内的任一时刻对应的油门开度，预设时刻范围包括最大进气压力时刻的步骤，包括：
获取在第N+1循环中完成进气冲程2/5-4/5角度时对应的油门开度。
可选地，获取在第N+1循环中完成进气冲程2/5-4/5角度时对应的油门开度的步骤，包括：
获取在第N+1循环的进气冲程中完成进气冲程2/3角度之前的两个时刻分别对应的发动机角度A1和A2，以及两个时刻分别对应的油门开度差值B1和B2，其中，A1＜A2，且B1＜B2；
根据公式B2+B1×(300-A2)/(A2-A1)计算得到在第N+1循环中完成2/5-4/5角度时对应的油门开度。
可选地，两个时刻具体为：在预设的时间周期内，相邻的两个采集时刻。
可选地，根据油门开度、发动机的转速和气体温度得到在第N+1循环中发动机的实际喷油量F的步骤，包括：
根据油门开度和发动机的转速得到在第N+1循环中的发动机的进气压力；
根据进气压力和气体温度计算在第N+1循环中发动机的实际喷油量F。
可选地，根据油门开度和发动机的转速得到在第N+1循环中的发动机的进气压力的步骤，包括：
获取油门开度、发动机的转速和发动机的进气压力之间的三维关系图；
根据三维关系图、油门开度和发动机的转速得到发动机的进气压力。
可选地，根据进气压力和气体温度计算在第N+1循环中发动机的实际喷油量F的步骤，包括：
根据公式PV＝nRT计算得到进入发动机中气体的量n，其中，n的单位是mol，P为进气压力，V为进入发动机的气体体积，R为理想气体常数，T为气体温度；
根据发动机中气体的量n和实际喷油量F之间的正比例关系，得到在第N+1循环中发动机的实际喷油量F。
本申请还提供一种摩托车发动机加油瞬态喷油控制系统，摩托车发动机加油瞬态喷油控制系统应用于上述的摩托车发动机加油瞬态喷油控制方法，摩托车发动机加油瞬态喷油控制系统包括：
第一获取单元：用于获取在第N循环中发动机的理论喷油量F1；
第一喷射单元：用于根据理论喷油量F1在第N+1循环中对发动机进行喷油，以完成在第N+1循环的第一次燃油喷射；
第二获取单元：用于获取在第N+1循环中位于进气冲程预设时刻范围内的任一时刻对应的油门开度，预设时刻范围包括最大进气压力时刻；
第一计算单元：用于根据油门开度、发动机的转速和气体温度得到在第N+1循环中发动机的实际喷油量F；
第二计算单元：用于根据F＝F1+F2计算得到在第N+1循环中的补充喷油量F2；
第二喷射单元：用于根据补充喷油量F2再次对发动机进行喷油，以完成在第N+1循环的第二次燃油喷射。
本申请还提供一种摩托车发动机加油瞬态喷油控制装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，处理器和存储器相连，且处理器用于执行计算机程序时实现如上述的摩托车发动机加油瞬态喷油控制方法的步骤。
本申请还一种摩托车，包括如上述的摩托车发动机加油瞬态喷油控制装置。
相对于上述背景技术，本申请提供的摩托车发动机加油瞬态喷油控制方法，用于在第N+1循环进行燃油喷射，控制方法首先获取发动机在第N循环中的理论喷油量F1，根据理论喷油量F1在第N+1循环中对发动机进行喷油，以完成在第N+1循环的第一次燃油喷射，然后根据在第N+1循环中位于进气冲程预设时刻范围内的任一时刻对应的油门开度，得到在第N+1循环中发动机的实际喷油量F；预设时刻范围包括最大进气压力时刻，再根据F＝F1+F2计算得到在第N+1循环中的补充喷油量F2；根据补充喷油量F2再次对发动机进行喷油，以完成在第N+1循环的第二次燃油喷射。由此可知，通过在一个发动机循环内二次补充喷油的方式来弥补过度加速工况下动力不足现象，提高发动机的动力响应。
本申请提供的摩托车发动机加油瞬态喷油控制系统、摩托车发动机加油瞬态喷油控制装置和摩托车，有益效果如上述，本文不再展开。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中摩托车发动机加油瞬态喷油控制方法的流程图；
图2为本申请实施例中发动机工作循环、油门开度和进气量之间的关系图；
图3为本申请实施例中摩托车发动机加油瞬态喷油控制系统的功能框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
本申请实施例提供的摩托车发动机加油瞬态喷油控制方法，用于在第N+1循环进行燃油喷射，参考说明书附图1，控制方法包括：
S1、获取发动机在第N循环中的理论喷油量F1；
在步骤S1中，理论喷油量F1可根据第N循环发动机状态(主要是进气压力)计算得来，作用于第N+1循环，理论喷油量F1并非是第N循环的实际执行喷油量。
具体地，理论喷油量F1的获取步骤可以包括：
获取在第N循环中进入发动机的气体压力P1和气体温度T1；
根据公式P1V＝n1RT1计算得到进入发动机中气体的量n1，其中，n1的单位是mol，V为进入发动机的气体体积，R为理想气体常数；
根据气体质量n1和理论喷油量F1之间的正比例关系，得到在第N循环中发动机的理论喷油量F1。
S2、根据理论喷油量F1在第N+1循环中对发动机进行喷油，以完成在第N+1循环的第一次燃油喷射；
S3、获取在第N+1循环中位于进气冲程预设时刻范围内的任一时刻对应的油门开度，预设时刻范围包括最大进气压力时刻；
在步骤S3中，油门开度是指第N+1循环的实际开度，开度是在第一次燃油喷射后，进气门打开时刻通过当前节气门TPS变化率估算得到，其目的为了预估第N+1循环最大进气压力。
S4、根据油门开度、发动机的转速和气体温度得到在第N+1循环中发动机的实际喷油量F；
当然，实际喷油量F并不仅限于通过上述油门开度、发动机的转速和气体温度三个参数得到，还可以添加相应的修正参数。
例如：实际喷油量F的确定还应参考发动机排量和发动机缸内温度等，针对不同发动机类型，实际喷油量F的计算模型各不相同，本文不再一一展开。
S5、根据F＝F1+F2计算得到在第N+1循环中的补充喷油量F2；
由于实际喷油量F和第N循环的理论喷油量F1已经通过上述步骤得到，因此通过步骤S5可以计算出第N+1循环中的补充喷油量F2。
S6、根据补充喷油量F2再次对发动机进行喷油，以完成在第N+1循环的第二次燃油喷射。
当通过步骤S5计算出补充喷油量F2大于0时，根据补充喷油量F2再次对发动机进行喷油；在这里，并不意味着当补充喷油量F2大于0时，就一定进行第二次燃油喷射，第二次燃油喷射的执行还有一些其他的条件限制。
针对上述步骤S3，获取在第N+1循环中位于进气冲程预设时刻范围内的任一时刻对应的油门开度，预设时刻范围包括最大进气压力时刻的步骤，包括：
获取在第N+1循环中完成进气冲程2/5-4/5角度时对应的油门开度。
在这里，进气冲程的具体角度可以人为设定，目的就是为了获得最大进气压力位置，可以设定为2/3角度时对应的油门开度。
参考说明书附图2所示，图2中从上到下的曲线，分别是发动机冲程、油门开度和进气量，发动机运行一个循环(两圈)包括四个冲程：分别是压缩、作功、排气、进气，每个冲程飞轮旋转180°，即活塞由最低点到最高点或最高点到最低点，此处2/3角度指飞轮在进气冲程转动角度，即活塞在进气冲程由最高点往最低点运行2/3处。进气冲程为180°，只是活塞从上止点运行下止点的发动机飞轮盘转动180°，进气冲程的2/3就是活塞从上止点开始运行120°(也即180°的2/3)。
此外，油门开度是周期性采集，可以是3ms采集一次，记录本次采集的开度，和与上一个3ms的差值，同时记录此时的发动机角度。
例如：在N+0ms时刻，采集的数据为：油门开度为5％，发动机角度为120°，在N+3ms时刻，采集的数据为：油门开度为8％，与上一周期(N+0ms)的差值为3％，发动机角度为150°，在N+6ms时刻，采集的数据为：油门开度为12％，与上一周期(N+3ms)的差值为4％，发动机角度为180°。显然，进气量为进入发动机气缸的空气量，从图2中可以看到，只有进气冲程对应的进气量才有上升，并且在进气冲程2/3处附近进气量达到最大。也即，上文中2/3角度是进气压力最大位置附近，更能反映本次循环实际进气量。
针对步骤S3，获取在第N+1循环中完成进气冲程2/5-4/5角度时对应的油门开度的步骤，包括：
获取在第N+1循环的进气冲程中完成进气冲程2/3角度之前的两个时刻分别对应的发动机角度A1和A2，以及两个时刻分别对应的油门开度差值B1和B2，其中，A1＜A2，且B1＜B2；
根据公式B2+B1×(300-A2)/(A2-A1)计算得到在第N+1循环中完成2/5-4/5角度时对应的油门开度。
具体地，两个时刻具体为：在预设的时间周期内，相邻的两个采集时刻。
继续以附图2所示为例，步骤S3的计算过程如下：
油门开度可以通过每3ms采集一次，此时会记录本次油门开度以及与上一个3ms的油门开度差，同时会记录当前发动机角度。
以N+0ms和N+3ms两个周期为例：
N+0ms：油门开度5％，发动机角度为120°；
N+3ms：油门开度8％，与N+3ms的油门差值为3％(即8％-5％)，且发动机角度为150°；
现在计算进气冲程2/3(也就是180°+180°×2/3＝300°)位置的油门开度(参考附图2)，简易估算算法如下：
8％+3％×(300-150)/(150-120)＝23％。
其中，
8％为N+3ms时刻的油门开度；
3％为N+3ms与N+0ms的油门开度差；
300°为进气门2/3的角度；
150°为N+3ms时刻的发动机角度；
120°为N+0ms时刻的发动机角度。
由此，可以计算出在第N+1循环中完成2/3角度时对应的油门开度，当然，针对第N+1循环中其他角度对应的油门开度，计算方式和上文类似。
当然，上述公式是按照油门变化率是定值去估算的，实际过程中油门变化率不是定制，因此增加一些辅助参数来调整，此处不再详述。
针对步骤S4，根据油门开度、发动机的转速和气体温度得到在第N+1循环中发动机的实际喷油量F的步骤，包括：
根据油门开度和发动机的转速得到在第N+1循环中的发动机的进气压力；
根据进气压力和气体温度计算在第N+1循环中发动机的实际喷油量F。
进一步地，根据油门开度和发动机的转速得到在第N+1循环中的发动机的进气压力的步骤，包括：
获取油门开度、发动机的转速和发动机的进气压力之间的三维关系图；
根据三维关系图、油门开度和发动机的转速得到发动机的进气压力。
可以设置一张三维关系图MainfoleAirPresure＝3D_Map(engRPM,engTPS)，X轴为发动机转速engRPM，Y轴为发动机油门开度engTPS，Z轴为发动机进气压力，三维关系图用来预估第N+1循环的进气压力，也被称之为map表，通常是通过对发动机标定得到。
发动机油门开度engTPS即为节气门开度，节气门开度越大，则进气量就越大。
此外，根据进气压力和气体温度计算在第N+1循环中发动机的实际喷油量F的步骤，包括：
根据公式PV＝nRT计算得到进入发动机中气体的量n，其中，n的单位是mol，P为进气压力，V为进入发动机的气体体积，R为理想气体常数，T为气体温度；
根据发动机中气体的量n和实际喷油量F之间的正比例关系，得到在第N+1循环中发动机的实际喷油量F。
可以看出，上述方法是通过速度密度法测量进入发动机气缸的空气质量，主要理论依据是理想气体状态方程PV＝nRT，同一台发动机排量不变，因此V可以看作固定值不变，R又为常数，因此为简化模型便于计算，进入气缸的空气质量可以用公式简化表示为n＝Function1(P/T)，空气量与喷油量也是正比例关系，因此喷油量可以用简化公式表示为Fuel＝Function2(P/T)。
本申请还提供一种摩托车发动机加油瞬态喷油控制系统，如说明书附图3所示，摩托车发动机加油瞬态喷油控制系统应用于上文中的摩托车发动机加油瞬态喷油控制方法，摩托车发动机加油瞬态喷油控制系统包括：
第一获取单元101：用于获取在第N循环中发动机的理论喷油量F1；
第一喷射单元102：用于根据理论喷油量F1在第N+1循环中对发动机进行喷油，以完成在第N+1循环的第一次燃油喷射；
第二获取单元103：用于获取在第N+1循环中位于进气冲程预设时刻范围内的任一时刻对应的油门开度，预设时刻范围包括最大进气压力时刻；
第一计算单元104：用于根据油门开度、发动机的转速和气体温度得到在第N+1循环中发动机的实际喷油量F；
第二计算单元105：用于根据F＝F1+F2计算得到在第N+1循环中的补充喷油量F2；
第二喷射单元106：用于根据补充喷油量F2再次对发动机进行喷油，以完成在第N+1循环的第二次燃油喷射。
本申请还提供一种摩托车发动机加油瞬态喷油控制装置，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，处理器和存储器相连，且处理器用于执行计算机程序时实现如上文的摩托车发动机加油瞬态喷油控制方法的步骤。
本申请还提供一种摩托车，包括如上文摩托车发动机加油瞬态喷油控制装置，摩托车的其他部件可参考现有技术，本文不再展开。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本申请所提供的摩托车及其发动机加油瞬态喷油控制方法、系统和装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种摩托车发动机加油瞬态喷油控制方法，用于在第N+1循环进行燃油喷射，其特征在于，包括：
获取发动机在第N循环中的理论喷油量F1；
根据所述理论喷油量F1在第N+1循环中对所述发动机进行喷油，以完成在第N+1循环的第一次燃油喷射；
获取在第N+1循环中位于进气冲程预设时刻范围内的任一时刻对应的油门开度，所述预设时刻范围包括最大进气压力时刻；
根据所述油门开度、所述发动机的转速和气体温度得到在第N+1循环中所述发动机的实际喷油量F；
根据F＝F1+F2计算得到在第N+1循环中的补充喷油量F2；
根据所述补充喷油量F2再次对所述发动机进行喷油，以完成在第N+1循环的第二次燃油喷射。
2.根据权利要求1所述的摩托车发动机加油瞬态喷油控制方法，其特征在于，获取在第N+1循环中位于进气冲程预设时刻范围内的任一时刻对应的油门开度，所述预设时刻范围包括最大进气压力时刻的步骤，包括：
获取在第N+1循环中完成进气冲程2/5-4/5角度时对应的油门开度。
3.根据权利要求2所述的摩托车发动机加油瞬态喷油控制方法，其特征在于，获取在第N+1循环中完成进气冲程2/5-4/5角度时对应的油门开度的步骤，包括：
获取在第N+1循环的进气冲程中完成所述进气冲程2/3角度之前的两个时刻分别对应的发动机角度A1和A2，以及两个所述时刻分别对应的油门开度差值B1和B2，其中，A1＜A2，且B1＜B2；
根据公式B2+B1×(300-A2)/(A2-A1)计算得到在第N+1循环中完成2/5-4/5角度时对应的油门开度。
4.根据权利要求3所述的摩托车发动机加油瞬态喷油控制方法，其特征在于，两个所述时刻具体为：在预设的时间周期内，相邻的两个采集时刻。
5.根据权利要求1所述的摩托车发动机加油瞬态喷油控制方法，其特征在于，根据所述油门开度、所述发动机的转速和气体温度得到在第N+1循环中所述发动机的实际喷油量F的步骤，包括：
根据所述油门开度和所述发动机的转速得到在第N+1循环中的所述发动机的进气压力；
根据所述进气压力和气体温度计算在第N+1循环中所述发动机的实际喷油量F。
6.根据权利要求4所述的摩托车发动机加油瞬态喷油控制方法，其特征在于，根据所述油门开度和所述发动机的转速得到在第N+1循环中的所述发动机的进气压力的步骤，包括：
获取所述油门开度、所述发动机的转速和所述发动机的进气压力之间的三维关系图；
根据所述三维关系图、所述油门开度和所述发动机的转速得到所述发动机的进气压力。
7.根据权利要求4所述的摩托车发动机加油瞬态喷油控制方法，其特征在于，根据所述进气压力和气体温度计算在第N+1循环中所述发动机的实际喷油量F的步骤，包括：
根据公式PV＝nRT计算得到进入所述发动机中气体的量n，其中，n的单位是mol，P为进气压力，V为进入所述发动机的气体体积，R为理想气体常数，T为气体温度；
根据所述发动机中气体的量n和实际喷油量F之间的正比例关系，得到在第N+1循环中所述发动机的实际喷油量F。
8.一种摩托车发动机加油瞬态喷油控制系统，其特征在于，所述摩托车发动机加油瞬态喷油控制系统应用于上述权利要求1-7任一项所述的摩托车发动机加油瞬态喷油控制方法，所述摩托车发动机加油瞬态喷油控制系统包括：
第一获取单元：用于获取在第N循环中发动机的理论喷油量F1；
第一喷射单元：用于根据所述理论喷油量F1在第N+1循环中对所述发动机进行喷油，以完成在第N+1循环的第一次燃油喷射；
第二获取单元：用于获取在第N+1循环中位于进气冲程预设时刻范围内的任一时刻对应的油门开度，所述预设时刻范围包括最大进气压力时刻；
第一计算单元：用于根据所述油门开度、所述发动机的转速和气体温度得到在第N+1循环中所述发动机的实际喷油量F；
第二计算单元：用于根据F＝F1+F2计算得到在第N+1循环中的补充喷油量F2；
第二喷射单元：用于根据所述补充喷油量F2再次对所述发动机进行喷油，以完成在第N+1循环的第二次燃油喷射。
9.一种摩托车发动机加油瞬态喷油控制装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，所述处理器和所述存储器相连，且所述处理器用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的摩托车发动机加油瞬态喷油控制方法的步骤。
10.一种摩托车，其特征在于，包括如权利要求9所述的摩托车发动机加油瞬态喷油控制装置。
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