CN114893314A - 内燃机的控制方法、内燃机的控制装置和内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种内燃机的控制方法、内燃机的控制装置和内燃机。其中，内燃机的控制方法，包括：获取内燃机所在位置的海拔高度和环境温度；以及内燃机的转速；根据海拔高度、环境温度和转速，利用预置喷油量图输出内燃机的喷油量；根据喷油量控制内燃机工作。本申请通过利用预置喷油量图，可以快速的得到不同海拔高度、不同环境温度和不同转速对应的内燃机喷油量，根据喷油量控制内燃机工作，可以精确控制内燃机的扭矩输出，从而减少内燃机在高原地区的功率损失，提高内燃机的高原动力性。

Description

内燃机的控制方法、内燃机的控制装置和内燃机

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，具体而言，涉及一种内燃机的控制方法、一种内燃机的控制装置和一种内燃机。

背景技术

相关技术中，为了满足内燃机在高原下的扭矩需求，需要通过试验标定的方法来获得不同海拔的喷油量图，试验标定喷油量的方法存在耗时长和试验成本高等问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一方面提出了一种内燃机的控制方法。

本发明的第二方面提出了一种内燃机的控制装置。

本发明的第三方面提出了一种内燃机。

有鉴于此，本发明的第一方面提出了一种内燃机的控制方法，包括：获取内燃机所在位置的海拔高度和环境温度，以及内燃机的转速；根据海拔高度、环境温度和转速，利用预置喷油量图输出内燃机的喷油量；根据喷油量控制内燃机工作。

本发明提供的内燃机的控制方法，获取内燃机所在位置的海拔高度和环境温度，以及内燃机的转速。具体地，利用大气压力传感器读取大气压力值，再通过大气压力对应海拔高度转换算法，把大气压力值转化为对应的海拔高度，利用进气温度传感器读取出所在地的环境温度，利用转速传感器读出内燃机目前的转速。

进一步地，根据海拔高度、环境温度和转速，利用预置喷油量图输出内燃机的喷油量。具体地，预置喷油量图存储在内燃机所在车辆的电子控制单元中。进一步地，根据喷油量控制内燃机工作。

本申请通过利用预置喷油量图，可以快速的得到不同海拔高度、不同环境温度和不同转速对应的内燃机喷油量，根据喷油量控制内燃机工作，可以精确控制内燃机的扭矩输出，从而减少内燃机在高原地区的功率损失，提高内燃机的高原动力性。

另外，本发明提供的上述实施例中的内燃机的控制方法还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，在利用预置喷油量图输出内燃机的喷油量之前还包括：利用预设软件，建立内燃机的热力学仿真模型；根据试验数据对热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型；基于内燃机热力学模型计算预设海拔高度范围、预设环境温度范围和预设转速范围对应的内燃机的喷油量；根据预设海拔高度、预设环境温度、预设转速和喷油量建立喷油量图。

在该技术方案中，在利用预置喷油量图输出内燃机的喷油量之前需要先建立喷油量图。预设软件为热力学仿真软件，建立喷油量图的步骤具体包括：利用热力学仿真软件，建立内燃机的热力学仿真模型，具体地，内燃机的热力学仿真模型为一维热力学仿真模型。根据试验数据对热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型，对热力学仿真模型进行校准过程是在一维热力学仿真软件中进行的，试验数据通过在平原或部分高原地区选择不少于5个工况点，进行试验而得到的。

进一步地，基于内燃机热力学模型计算预设海拔高度范围、预设环境温度范围和预设转速范围对应的内燃机的喷油量，内燃机热力学模型为校准后的内燃机的热力学仿真模型。之后在一维热力学仿真软件中进行计算，根据预设海拔高度、预设环境温度、预设转速和喷油量建立喷油量图。

本申请通过利用一维热力学仿真软件建立内燃机的热力学仿真模型，并根据试验数据对热力学仿真模型进行校准，利用内燃机热力学模型进行喷油量计算，进而建立喷油量图。通过一维热力学仿真软件代替试验标定获得不同海拔的喷油量图的方法，一方面，节省了在不同高原地区进行试验的时间，也降低了长时间试验所带来的大量的人力物力的消耗，另一方面建立了基于不同海拔、不同环境温度和不同转速条件下的内燃机的喷油量图，保证内燃机在不同海拔高度的扭矩需求，实现了精确控制内燃机扭矩输出的目的。

在上述任一技术方案中，利用预设软件，建立内燃机的热力学仿真模型的步骤，具体包括：利用预设软件创建内燃机热力学仿真所需的子模块；将子模块连接，生成内燃机的热力学仿真模型。

在该技术方案中，利用热力学仿真软件，建立内燃机的热力学仿真模型的步骤具体包括：利用一维热力学仿真软件创建内燃机热力学仿真所需的子模块，具体地，内燃机热力学仿真所需的子模块包括：内燃机进气系统、增压器、中冷器、内燃机本体结构、内燃机传热、喷油、燃烧、摩擦、内燃机排气系统和废气再循环系统。完成子模块的创建后，按照实际内燃机的设置，将各个子模块连接，生成内燃机的热力学仿真模型。具体地，热力学仿真模型为一维热力学仿真模型。

在上述任一技术方案中，试验数据包括多个稳态工况点对应的内燃机的运行数据；运行数据包括：管路压损、中冷器压损、缸压曲线、功率、扭矩、爆发压力、比油耗、进气流量、燃油流量、压气机出口压力、压气机进口温度、压气机出口温度、涡轮进口温度、涡轮出口温度、涡轮进口压力、涡轮出口压力、增压器转速。

在该技术方案中，试验数据包括多个稳态工况点对应的内燃机的运行数据。为了保证得到更准确的内燃机热力学模型，需要在不少于5个的稳态工况点进行试验数据的采集。

进一步地，稳态工况点位置的选择包括平原和高原。将高原采集到的数据作为校准的依据，可以保证校准后的热力学仿真模型更接近真实，计算得到的喷油量更加准确、可靠。

内燃机的运行数据包括：管路压损、中冷器压损、缸压曲线、功率、扭矩、爆发压力、比油耗、进气流量、燃油流量、压气机出口压力、压气机进口温度、压气机出口温度、涡轮进口温度、涡轮出口温度、涡轮进口压力、涡轮出口压力、增压器转速。

具体地，试验数据还包括：转速、油耗、空气流量、进气阻力、进气总管压力和温度，涡轮压力和温度，单缸排温，排气背压和温度，增压器转速，碳平衡、废弃再循环率、废弃再循环中冷器前后压力和温度、废弃再循环阀前后压力、喷油试点、喷油量、喷油轨压、排放数据、压气机图，涡轮图，大气压力和气温等。

在上述任一技术方案中，根据试验数据对热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型的步骤，具体包括：去掉热力学仿真模型中的增压器模型；将热力学仿真模型中的压气机出口压力、压气机出口温度、涡轮进口压力和涡轮进口温度作为环境边界条件；利用预设软件计算多个稳态工况点的热力学仿真模型的管路的流通阻力，通过调节管路的流通阻力，使内燃机的所有工况点的试验数据与运行数据的误差满足第一预设误差范围。

在该技术方案中，根据试验数据对热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型的步骤，具体包括：去掉热力学仿真模型中的增压器模型，增压器模型对于热力学仿真模型的校准影响较大，校准热力学仿真模型需要排除增压器模型对整个热力学仿真模型校准的影响。将热力学仿真模型中的压气机出口压力、压气机出口温度、涡轮进口压力和涡轮进口温度作为环境边界条件。其中，第一预设误差范围设置为小于3％。

利用热力学仿真软件计算多个稳态工况点的热力学仿真模型的管路的流通阻力，通过调节管路的流通阻力，使内燃机的所有工况点的试验数据与运行数据的误差小于3％。具体地，在热力学仿真软件中调节管路的流通阻力，使各个管路及中冷器的压损与运行数据的误差小于3％，进而完成热力学仿真模型中管路的流通阻力的调节。

在上述任一技术方案中，根据试验数据对热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型的步骤，具体还包括：去掉增压器模型；将压气机出口压力、压气机出口温度、涡轮进口压力和涡轮进口温度作为环境边界条件；利用预设软件计算多个稳态工况点的热力学仿真模型的燃烧参数和摩擦模型，通过调节燃烧参数及摩擦模型，使内燃机的所有工况点的试验数据与运行数据的误差满足第一预设误差范围。

在该技术方案中，对于热力学仿真模型的校准，在完成热力学仿真模型中管路的流通阻力的调节后需要进行燃烧参数及摩擦模型的调节。再次将热力学仿真模型中的增压器模型去掉，将压气机出口压力、压气机出口温度、涡轮进口压力和涡轮进口温度作为环境边界条件。其中，第一预设误差范围设置为小于3％。

利用热力学仿真软件计算多个稳态工况点的热力学仿真模型的燃烧参数和摩擦模型，通过调节燃烧参数及摩擦模型，使内燃机的所有工况点的试验数据与运行数据的误差小于3％。具体地，通过调节燃烧参数及摩擦模型，使内燃机的缸压曲线与运行数据基本吻合，同时使功率、扭矩、爆发压力、比油耗、进气流量、燃油流量与运行数据的误差小于3％，进而完成热力学仿真模型中燃烧参数及摩擦模型的调节。

在上述任一技术方案中，根据试验数据对热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型的步骤，具体还包括：恢复增压器模型；将大气环境作为环境边界条件；利用预设软件计算多个稳态工况点的热力学仿真模型的管路的流通阻力，通过微调管路的流通阻力，使内燃机的所有工况点的试验数据与运行数据的误差满足第一预设误差范围。

在该技术方案中，对于热力学仿真模型的校准，在管路的流通阻力、燃烧参数和摩擦模型调节完成后，需要恢复增压器模型，将大气环境作为环境边界条件。其中，第一预设误差范围设置为小于3％。

利用热力学仿真软件计算多个稳态工况点的热力学仿真模型的管路的流通阻力，通过调整管路的流通阻力，使内燃机的所有工况点的试验数据与运行数据的误差小于3％。具体地，在热力学仿真软件中，通过调整各个管路的流通阻力，使各个管路的压损与运行数据的误差小于3％，通过调节废气旁通开度，使得所有工况点的增压器模型的压气机出口压力与运行数据的压气机出口压力保持一致，误差应小于3％，进而完成增压器模型恢复后，管路的流通阻力的调整。

在上述任一技术方案中，根据试验数据对热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型的步骤，具体还包括：调整燃烧参数及摩擦模型，使内燃机所有工况点的试验数据与运行数据的误差满足第一预设误差范围，得到内燃机热力学模型。

在该技术方案中，恢复增压器模型，调整管路的流通阻力后还需要进一步对燃烧参数及摩擦模型进行调整，使内燃机所有工况点的试验数据与运行数据的误差小于3％。具体地，在热力学仿真软件中，通过微调燃烧参数及摩擦模型，使内燃机所有工况点的功率、扭矩、比油耗、进气流量、燃油流量与运行数据的误差小于3％，同时使压气机进出口压力温度、涡轮进出口压力温度、增压器转速与运行数据的误差小于3％，进而得到校准完成的内燃机热力学模型。其中，第一预设误差范围设置为小于3％。

在上述任一技术方案中，计算预设海拔高度范围、预设环境温度范围和预设转速范围对应的内燃机的喷油量的步骤，具体包括：将预设海拔高度范围按照预设海拔间距划分为多个海拔计算点；将预设环境温度范围按照预设温度间隔划分为多个温度计算点；将预设转速范围按照预设转速间隔划分为多个转速计算点；保持温度计算点和转速计算点不变，利用预设软件计算多个海拔计算点对应的多个内燃机的喷油量；保持海拔计算点和转速计算点不变，利用预设软件计算多个温度计算点对应的多个内燃机的喷油量；保持温度计算点和海拔计算点不变，利用预设软件计算多个转速计算点对应的多个内燃机的喷油量；其中，内燃机的喷油量满足内燃机的最大爆压限值和增压器保护限值的要求，且计算得到的内燃机的爆压值与最大爆压限值的差值满足第二预设误差范围，计算得到的增压器的保护值与增压器保护限值的差值满足第二预设误差范围。

在该技术方案中，计算内燃机的喷油量，首先需要确定海拔计算点、温度计算点和转速计算点。将预设海拔高度范围按照预设海拔间距划分为多个海拔计算点，海拔高度范围和海拔间距是预先设定的，如果想要得到更多的海拔计算点，可以选择更高的海拔高度和更小的海拔间距。

将预设环境温度范围按照预设温度间隔划分为多个温度计算点；将预设转速范围按照预设转速间隔划分为多个转速计算点。环境温度范围、温度间隔、转速范围和转速间隔都是预先设定。

进一步地，保持温度计算点和转速计算点不变，利用热力学仿真软件计算多个海拔计算点对应的多个内燃机的喷油量；保持海拔计算点和转速计算点不变，利用热力学仿真软件计算多个温度计算点对应的多个内燃机的喷油量；保持温度计算点和海拔计算点不变，利用热力学仿真软件计算多个转速计算点对应的多个内燃机的喷油量。对多个海拔计算点、多个温度计算点和多个转速计算点采用保持2个量不变，改变另一个量的方法，计算预设海拔高度范围、预设环境温度范围和预设转速范围对应的内燃机的喷油量。

具体地，内燃机的喷油量满足内燃机的最大爆压限值和增压器保护限值的要求，且利用热力学仿真软件计算得到的内燃机的爆压值与最大爆压限值的差值满足第二预设误差范围，计算得到的增压器的保护值与增压器保护限值的差值满足第二预设误差范围，进而得到内燃机允许的最大喷油量。其中，增压器保护限值包括增压器温度限值和增压器转速限值。第二预设误差范围设置为小于3％，内燃机爆压值与内燃机最大爆压限值的误差小于3％，增压器保护值与增压器保护限值的误差小于3％。

本申请通过计算预设海拔高度范围、预设环境温度范围和预设转速范围对应的内燃机的喷油量，可以得到内燃机的喷油量图。根据喷油量控制内燃机工作，可以精确控制内燃机的扭矩输出，从而减少内燃机在高原地区的功率损失，提高内燃机的高原动力性。

在上述任一技术方案中，获取内燃机所在位置的海拔高度的步骤，具体包括：获取内燃机所在位置的大气压力；根据大气压力对应海拔高度的转换算法，得到当前的海拔高度。

在该技术方案中，利用大气压力传感器读取大气压力值，再通过大气压力对应海拔高度转换算法，把大气压力值转化为对应的海拔高度。

本申请的第二方面提出了一种内燃机的控制装置，包括：获取单元，获取单元用于获取内燃机所在位置的海拔高度和环境温度，以及获取内燃机的转速；输出单元，输出单元用于根据海拔高度、环境温度和转速，利用预置喷油量图输出内燃机的喷油量；控制单元，控制单元用于根据喷油量控制内燃机工作。

本申请提供的内燃机的控制装置包括获取单元、输出单元和控制单元。其中，获取单元用于获取内燃机所在位置的海拔高度和环境温度，以及内燃机的转速。具体地，利用大气压力传感器读取大气压力值，再通过大气压力对应海拔高度转换算法，把大气压力值转化为对应的海拔高度，利用进气温度传感器读取出所在地的环境温度，利用转速传感器读出内燃机目前的转速。

输出单元用于根据海拔高度、环境温度和转速，利用预置喷油量图输出内燃机的喷油量。具体地，预置喷油量图存储在内燃机所在车辆的电子控制单元中。控制单元用于根据喷油量控制内燃机工作。

本申请提供的内燃机的控制装置通过获取单元、输出单元和控制单元，利用预置喷油量图，可以快速的得到不同海拔高度、不同环境温度和不同转速对应的内燃机喷油量，根据喷油量控制内燃机工作，可以精确控制内燃机的扭矩输出，从而减少内燃机在高原地区的功率损失，提高内燃机的高原动力性。

本申请的第三方面提出了一种内燃机，包括如上述技术方案中的内燃机的控制装置；或存储器，存储有程序或指令；处理器，处理器执行程序或指令时实现如上述技术方案中的内燃机的控制方法的步骤。

本申请提供的内燃机，因包括上述技术方案中的内燃机的控制装置，或存储器，存储有程序或指令；处理器，处理器执行程序或指令时实现如上述技术方案中的内燃机的控制方法的步骤。因而具有内燃机的控制装置或内燃机的控制方法的全部有益效果，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了本发明的一个实施例的内燃机的控制方法的流程示意图；

图2示出了本发明的又一个实施例的内燃机的控制方法的流程示意图；

图3示出了本发明的又一个实施例的内燃机的控制方法的流程示意图；

图4示出了本发明的又一个实施例的内燃机的控制方法的流程示意图；

图5示出了本发明的又一个实施例的内燃机的控制方法的流程示意图；

图6示出了本发明的又一个实施例的内燃机的控制方法的流程示意图；

图7示出了本发明的又一个实施例的内燃机的控制方法的流程示意图；

图8示出了本发明的又一个实施例的内燃机的控制方法的流程示意图；

图9示出了本发明的又一个实施例的内燃机的控制方法的流程示意图；

图10示出了本发明的又一个实施例的内燃机的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图10，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的内燃机的控制方法、内燃机的控制装置和内燃机进行详细地说明。

实施例1：

本发明的第一方面提出了一种内燃机的控制方法，如图1所示，内燃机的控制方法包括：

步骤S102，获取内燃机所在位置的海拔高度和环境温度，以及内燃机的转速；

步骤S104，根据海拔高度、环境温度和转速，利用预置喷油量图输出内燃机的喷油量；

步骤S106，根据喷油量控制内燃机工作。

本发明提供的内燃机的控制方法，获取内燃机所在位置的海拔高度和环境温度，以及内燃机的转速。具体地，利用大气压力传感器读取大气压力值，再通过大气压力对应海拔高度转换算法，把大气压力值转化为对应的海拔高度，利用进气温度传感器读取出所在地的环境温度，利用转速传感器读出内燃机目前的转速。

进一步地，根据海拔高度、环境温度和转速，利用预置喷油量图输出内燃机的喷油量。具体地，预置喷油量图存储在内燃机所在车辆的电子控制单元中。进一步地，根据喷油量控制内燃机工作。

本申请通过利用预置喷油量图，可以快速的得到不同海拔高度、不同环境温度和不同转速对应的内燃机喷油量，根据喷油量控制内燃机工作，可以精确控制内燃机的扭矩输出，从而减少内燃机在高原地区的功率损失，提高内燃机的高原动力性。

实施例2：

如图2所示，在利用预置喷油量图输出内燃机的喷油量之前还包括：

步骤S202，利用预设软件，建立内燃机的热力学仿真模型；

步骤S204，根据试验数据对热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型；

步骤S206，基于内燃机热力学模型计算预设海拔高度范围、预设环境温度范围和预设转速范围对应的内燃机的喷油量；

步骤S208，根据预设海拔高度、预设环境温度、预设转速和喷油量建立喷油量图。

在该实施例中，在利用预置喷油量图输出内燃机的喷油量之前需要先建立喷油量图。建立喷油量图的步骤具体包括：利用热力学仿真软件，建立内燃机的热力学仿真模型，具体地，内燃机的热力学仿真模型为一维热力学仿真模型。根据试验数据对热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型，对热力学仿真模型进行校准过程是在一维热力学仿真软件中进行的，试验数据通过在平原或部分高原地区选择不少于5个工况点，进行试验而得到的。

进一步地，基于内燃机热力学模型计算预设海拔高度范围、预设环境温度范围和预设转速范围对应的内燃机的喷油量，内燃机热力学模型为校准后的内燃机的热力学仿真模型。之后在一维热力学仿真软件中进行计算，根据预设海拔高度、预设环境温度、预设转速和喷油量建立喷油量图。

本申请通过利用一维热力学仿真软件建立内燃机的热力学仿真模型，并根据试验数据对热力学仿真模型进行校准，利用内燃机热力学模型进行喷油量计算，进而建立喷油量图。通过一维热力学仿真软件代替试验标定获得不同海拔的喷油量图的方法，一方面，节省了在不同高原地区进行试验的时间，也降低了长时间试验所带来的大量的人力物力的消耗，另一方面建立了基于不同海拔、不同环境温度和不同转速条件下的内燃机的喷油量图，保证内燃机在不同海拔高度的扭矩需求，实现了精确控制内燃机扭矩输出的目的。

进一步地，如图3所示，利用预设软件，建立内燃机的热力学仿真模型的步骤，具体包括：

步骤S302，利用预设软件创建内燃机热力学仿真所需的子模块；

步骤S304，将子模块连接，生成内燃机的热力学仿真模型。

在该实施例中，预设软件为热力学仿真软件，利用预设软件，建立内燃机的热力学仿真模型的步骤具体包括：利用一维热力学仿真软件创建内燃机热力学仿真所需的子模块，具体地，内燃机热力学仿真所需的子模块包括：内燃机进气系统、增压器、中冷器、内燃机本体结构、内燃机传热、喷油、燃烧、摩擦、内燃机排气系统和废气再循环系统。完成子模块的创建后，按照实际内燃机的设置，将各个子模块连接，生成内燃机的热力学仿真模型。具体地，热力学仿真模型为一维热力学仿真模型。

进一步地，试验数据包括多个稳态工况点对应的内燃机的运行数据；运行数据包括：管路压损、中冷器压损、缸压曲线、功率、扭矩、爆发压力、比油耗、进气流量、燃油流量、压气机出口压力、压气机进口温度、压气机出口温度、涡轮进口温度、涡轮出口温度、涡轮进口压力、涡轮出口压力、增压器转速。

在该实施例中，试验数据包括多个稳态工况点对应的内燃机的运行数据。为了保证得到更准确的内燃机热力学模型，需要在不少于5个的稳态工况点进行试验数据的采集。

进一步地，稳态工况点位置的选择包括平原和高原。将高原采集到的数据作为校准的依据，可以保证校准后的热力学仿真模型更接近真实，计算得到的喷油量更加准确、可靠。

内燃机的运行数据包括：管路压损、中冷器压损、缸压曲线、功率、扭矩、爆发压力、比油耗、进气流量、燃油流量、压气机出口压力、压气机进口温度、压气机出口温度、涡轮进口温度、涡轮出口温度、涡轮进口压力、涡轮出口压力、增压器转速。

具体地，试验数据还包括：转速、油耗、空气流量、进气阻力、进气总管压力和温度，涡轮压力和温度，单缸排温，排气背压和温度，增压器转速，碳平衡、废弃再循环率、废弃再循环中冷器前后压力和温度、废弃再循环阀前后压力、喷油试点、喷油量、喷油轨压、排放数据、压气机图，涡轮图，大气压力和气温等。

实施例3：

如图4所示，根据试验数据对热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型的步骤，具体包括：

步骤S402，去掉热力学仿真模型中的增压器模型；

步骤S404，将热力学仿真模型中的压气机出口压力、压气机出口温度、涡轮进口压力和涡轮进口温度作为环境边界条件；

步骤S406，利用预设软件计算多个稳态工况点的热力学仿真模型的管路的流通阻力，通过调节管路的流通阻力，使内燃机的所有工况点的试验数据与运行数据的误差满足第一预设误差范围。

在该实施例中，根据试验数据对热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型的步骤，具体包括：去掉热力学仿真模型中的增压器模型，增压器模型对于热力学仿真模型的校准影响较大，校准热力学仿真模型需要排除增压器模型对整个热力学仿真模型校准的影响。将热力学仿真模型中的压气机出口压力、压气机出口温度、涡轮进口压力和涡轮进口温度作为环境边界条件。

利用热力学仿真软件计算多个稳态工况点的热力学仿真模型的管路的流通阻力，通过调节管路的流通阻力，使内燃机的所有工况点的试验数据与运行数据的误差小于3％。具体地，在热力学仿真软件中调节管路的流通阻力，使各个管路及中冷器的压损与运行数据的误差小于3％，进而完成热力学仿真模型中管路的流通阻力的调节。

进一步地，如图5所示，根据试验数据对热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型的步骤，具体还包括：

步骤S502，去掉增压器模型；

步骤S504，将压气机出口压力、压气机出口温度、涡轮进口压力和涡轮进口温度作为环境边界条件；

步骤S506，利用预设软件计算多个稳态工况点的热力学仿真模型的燃烧参数和摩擦模型，通过调节燃烧参数及摩擦模型，使内燃机的所有工况点的试验数据与运行数据的误差满足第一预设误差范围。

在该实施例中，对于热力学仿真模型的校准，在完成热力学仿真模型中管路的流通阻力的调节后需要进行燃烧参数及摩擦模型的调节。再次将热力学仿真模型中的增压器模型去掉，将压气机出口压力、压气机出口温度、涡轮进口压力和涡轮进口温度作为环境边界条件。

利用热力学仿真软件计算多个稳态工况点的热力学仿真模型的燃烧参数和摩擦模型，通过调节燃烧参数及摩擦模型，使内燃机的所有工况点的试验数据与运行数据的误差小于3％。具体地，通过调节燃烧参数及摩擦模型，使内燃机的缸压曲线与运行数据基本吻合，同时使功率、扭矩、爆发压力、比油耗、进气流量、燃油流量与运行数据的误差小于3％，进而完成热力学仿真模型中燃烧参数及摩擦模型的调节。

进一步地，如图6所示，根据试验数据对热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型的步骤，具体还包括：

步骤S602，恢复增压器模型；

步骤S604，将大气环境作为环境边界条件；

步骤S606，利用预设软件计算多个稳态工况点的热力学仿真模型的管路的流通阻力，通过调整管路的流通阻力，使内燃机的所有工况点的试验数据与运行数据的误差满足第一预设误差范围。

在该实施例中，对于热力学仿真模型的校准，在管路的流通阻力、燃烧参数和摩擦模型调节完成后，需要恢复增压器模型，将大气环境作为环境边界条件。

利用热力学仿真软件计算多个稳态工况点的热力学仿真模型的管路的流通阻力，通过调整管路的流通阻力，使内燃机的所有工况点的试验数据与运行数据的误差小于3％。具体地，在热力学仿真软件中，通过调整各个管路的流通阻力，使各个管路的压损与运行数据的误差小于3％，通过调节废气旁通开度，使得所有工况点的增压器模型的压气机出口压力与运行数据的压气机出口压力保持一致，误差应小于3％，进而完成增压器模型恢复后，管路的流通阻力的调整。

进一步地，如图7所示，根据试验数据对热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型的步骤，具体还包括：

步骤S702，利用预设软件创建内燃机热力学仿真所需的子模块；

步骤S704，将子模块连接，生成内燃机的热力学仿真模型；

步骤S706，去掉热力学仿真模型中的增压器模型；

步骤S708，将热力学仿真模型中的压气机出口压力、压气机出口温度、涡轮进口压力和涡轮进口温度作为环境边界条件；

步骤S710，利用预设软件计算多个稳态工况点的热力学仿真模型的管路的流通阻力，通过调节管路的流通阻力，使内燃机的所有工况点的试验数据与运行数据的误差满足第一预设误差范围；

步骤S712，去掉增压器模型；

步骤S714，将压气机出口压力、压气机出口温度、涡轮进口压力和涡轮进口温度作为环境边界条件；

步骤S716，利用预设软件计算多个稳态工况点的热力学仿真模型的燃烧参数和摩擦模型，通过调节燃烧参数及摩擦模型，使内燃机的所有工况点的试验数据与运行数据的误差满足第一预设误差范围；

步骤S718，恢复增压器模型；

步骤S720，将大气环境作为环境边界条件；

步骤S722，利用预设软件计算多个稳态工况点的热力学仿真模型的管路的流通阻力，通过调整管路的流通阻力，使内燃机的所有工况点的试验数据与运行数据的误差满足第一预设误差范围；

步骤S724，调整燃烧参数及摩擦模型，使内燃机所有工况点的试验数据与运行数据的误差满足第一预设误差范围，得到内燃机热力学模型。

在该实施例中，恢复增压器模型，调整管路的流通阻力后还需要进一步对燃烧参数及摩擦模型进行调整，使内燃机所有工况点的试验数据与运行数据的误差小于3％。具体地，在热力学仿真软件中，通过调整燃烧参数及摩擦模型，使内燃机所有工况点的功率、扭矩、比油耗、进气流量、燃油流量与运行数据的误差小于3％，同时使压气机进出口压力温度、涡轮进出口压力温度、增压器转速与运行数据的误差小于3％，进而得到校准完成的内燃机热力学模型。

实施例4：

如图8所示，计算预设海拔高度范围、预设环境温度范围和预设转速范围对应的内燃机的喷油量的步骤，具体包括：

步骤S802，将预设海拔高度范围按照预设海拔间距划分为多个海拔计算点；

步骤S804，将预设环境温度范围按照预设温度间隔划分为多个温度计算点；

步骤S806，将预设转速范围按照预设转速间隔划分为多个转速计算点；

步骤S808，保持温度计算点和转速计算点不变，利用预设软件计算多个海拔计算点对应的多个内燃机的喷油量；

步骤S810，保持海拔计算点和转速计算点不变，利用预设软件计算多个温度计算点对应的多个内燃机的喷油量；

步骤S812，保持温度计算点和海拔计算点不变，利用预设软件计算多个转速计算点对应的多个内燃机的喷油量；

其中，内燃机的喷油量满足内燃机的最大爆压限值和增压器保护限值的要求，且计算得到的内燃机的爆压值与最大爆压限值的差值满足第二预设误差范围，计算得到的增压器的保护值与增压器保护限值的差值满足第二预设误差范围。

在该实施例中，计算内燃机的喷油量，首先需要确定海拔计算点、温度计算点和转速计算点。将预设海拔高度范围按照预设海拔间距划分为多个海拔计算点，海拔高度范围和海拔间距是预先设定的，如果想要得到更多的海拔计算点，可以选择更高的海拔高度和更小的海拔间距。

将预设环境温度范围按照预设温度间隔划分为多个温度计算点；将预设转速范围按照预设转速间隔划分为多个转速计算点。环境温度范围、温度间隔、转速范围和转速间隔都是预先设定。

进一步地，保持温度计算点和转速计算点不变，利用热力学仿真软件计算多个海拔计算点对应的多个内燃机的喷油量；保持海拔计算点和转速计算点不变，利用热力学仿真软件计算多个温度计算点对应的多个内燃机的喷油量；保持温度计算点和海拔计算点不变，利用热力学仿真软件计算多个转速计算点对应的多个内燃机的喷油量。对多个海拔计算点、多个温度计算点和多个转速计算点采用保持2个量不变，改变另一个量的方法，计算预设海拔高度范围、预设环境温度范围和预设转速范围对应的内燃机的喷油量。

具体地，内燃机的喷油量满足内燃机的最大爆压限值和增压器保护限值的要求，且利用热力学仿真软件计算得到的内燃机的爆压值与最大爆压限值的差值满足第二预设误差范围，计算得到的增压器的保护值与增压器保护限值的差值满足第二预设误差范围，进而得到内燃机允许的最大喷油量。其中，增压器保护限值包括增压器温度限值和增压器转速限值。第二预设误差范围设置为小于3％，内燃机爆压值与内燃机最大爆压限值的误差小于3％，增压器保护值与增压器保护限值的误差小于3％。

本申请通过计算预设海拔高度范围、预设环境温度范围和预设转速范围对应的内燃机的喷油量，可以得到内燃机的喷油量图。根据喷油量控制内燃机工作，可以精确控制内燃机的扭矩输出，从而减少内燃机在高原地区的功率损失，提高内燃机的高原动力性。

在实际的应用中，基于校准后的内燃机一维热力学模型，分别完成内燃机某个转速下不同海拔高度和不同环境温度的一维热力学计算。例如：预设海拔高度范围：0米至5000米，预设海拔间隔500米为一个海拔计算点，预设环境温度范围：0℃至60℃，预设环境温度间隔5℃为一个温度计算点，完成共计143个点的一维热力学计算，并调整喷油量，使内燃机满足最大爆压限值、增压器保护限值，且内燃机计算值与限值差值小于3％，以获得允许的最大喷油量，进而建立起一个143个点组成的海拔高度、环境温度、喷油量的三维数据图。

进一步地，再计算不同转速下143个点的喷油量图，例如：预设转速范围：600rpm至5000rpm，预设转速间隔500rpm为一个转速计算点，计算完成后写入内燃机的控制装置中。

进一步地，如图9所示，获取内燃机所在位置的海拔高度的步骤，具体包括：

步骤S902，获取内燃机所在位置的大气压力；

步骤S904，根据大气压力对应海拔高度的转换算法，得到当前的海拔高度。

在该实施例中，利用大气压力传感器读取大气压力值，再通过大气压力对应海拔高度转换算法，把大气压力值转化为对应的海拔高度。

实施例5：

如图10所示，本实施例提供的内燃机的控制方法包括：

步骤S1002，获得内燃机台架平原或部分高原试验数据(不少于5个稳态工况点)，包括：转速、扭矩、功率、油耗、爆压、空气流量、压气机出口温度压力、进气阻力、进气总管压力和温度，涡轮压力和温度，单缸排温，排气背压和温度，增压器转速，碳平衡、废气再循环率、废气再循环中冷器前后压力和温度、废气再循环阀前后压力、喷油试点、喷油量、喷油轨压、排放数据、压气机图，涡轮图，环境压力和温度；

步骤S1004，通过仿真软件建立完整的内燃机一维热力学仿真模型，包括：内燃机进气系统、增压器及增压中冷、内燃机本体结构、内燃机传热、喷油、燃烧、摩擦、内燃机排气系统及废气再循环系统；

步骤S1006，暂时去掉增压器模型，以压气机出口压力和温度、涡轮进口压力和温度替代环境边界条件，然后计算所有工况点并调节管路的流通阻力，使各个管路及中冷器的压损与试验数据的误差小于3％；

步骤S1008，暂时去掉增压器模型，以压气机出口压力和温度、涡轮进口压力和温度替代环境边界条件，然后计算所有工况点并调节燃烧参数及摩擦模型，使内燃机的缸压曲线与试验数据基本吻合，同时使功率、扭矩、爆发压力、比油耗、进气流量、燃油流量与试验数据的误差小于3％；

步骤S1010，恢复增压器模型，以大气环境作为环境边界条件，然后计算所有工况点并微调各个管路的流通阻力，使各个管路的压损与试验数据的误差小于3％。通过调节废气旁通开度，使得所有工况点的增压器模型的压气机出口压力与试验数据的压气机出口压力保持一致，误差应小于3％；

步骤S1012，最后微调燃烧参数及摩擦模型，使内燃机所有工况点的功率、扭矩、比油耗、进气流量、燃油流量与试验数据的误差小于3％，同时使压气机进出口压力和温度、涡轮进出口压力和温度、增压器转速与试验数据的误差小于3％；

步骤S1014，基于校准后的内燃机一维热力学模型，分别完成内燃机某个转速下不同海拔高度和不同环境温度的一维热力学计算。例如：预设海拔高度范围：0米至5000米，预设海拔间隔500米为一个海拔计算点，预设环境温度范围：0℃至60℃，预设环境温度间隔5℃为一个温度计算点，完成共计143个点的一维热力学计算，并调整喷油量，使内燃机满足最大爆压限值、增压器保护限值，且内燃机计算值与限值差值小于3％，以获得允许的最大喷油量，进而建立起一个143个点组成的海拔高度、环境温度、喷油量的三维数据图；

步骤S1016，再计算不同转速下143个点的喷油量图，例如：预设转速范围：600rpm至5000rpm，预设转速间隔500rpm为一个转速计算点，计算完成后写入内燃机的控制装置中；

步骤S1018，内燃机自带的大气压力传感器读取大气压力值，再通过大气压力对应海拔高度转换算法，把大气压力值转化为对应的海拔高度，内燃机自带的进气温度传感器读取出所处的环境温度，内燃机转速传感器读出内燃机目前的转速，比如1350rpm，先查表就近转速：1000rpm和1500rpm对应的143点喷油量图，通过线性插值海拔和环境温度得到1000rpm喷油量和1500rpm喷油量，再通过转速线性插值计算出1350rpm的喷油量，输出给内燃机燃油系统控制内燃机的动力。

实施例6：

本发明的第二方面实施例提出了一种内燃机的控制装置，包括：获取单元，获取单元用于获取内燃机所在位置的海拔高度和环境温度，以及获取内燃机的转速；输出单元，输出单元用于根据海拔高度、环境温度和转速，利用预置喷油量图输出内燃机的喷油量；控制单元，控制单元用于根据喷油量控制内燃机工作。

本申请提供的内燃机的控制装置包括获取单元、输出单元和控制单元。其中，获取单元用于获取内燃机所在位置的海拔高度和环境温度，以及内燃机的转速。具体地，利用大气压力传感器读取大气压力值，再通过大气压力对应海拔高度转换算法，把大气压力值转化为对应的海拔高度，利用进气温度传感器读取出所在地的环境温度，利用转速传感器读出内燃机目前的转速。

输出单元用于根据海拔高度、环境温度和转速，利用预置喷油量图输出内燃机的喷油量。具体地，预置喷油量图存储在内燃机所在车辆的电子控制单元中。控制单元用于根据喷油量控制内燃机工作。

本申请提供的内燃机的控制装置通过获取单元、输出单元和控制单元，利用预置喷油量图，可以快速的得到不同海拔高度、不同环境温度和不同转速对应的内燃机喷油量，根据喷油量控制内燃机工作，可以精确控制内燃机的扭矩输出，从而减少内燃机在高原地区的功率损失，提高内燃机的高原动力性。

进一步地，内燃机的控制装置还包括：创建单元，创建单元用于利用热力学仿真软件，建立内燃机的热力学仿真模型；校准单元，校准单元用于根据试验数据对热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型；计算单元，计算单元用于基于内燃机热力学模型计算预设海拔高度范围、预设环境温度范围和预设转速范围对应的内燃机的喷油量。

进一步地，创建单元还用于利用热力学仿真软件创建内燃机热力学仿真所需的子模块；将子模块连接，生成内燃机的热力学仿真模型。

进一步地，校准单元还用于去掉热力学仿真模型中的增压器模型；将热力学仿真模型中的压气机出口压力、压气机出口温度、涡轮进口压力和涡轮进口温度作为环境边界条件；利用热力学仿真软件计算多个稳态工况点的热力学仿真模型的管路的流通阻力，通过调节管路的流通阻力，使内燃机的所有工况点的试验数据与运行数据的误差小于3％。

进一步地，校准单元还用于去掉增压器模型；将压气机出口压力、压气机出口温度、涡轮进口压力和涡轮进口温度作为环境边界条件；利用热力学仿真软件计算多个稳态工况点的热力学仿真模型的燃烧参数和摩擦模型，通过调节燃烧参数及摩擦模型，使内燃机的所有工况点的试验数据与运行数据的误差小于3％。

进一步地，校准单元还用于恢复增压器模型；将大气环境作为环境边界条件；利用热力学仿真软件计算多个稳态工况点的热力学仿真模型的管路的流通阻力，通过调整管路的流通阻力，使内燃机的所有工况点的试验数据与运行数据的误差小于3％；调整燃烧参数及摩擦模型，使内燃机所有工况点的试验数据与运行数据的误差小于3％，得到内燃机热力学模型。

进一步地，计算单元还用于将预设海拔高度范围按照预设海拔间距划分为多个海拔计算点；将预设环境温度范围按照预设温度间隔划分为多个温度计算点；将预设转速范围按照预设转速间隔划分为多个转速计算点；保持温度计算点和转速计算点不变，利用热力学仿真软件计算多个海拔计算点对应的多个内燃机的喷油量；保持海拔计算点和转速计算点不变，利用热力学仿真软件计算多个温度计算点对应的多个内燃机的喷油量；保持温度计算点和海拔计算点不变，利用热力学仿真软件计算多个转速计算点对应的多个内燃机的喷油量；其中，内燃机的喷油量为内燃机满足最大爆压限值、增压器保护限值，且内燃机计算值与限值差值小于3％时对应的喷油量值。

进一步地，获取单元还用于获取内燃机所在位置的大气压力；根据大气压力对应海拔高度的转换算法，得到当前的海拔高度。

实施例7：

本发明的第三方面实施例提出了一种内燃机，包括如上述实施例中的内燃机的控制装置；或存储器，存储有程序或指令；处理器，处理器执行程序或指令时实现如上述实施例中的内燃机的控制方法的步骤。

本申请提供的内燃机，因包括上述实施例中的内燃机的控制装置，或存储器，存储有程序或指令；处理器，处理器执行程序或指令时实现如上述实施例中的内燃机的控制方法的步骤。因而具有内燃机的控制装置或内燃机的控制方法的全部有益效果，在此不再赘述。

在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (12)

1.一种内燃机的控制方法，其特征在于，包括：

获取所述内燃机所在位置的海拔高度和环境温度；以及所述内燃机的转速；

根据所述海拔高度、所述环境温度和所述转速，利用预置喷油量图输出所述内燃机的喷油量；

根据所述喷油量控制所述内燃机工作。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制方法，其特征在于，在所述利用预置喷油量图输出所述内燃机的喷油量之前还包括：

利用预设软件，建立内燃机的热力学仿真模型；

根据试验数据对所述热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型；

基于所述内燃机热力学模型计算预设海拔高度范围、预设环境温度范围和预设转速范围对应的所述内燃机的喷油量；

根据所述预设海拔高度、预设环境温度、预设转速和所述喷油量建立喷油量图。

3.根据权利要求2所述的内燃机的控制方法，其特征在于，所述利用预设软件，建立内燃机的热力学仿真模型的步骤，具体包括：

利用所述预设软件创建内燃机热力学仿真所需的子模块；

将所述子模块连接，生成所述内燃机的热力学仿真模型。

4.根据权利要求3所述的内燃机的控制方法，其特征在于：

所述试验数据包括多个稳态工况点对应的内燃机的运行数据；

所述运行数据包括：管路压损、中冷器压损、缸压曲线、功率、扭矩、爆发压力、比油耗、进气流量、燃油流量、压气机出口压力、压气机进口温度、压气机出口温度、涡轮进口温度、涡轮出口温度、涡轮进口压力、涡轮出口压力、增压器转速。

5.根据权利要求4所述的内燃机的控制方法，其特征在于，所述根据试验数据对所述热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型的步骤，具体包括：

去掉所述热力学仿真模型中的增压器模型；

将所述热力学仿真模型中的压气机出口压力、压气机出口温度、涡轮进口压力和涡轮进口温度作为环境边界条件；

利用所述预设软件计算多个所述稳态工况点的所述热力学仿真模型的管路的流通阻力，通过调节所述管路的流通阻力，使所述内燃机的所有工况点的试验数据与所述运行数据的误差满足第一预设误差范围。

6.根据权利要求5所述的内燃机的控制方法，其特征在于，所述根据试验数据对所述热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型的步骤，具体还包括：

去掉所述增压器模型；

将所述压气机出口压力、所述压气机出口温度、所述涡轮进口压力和所述涡轮进口温度作为环境边界条件；

利用所述预设软件计算多个所述稳态工况点的所述热力学仿真模型的燃烧参数和摩擦模型，通过调节所述燃烧参数及所述摩擦模型，使所述内燃机的所有工况点的试验数据与所述运行数据的误差满足所述第一预设误差范围。

7.根据权利要求6所述的内燃机的控制方法，其特征在于，所述根据试验数据对所述热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型的步骤，具体还包括：

恢复所述增压器模型；

将大气环境作为环境边界条件；

利用所述预设软件计算多个所述稳态工况点的所述热力学仿真模型的管路的流通阻力，通过调整所述管路的流通阻力，使所述内燃机的所有工况点的试验数据与所述运行数据的误差满足所述第一预设误差范围。

8.根据权利要求7所述的内燃机的控制方法，其特征在于，所述根据试验数据对所述热力学仿真模型进行校准，得到内燃机热力学模型的步骤，具体还包括：

调整所述燃烧参数及所述摩擦模型，使内燃机所有工况点的试验数据与所述运行数据的误差满足所述第一预设误差范围，得到所述内燃机热力学模型。

9.根据权利要求2所述的内燃机的控制方法，其特征在于，所述计算预设海拔高度范围、预设环境温度范围和预设转速范围对应的所述内燃机的喷油量的步骤，具体包括：

将所述预设海拔高度范围按照预设海拔间距划分为多个海拔计算点；

将所述预设环境温度范围按照预设温度间隔划分为多个温度计算点；

将所述预设转速范围按照预设转速间隔划分为多个转速计算点；

保持所述温度计算点和所述转速计算点不变，利用所述预设软件计算所述多个海拔计算点对应的多个所述内燃机的喷油量；

保持所述海拔计算点和所述转速计算点不变，利用所述预设软件计算所述多个温度计算点对应的多个所述内燃机的喷油量；

保持所述温度计算点和所述海拔计算点不变，利用所述预设软件计算所述多个转速计算点对应的多个所述内燃机的喷油量；

其中，所述内燃机的喷油量满足所述内燃机的最大爆压限值和增压器保护限值的要求，且计算得到的所述内燃机的爆压值与所述最大爆压限值的差值满足第二预设误差范围，计算得到的增压器的保护值与所述增压器保护限值的差值满足所述第二预设误差范围。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的内燃机的控制方法，其特征在于，所述获取所述内燃机所在位置的海拔高度的步骤，具体包括：

获取所述内燃机所在位置的大气压力；

根据大气压力对应海拔高度的转换算法，得到当前的所述海拔高度。

11.一种内燃机的控制装置，其特征在于，包括：

获取单元，所述获取单元用于获取所述内燃机所在位置的海拔高度和环境温度，以及获取所述内燃机的转速；

输出单元，所述输出单元用于根据所述海拔高度、所述环境温度和所述转速，利用预置喷油量图输出所述内燃机的喷油量；

控制单元，所述控制单元用于根据所述喷油量控制所述内燃机工作。

12.一种内燃机，其特征在于：

包括如权利要求11所述的内燃机的控制装置；或

存储器，存储有程序或指令；

处理器，所述处理器执行所述程序或指令时实现如权利要求1至10中任一项所述的内燃机的控制方法的步骤。

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