CN114962047B - 发动机相对充量的预估方法和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机相对充量的预估方法和车辆，获取发动机上段的进气歧管压力值，其中，段为发动机每个气缸工作对应的曲轴转角范围；对发动机上段的进气歧管压力值进行第一次外推插值计算，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力值；对发动机当前段的进气歧管预测压力值进行第二次外推插值计算，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值；根据发动机上段的进气歧管压力值和发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值获得发动机当前段的相对充量预测值。本发明的方法得到的进入气缸的充量可靠性高，能更好地适应发动机的动态工况，提升发动机的性能。

Description

发动机相对充量的预估方法和车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种发动机相对充量的预估方法和车辆。

背景技术

应整车快速动态响应要求，开发V6发动机以满足整车的快速动态响应的要求，针对V6发动机的瞬态特性，既要对发动机进行机械结构进行改进，也要对控制系统进行全面升级优化，其中，相对充量的精确计算是控制系统动态特性算法的核心。发动机换气下止点是进气歧管和缸内发生压力补偿的位置，在不考虑凸轮轴控制正时影响的情况下，换气下止点决定了进入气缸内的充量。其中，实际相对充气量表示在当前进气歧管压力下整个进气冲程能够吸入气缸的相对进气充量，实际相对充气量一般基于当前段段末尾的进气歧管压力计算获取。以及记录发动机的进气过程一般为从进气门开启开始，到进气门关闭结束。

在相关技术中，从相对进气充量计算完毕到进气门关闭还有一段时间，在这段时间内进气歧管压力仍存在很大的变化，因此根据当前进气歧管压力计算得到的进入气缸的充量可靠性低，不能更好地适应发动机的动态工况。并且燃油喷射在进气冲程就已经开始，也就是说，在进气过程还未结束时就已经根据相对充气量和设定的预测进气量计算获取了相应的喷油量，且控制开始喷油，这种情况下进气歧管压力预测和节气门控制的步调不一致，也会影响发动机的性能。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提出一种发动机相对充量的预估方法，计算得到的进入气缸的充量可靠性高，能更好地适应发动机的动态工况，且能保持进气歧管压力预测和节气门控制的步调一致，从而提升发动机的性能。

本发明的目的之二在于提出一种车辆。

为了达到上述目的，本发明第一方面实施例提出的发动机相对充量的预估方法，包括：获取发动机上段的进气歧管压力值，其中，段为发动机每个气缸工作对应的曲轴转角范围；对所述发动机当前段的进气歧管压力值进行第一次外推插值计算，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力值；对所述发动机当前段的进气歧管预测压力值进行第二次外推插值计算，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值；根据所述发动机上段的进气歧管压力值和所述发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值获得所述发动机当前段的相对充量预测值。

根据本发明实施例提出的发动机相对充量的预估方法，基于获取的发动机多个段内的进气歧管压力值，通过一次外推插值计算获得发动机当前段的进气歧管预测压力值，并在进行一次外推差值计算的基础上再对发动机当前段的进气歧管预测压力值进行二次外推插值计算，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值，并根据发动机上段的进气歧管压力值和发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值获得发动机当前段的相对充量预测值，计算结果准确性高，以及进一步获取预测进气量，预测进气量的可靠性更高，从而能根据预测进气量获取更适合的喷油量并控制喷油，能更好地适应发动机的动态情况，且能提高对发动机动态控制的响应速度，并降低发动机动态工况时的燃油消耗率和排放，对提升发动机的性能具有重大意义。

在本发明的一些实施例中，发动机相对充量的预估方法还包括：获取第一角度值、第二角度值和发动机转速，其中，所述第一角度值为进气门自充量开始计算时的起始点到点火上止点的角度值，所述第二角度值为进气门自换气上止点到关闭点的角度值；根据所述第一角度值、所述第二角度值和所述发动机转速获得节气门期望角度值延迟时间；根据所述节气门期望角度值延迟时间控制节气门动作。

根据本发明实施例提出的发动机相对充量的预估方法，充分考虑进气门关闭角度的影响，使期望的节气门开度跟随进气歧管压力预测，从而使进气歧管压力预测和节气门控制的步调一致，进而消除节气门控制的影响。

在本发明的一些实施例中，根据所述第一角度值、所述第二角度值和所述发动机转速获得节气门期望角度值延迟时间，包括：根据所述第一角度值和所述第二角度值获得第三角度值，所述第三角度值为进气门自充量开始计算时的起始点到进气门关闭点的角度值；根据所述第三角度值和所述发动机转速获得所述节气门期望角度值延迟时间。

在本发明的一些实施例中，通过以下公式获得第三角度值：wpr＝wrlb-(360°-wgvsme)；其中，wpr为第三角度值，wrlb为所述第一角度值，wgvsme为所述第二角度值，其中，换气上止点对应0°，点火上止点对应360°；通过以下公式获得所述节气门期望角度值延迟时间：tvwdkprs＝wpr/(n*cylnum)；其中，tvwdkprs为所述节气门期望角度值延迟时间，wpr为所述第三角度值，n为发动机转速，cylnum为发动机缸数，n*cylnum为每秒发动机转过多少曲轴转角度数。

在本发明的一些实施例中，发动机相对充量的预估方法还包括：根据所述第三角度值获得段修正系数。

在本发明的一些实施例中，对所述发动机上段的进气歧管压力值进行第一次外推插值计算，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力值，包括：所述发动机上段的进气歧管压力值包括发动机上段段末尾的进气歧管压力值和发动机上段段中心的进气歧管压力值；获取发动机上上段段中心的进气歧管压力值；根据所述发动机上段段中心的进气歧管压力值与所述发动机上上段段中心的进气歧管压力值之差、所述段修正系数以及所述发动机上段段末尾的进气歧管压力值获得所述发动机当前段的进气歧管预测压力值。

在本发明的一些实施例中，对所述发动机当前段的进气歧管预测压力值进行第二次外推插值计算，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值，包括：获取节气门预测空气质量流量率、气缸内残余废气分压、通过节气门的实际充量、进入气缸内的实际充量、充量到质量流量率转换系数、进气歧管压力到相对充量转换系数、进气歧管压力模型的积分系数；根据所述节气门预测空气质量流量率和所述充量到质量流量率转换系数获得通过节气门的相对充量预测值；根据所述发动机当前段的进气歧管预测压力值、所述气缸内残余废气分压和所述进气歧管压力到相对充量转换系数获得进入气缸内的相对充量预测值；根据所述通过节气门的实际充量、所述进入气缸内的实际充量和所述进气歧管压力模型的积分系数获得发动机上段段末尾的实际压力变化量；根据所述通过节气门的相对充量预测值、所述进入气缸内的相对充量预测值、所述进气歧管压力模型的积分系数获得发动机上段段末尾的预测压力变化量；根据所述发动机上段段中心的进气歧管压力值与所述发动机上上段段中心的进气歧管压力值之差、所述发动机上段段末尾的预测压力变化量、所述发动机上段段末尾的实际压力变化量、以及所述段修正系数获得所述发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值。

在本发明的一些实施例中，通过以下公式获得所述通过节气门的相对充量预测值：rlrohp＝msdp/umsrln；其中，rlrohp为所述通过节气门的相对充量预测值，umsrln为所述充量到质量流量率转换系数，msdp为所述节气门预测空气质量流量率；通过以下公式获得所述进入气缸内的相对充量预测值：rlfgp＝(psrp-pbrint)/fupsrl；其中，rlfgp为所述进入气缸内的相对充量预测值，psrp为所述发动机当前段的进气歧管预测压力值，pbrint为所述气缸内残余废气分压，fupsrl为所述进气歧管压力到相对充量转换系数；通过以下公式获得所述发动机上段段末尾的预测压力变化量：dpsrfp＝(rlrohp-rlfgp)*fisrm；其中，dpsrfp为所述发动机上段段末尾的预测压力变化量，rlrohp为为所述通过节气门的相对充量预测值，rlfgp为所述进入气缸内的相对充量预测值，fisrm为所述进气歧管压力模型的积分系数；通过以下公式获得所述发动机上段段末尾的实际压力变化量：dpsrfdhf＝(rlfdkroh-rlfg)*fisrm；其中，dpsrfdhf为所述发动机上段段末尾的实际压力变化量，rlfdkroh为所述通过节气门的实际充量，rlfg为所述进入气缸内的实际充量，fisrm为所述进气歧管压力模型的积分系数；通过以下公式获得所述段修正系数：fwprs＝wpr*cylnum/720°；其中，fwprs为所述段修正系数，wpr为所述第三角度值，cylnum为发动机缸数；通过以下公式获得所述发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值：dpsrpps＝((dpsrfp-dpsrfdhf)+dpsr)*fwprs；其中，dpsrpps为所述发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值，dpsrfp为所述发动机上段段末尾的预测压力变化量，dpsrfdhf为所述发动机上段段末尾的实际压力变化量，dpsr为所述发动机上段段中心的进气歧管压力值与所述发动机上上段段中心的进气歧管压力值之差，fwprs为所述段修正系数。

在本发明的一些实施例中，根据所述发动机上段段末尾的进气歧管压力值和所述发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值获得发动机当前段的相对充量预测值，包括：通过以下公式获得所述发动机当前段的相对充量预测值：rlp＝(psr+dpsrpps-pbrint)*fupsrl；其中，rlp为所述发动机当前段的相对充量预测值，psr为所述发动机上段段末尾的进气歧管压力值，dpsrpps为所述发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值，pbrint为所述气缸内残余废气分压，fupsrl为所述进气歧管压力到相对充量转换系数。

为了达到上述目的，本发明第二方面实施例提出的车辆，包括：发动机和发动机控制器；与所述发动机控制器通信连接的存储器；其中，所述存储器中存储有可被所述发动机控制器执行的计算机程序，所述发动机控制器执行所述计算机程序时实现上面任一项实施例所述的发动机相对充量的预估方法。

根据本发明实施例的车辆，发动机处于动态工况时，发动机控制器控制发动机的运行状态，还可将标定系数的等系数预存至发动机控制器中，且对发动机中各个结构的运行状态具有记忆性。存储器中的程序被发动机控制器执行时，能实现上面任一项实施例的发动机相对充量的预估方法，该方法可直接应用在现有的车辆中，能充分考虑进气门关闭角度的影响，能保证进气歧管压力预测和节气门控制的步调一致，进而消除节气门控制的影响，并且还根据段修正系数对发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值进行调整，以获得更准确的发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值，能大大提高预测的可靠性。以及通过对发动机当前段的进气歧管压力的偏差值进行二次外推插值计算，使得获取的预测进气量的可靠性更高，能更好地适应发动机的动态情况，且能提高发动机控制器对发动机动态控制的响应速度，并降低发动机动态工况时的燃油消耗率和排放，提升发动机的性能。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，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是根据本发明一个实施例的发动机相对充量的预估方法的流程图；

图2是根据本发明另一个实施例的发动机相对充量的预估方法的流程图；

图3是根据本发明又一个实施例的发动机相对充量的预估方法的流程图；

图4是根据本发明一个实施例的节气门期望角度值延迟时间计算关系图；

图5是根据本发明一个实施例的获得节气门期望角度值延迟时间和段修正系数的计算原理图；

图6是根据本发明又一个实施例的发动机相对充量的预估方法的流程图；

图7是根据本发明又一个实施例的发动机相对充量的预估方法的流程图；

图8是根据本发明一个实施例的通过外推插值计算发动机当前段的进气歧管预测压力值的原理图；

图9是根据本发明又一个实施例的发动机相对充量的预估方法的流程图；

图10是根据本发明一个实施例的通过外推插值计算发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值的原理图；

图11是根据本发明一个实施例的获得发动机当前段的相对充量预测值的原理图；

图12是根据本发明一个实施例的车辆的框图。

附图标记：

车辆10；

发动机1、发动机控制器2、存储器3。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考图1-图11描述根据本发明实施例的发动机相对充量的预估方法。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，为根据本发明一个实施例的发动机相对充量的预估方法的流程图，其中，发动机相对充量的预估方法包括步骤S1-步骤S4，具体如下。

S1，获取发动机上段的进气歧管压力值，其中，段为发动机每个气缸工作对应的曲轴转角范围。

其中，发动机上段的进气歧管压力值可直接通过歧管压力传感器直接测量得到，或者由进气歧管压力模型计算得到。段表示的是发动机每一缸工作对应的曲轴转角范围，即段＝720°/发动机缸数。例如，发动机为4缸发动机时，每一段对应180°，发动机为6缸发动机时，每一段对应120°。每段的进气歧管压力值包括段中心的进气歧管压力值和段末尾的进气歧管压力值

S2，对发动机上段的进气歧管压力值进行第一次外推插值计算，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力值。

在发动机处于动态工况下，可直接通过歧管传感器获取发动机上段和上上段的进气歧管压力值，并根据获取的进气歧管压力值通过外推插值计算以获取发动机当前段的进气歧管预测压力值。

S3，对发动机当前段的进气歧管预测压力值进行第二次外推插值计算，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值。

在实施例中，可获取气缸两端的气体压强以及汽缸两端气体温度气缸的容积等参数，并根据参数进行计算获取节气门预测空气质量流量率、气缸内残余废气分压、通过节气门的实际充量和进入气缸内的实际充量等。以及还可以在实验室条件下通过计算获取充量到质量流量率转换系数、进气歧管压力到相对充量转换系数、进气歧管压力模型的积分系数等。根据获取的进气歧管压力值、发动机当前段的进气歧管预测压力值、节气门预测空气质量流量率、气缸内残余废气分压、通过节气门的实际充量、进入气缸内的实际充量和标定系数可在完成一次外推差值的基础上进行二次外推插值的计算，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值，相较于只进行一次外推差值计算得到发动机当前段的进气歧管预测压力值而获得预测进气量的方式，精确度更高。

S4，根据发动机上段的进气歧管压力值和发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值获得发动机当前段的相对充量预测值。

其中，相对充量即为进入气缸内的空气质量与标准状态下充满气缸容积的空气质量比值，为一百分比，代表发动机负荷，且可以方便地和进气质量流量率进行转换。可采用发动机上段段末尾的进气歧管压力值与发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值和气缸内残余废气分压进行计算，获得发动机当前段的相对充量预测值。

进一步地，还能根据发动机当前段的相对充量预测值进行计算以获取预测进气量，发动机控制器可以根据获取预测进气量后，进一步精确控制喷入发动机中的油量，从而可以喷射更合适的燃油量，从而提升发动机的性能，降低燃油消耗率减少废气的排放。

根据本发明实施例提出的发动机相对充量的预估方法，基于获取的发动机多个段内的进气歧管压力值，通过一次外推插值计算获得发动机当前段的进气歧管预测压力值，并在进行一次外推差值计算的基础上再对发动机当前段的进气歧管预测压力值进行二次外推插值计算，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值，并根据发动机上段的进气歧管压力值和发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值获得发动机当前段的相对充量预测值，计算结果准确性高，以及进一步预测进气量，预测进气量的可靠性更高，从而能根据预测进气量获取更适合的喷油量并控制喷油，能更好地适应发动机的动态情况，且能提高对发动机动态控制的响应速度，并降低发动机动态工况时的燃油消耗率和排放，对提升发动机的性能具有重大意义。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，为根据本发明另一个实施例的发动机相对充量的预估方法的流程图，其中，发动机相对充量的预估方法还可以包括如下步骤S5-步骤S7。

S5，获取第一角度值、第二角度值和发动机转速。

其中，第一角度值为进气门自充量开始计算时的起始点到点火上止点的角度值，第二角度值为进气门自换气上止点到关闭点的角度值。

具体地，可通过设置传感器等装置以获取充量开始计算时的起始点到点火上止点之间的角度值、进气门自换气上止点到关闭点的角度值以及发动机转速，并将充量开始计算时到点火上止点之间的角度值记为第一角度值，将进气门自换气上止点到关闭点的角度值记为第二角度值，并且还可以预先获取第一角度值并存储至发动机控制器中。

S6，根据第一角度值、第二角度值和发动机转速获得节气门期望角度值延迟时间。

在实施例中，可先根据第一角度值、第二角度值获得充量开始计算时到进气门关闭点的角度值，以获取更为准确的进气门关闭角度，再根据第一角度值和发动机转速获得节气门期望角度值延迟时间，进而充分考虑进气门关闭角度的影响。

S7，根据节气门期望角度值延迟时间控制节气门动作。

例如，根据节气门期望角度值延迟时间控制节气门延迟该时间开启，使期望的节气门开度跟随进气歧管压力预测，从而使进气歧管压力预测和节气门控制的步调一致，进而消除节气门控制的影响，并且能大大提高预测的可靠性。

根据本发明实施例提出的发动机相对充量的预估方法，通过根据第一角度值、第二角度值和发动机转速获得节气门期望角度值延迟时间，并根据节气门期望角度值延迟时间控制节气门动作，充分考虑进气门关闭角度的影响，使期望的节气门开度跟随进气歧管压力预测，从而使进气歧管压力预测和节气门控制的步调一致，进而消除节气门控制的影响。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，为根据本发明又一个实施例的发动机相对充量的预估方法的流程图，其中，步骤S6，根据第一角度值、第二角度值和发动机转速获得节气门期望角度值延迟时间包括如下的步骤S61和步骤S62，具体如下。

其中，可以结合如图4和图5所示的计算原理描述获得节气门期望角度值延迟时间的计算方法。其中，图4为根据本发明一个实施例的节气门期望角度值延迟时间计算关系图，图5为根据本发明一个实施例的获得节气门期望角度值延迟时间和段修正系数的计算原理图。

S61，根据第一角度值和第二角度值获得第三角度值，第三角度值为进气门自充量开始计算时的起始点到进气门关闭点的角度值。

在实施例中，可通过公式(1-1)所示的算法获得第三角度值，其中，wpr为第三角度值即进气门自充量开始计算时的起始点到进气门关闭点的角度值，wrlb为第一角度值即进气门自充量开始计算时的起始点到点火上止点的角度值，wgvsme为第二角度值即进气门自换气上止点到关闭点的角度值，其中，换气上止点对应0°，点火上止点对应360°。

具体地，由图4可知，进气门开启角度位于换气上止点附近，换气上止点的角度为0°，换气上止点之前为负值，换气上止点之后为正值，压缩上止点曲轴角度对应为360°。结合图5可知，第二角度值wgvsme与点火上止点之间的角度值为360°-wgvsme，再利用第一角度值wrlb与上述差值做差，从而获取第三角度值wpr。其中，第二角度值wgvsme的数值在180°左右，例如，进第二角度值wgvsme可以为170°、175°、180°或185°等。

wpr＝wrlb-(360°-wgvsme) 公式(1-1)

S62，根据第三角度值和发动机转速获得节气门期望角度值延迟时间。

在实施例中，可根据公式(1-2)所示的算法获得节气门期望角度值延迟时间。

其中，如公式(1-2)所示，tvwdkprs为节气门期望角度值延迟时间，wpr为第三角度值，n为发动机转速，cylnum为发动机缸数，n*cylnum为每秒发动机转过多少曲轴转角度数。例如，可在发动机位置设置传感器以检测发动机转速n。

举例而言，若发动机为6缸发动机，则cylnum的值为6，若发动机为4缸发动机，则cylnum的值为4。

tvwdkprs＝wpr/( n* cylnum) 公式(1-2)

根据图5可知，以6缸发动机为例，并与发动机转速n相乘，获取每秒发动机转过多少曲轴转角度数为6*n，再利用第三角度值wpr除以该乘积，以获取节气门期望角度值延迟时间tvwdkprs。进而根据节气门期望角度值延迟时间控制节气门动作，以消除节气门控制的影响。

在本发明的一些实施例中，如图6所示，为根据本发明又一个实施例的发动机相对充量的预估方法的流程图，其中，发动机相对充量的预估方法还可以包括如下步骤S8。

S8，根据第三角度值获得段修正系数。

其中，可结合图5所示的段修正系数的计算原理描述获得段修正系数的具体实现过程。

在实施例中，可通过公式(1-3)获得段修正系数，如公式(1-3)所示，其中，fwprs为段修正系数，wpr为第三角度值，cylnum为发动机缸数。

具体地，由于存在VVT(Variable Valve Timing，可变正时气门)的，导致进气门关闭时并不恰好处在下止点，为了提高充量预测的可靠性，需要尽量消除节气门控制对充量的影响，因此，需要将控制节气门期望角度延迟一个角度值wpr以配合充量的预测，具体地，根据图5可知，以发动机为6缸发动机为例，cylnum＝6时，wpr*cylnum/720°＝wpr/120°，即段修正系数fwprs＝wpr/120°。

fwprs＝wpr*cylnum/720° 公式(1-3)

在本发明的一些实施例中，如图7所示，为根据本发明又一个实施例的发动机相对充量的预估方法的流程图，其中，上面步骤S2，对发动机上段的进气歧管压力值进行第一次外推插值计算，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力值具体包括如下步骤S21和步骤S22。

其中，发动机上段的进气歧管压力值包括发动机上段段末尾的进气歧管压力值和发动机上段段中心的进气歧管压力值。

S21，获取发动机上上段段中心的进气歧管压力值。

由于当前段还未开始，因此无法直接测量发动机当前段段末尾的进气歧管压力值，需要通过发动机上段段末尾的进气歧管压力值，并结合发动机上段段末尾的实际压力变化量、发动机上段段末尾的预测压力变化量预测发动机当前段段末尾的进气歧管压力值。

具体地，可结合图8描述计算发动机当前段的进气歧管预测压力值的具体过程，图8为根据本发明一个实施例的通过外推插值计算发动机当前段的进气歧管预测压力值的原理图。

其中，发动机为4缸发动机时，每一段末尾对应180°，每一段段中心对应90°，发动机为6缸发动机时，每一段末尾对应120°，每一段段中心对应60°。可进气歧管处设置传感器，可直接通过歧管传感器获取发动机多个段内的所对应的段末尾或段中心的进气歧管压力值。

S22，根据发动机上段段中心的进气歧管压力值与发动机上上段段中心的进气歧管压力值之差、段修正系数以及发动机上段段末尾的进气歧管压力值获得发动机当前段的进气歧管预测压力值。

具体地，可通过公式(1-4)获得发动机当前段的进气歧管预测压力值，其中，psrp为发动机当前段的进气歧管预测压力值，psr为发动机上段段末尾的进气歧管压力值，fwprs为段修正系数，dpsr为发动机上段段中心的进气歧管压力值与发动机上上段段中心的进气歧管压力值之差。

psrp＝psr+fwprs*dpsr 公式(1-4)

获取当发动机上段末尾的气歧管压力值psr，以及获取发动机上段段中心的进气歧管压力值和发动机上上段段中心的进气歧管压力值，并获取发动机上段段中心的进气歧管压力值与发动机上上段段中心的进气歧管压力值之差dpsr，将该差值dpsr作为当前段的预测压力变化量，并进步一计算发动机当前段的进气歧管预测压力值psrp。

在本发明的一些实施例中，如图9所示，为根据本发明又一个实施例的发动机相对充量的预估方法的流程图，其中，步骤S3，对发动机当前段的进气歧管预测压力值进行第二次外推插值计算，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值可以包括如下的步骤S101-步骤S106。

S101，获取节气门预测空气质量流量率、气缸内残余废气分压、通过节气门的实际充量、进入气缸内的实际充量、充量到质量流量率转换系数、进气歧管压力到相对充量转换系数、进气歧管压力模型的积分系数。

其中，可获取气缸两端的气体压强以及汽缸两端气体温度气缸的容积等参数，并根据参数进行计算获取节气门预测空气质量流量率、气缸内残余废气分压、通过节气门的实际充量和进入气缸内的实际充量等。以及，可在实验室条件下通过计算获取充量到质量流量率转换系数、进气歧管压力到相对充量转换系数、进气歧管压力模型的积分系数并与储至发动机控制器中。

S102，根据节气门预测空气质量流量率和充量到质量流量率转换系数获得通过节气门的相对充量预测值。

其中，可结合图10描述获得发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值的具体过程，图10为根据本发明一个实施例的通过外推插值计算发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值的原理图。

在实施例中，可通过公式(1-5)获得通过节气门的相对充量预测值，其中，rlrohp为通过节气门的相对充量预测值，umsrln为充量到质量流量率转换系数，msdp为节气门预测空气质量流量率。

rlrohp＝msdp/umsrln 公式(1-5)

具体地，由图10可知，将节气门预测空气质量流量率msdp除以充量到质量流量率转换系数umsrln，得出通过节气门的相对充量预测值rlrohp。

S103，根据发动机当前段的进气歧管预测压力值、气缸内残余废气分压和进气歧管压力到相对充量转换系数获得进入气缸内的相对充量预测值。

在实施例中，可通过公式(1-6)获得进入气缸内的相对充量预测值，其中，rlfgp为进入气缸内的相对充量预测值，psrp为发动机当前段的进气歧管预测压力值，pbrint为气缸内残余废气分压，fupsrl为进气歧管压力到相对充量转换系数。

rlfgp＝(psrp -pbrint)/fupsrl 公式(1-6)

其中，发动机当前段的进气歧管预测压力值psrp可由上面步骤S21和步骤S22得出。具体地，由图10可知，将发动机当前段的进气歧管预测压力值psrp与气缸内残余废气分压pbrint进行减法计算以获得二者的差值，并利用该差值除以进气歧管压力到相对充量的转换系数fupsrl，进而得出进入气缸内的相对充量预测值rlfgp。

S104，根据通过节气门的实际充量、进入气缸内的实际充量和进气歧管压力模型的积分系数获得发动机上段段末尾的实际压力变化量。

在实施例中，可通过公式(1-7)获得发动机上段段末尾的实际压力变化量，其中，dpsrfdhf为发动机上段段末尾的实际压力变化量，rlfdkroh为通过节气门的实际充量，rlfg为进入气缸内的实际充量，fisrm为进气歧管压力模型的积分系数。其中进气歧管压力模型的积分系数fisrm可预先存储至发动机控制器中，从而能参与获取发动机当前段的相对充量预测值的计算。

dpsrfdhf＝(rlfdkroh-rlfg)*fisrm 公式(1-7)

具体地，由图10可知，将通过节气门的实际充量rlfdkroh和进入气缸内的实际充量rlfg进行减法计算以获取二者的差值，并采用进气歧管模型理论，即将前面获取的差值与进气歧管压力模型的积分系数fisrm相乘，进而获得发动机上段段末尾的实际压力变化量dpsrfdhf。

S105，根据通过节气门的相对充量预测值、进入气缸内的相对充量预测值、进气歧管压力模型的积分系数获得发动机上段段末尾的预测压力变化量。

在实施例中，可通过公式(1-8)获得发动机上段段末尾的预测压力变化量，其中，dpsrfp为发动机上段段末尾的预测压力变化量，rlrohp为通过节气门的相对充量预测值，rlfgp为进入气缸内的相对充量预测值，fisrm为进气歧管压力模型的积分系数。

dpsrfp＝(rlrohp-rlfgp)*fisrm 公式(1-8)

具体地，由图10可知，将通过节气门的相对充量预测值rlrohp与进入气缸内的相对充量预测值rlfgp进行减法计算以获得二者的差值，并采用进气歧管模型理论，即将前面获取的差值与进气歧管压力模型的积分系数fisrm相乘，进而获得发动机上段段末尾的预测压力变化量dpsrfp。

S106，根据发动机上段段中心的进气歧管压力值与发动机上上段段中心的进气歧管压力值之差、发动机上段段末尾的预测压力变化量、发动机上段段末尾的实际压力变化量、以及段修正系数获得发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值。

在实施例中，可通过公式(1-9)获得进气歧管预测压力偏差值，其中，dpsrpps为发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值，dpsrfp为发动机上段段末尾的预测压力变化量，dpsrfdhf为发动机上段段末尾的实际压力变化量，dpsr为发动机上段段中心的进气歧管压力值与发动机上上段段中心的进气歧管压力值之差，fwprs为段修正系数。

dpsrpps＝((dpsrfp-dpsrfdhf)+dpsr)*fwprs 公式(1-9)

其中，发动机上段段中心的进气歧管压力值与发动机上上段段中心的进气歧管压力值之差dpsr可由上面步骤S21和步骤S22得出。具体地，如图10所示，计算出上段段末尾的预测压力变化量dpsrfp与发动机上段段末尾的实际压力变化量dpsrfdhf之差，以及发动机上段段中心的进气歧管压力值与发动机上上段段中心的进气歧管压力值之差dpsr，这两个差值之和与段修正系数fwprs的乘积即为进气歧管预测压力偏差值dpsrpps。

具体地，根据段修正系数对发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值进行调整后，能获得更准确的发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值。以及段修正系数还可用于调整发动机当前段的进气歧管压力值，例如可根据段修正系数对发动机上段段中心的进气歧管压力值与发动机上上段段中心的进气歧管压力值进行调整，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力值。进而保证最终获取的发动机当前段的预测进气量的可靠性更高，从而能根据预测进气量获取更适合的喷油量并控制喷油，能更好地适应发动机的动态情况。

根据本发明实施例的发动机相对充量的预估方法，充分考虑进气门关闭角度的影响，根据第三角度值wpr进行计算，并转化为对应的节气门期望角度值延迟时间tvwdkprs，以及还根据段修正系数对节气门期望角度值进行修正，使期望的节气门开度跟随进气歧管压力预测，从而使进气歧管压力预测和节气门控制的步调一致，进而消除节气门控制的影响，能大大提高预测的可靠性。

本发明实施例的发动机相对充量的预估方法，在通过一次外推插值计算进气歧管预测压力值的基础上，结合多种数学模型对进气歧管预测压力偏差值进行了二次外推插值，可提升获得的预测进气量的可靠性，并且能更好地适应发动机的动态工况。

在本发明的一些实施例中，上面步骤S4，根据发动机上段段末尾的进气歧管压力值和发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值获得发动机当前段的相对充量预测值包括可通过公式(1-10)获得相对充量预测值。其中，rlp为相对充量预测值，psr为发动机上段段末尾的进气歧管压力值，dpsrpps为发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值，pbrint为气缸内残余废气分压，fupsrl为进气歧管压力到相对充量转换系数。

rlp＝(psr+dpsrpps-pbrint)*fupsrl (1-10)

具体地，图11为根据本发明一个实施例的获得发动机当前段的相对充量预测值的原理图。如图11所示，将当发动机上段段末尾的进气歧管压力值psr与发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值dpsrpps两者的和减去气缸内残余废气分压pbrint获取一个差值，通过采用进气歧管模型理论，即将前面获取的差值与进气歧管压力模型的积分系数fisrm相乘，进而获得发动机当前段的相对充量预测值rlp。进一步地，在获得发动机当前段的相对充量预测值rlp后，可以基于其获得所需的进气量，进而基于所需的进气量确定喷油量，以获得较优的燃烧比例，提高性能。

在本发明的一些实施例中，还提出一种车辆，如图12所示，为根据本发明一个实施例的车辆的框图，其中，车辆10包括发动机1和发动机控制器2，以及与发动机控制器2通信连接的存储器3。

其中，存储器3中存储有可被发动机控制器2执行的计算机程序，发动机控制器2执行计算机程序时实现上面任一项实施例的发动机相对充量的预估方法。

根据本发明实施例的车辆10，发动机1处于动态工况时，发动机控制器2控制发动机1的运行状态，还可将标定系数的等系数预存至发动机控制器2中，且对发动机1中各个结构的运行状态具有记忆性。存储器3中的程序被发动机控制器2执行时，能实现上面任一项实施例的发动机相对充量的预估方法，该方法可直接应用在现有的车辆10中，能充分考虑进气门关闭角度的影响，能保证进气歧管压力预测和节气门控制的步调一致，进而消除节气门控制的影响，并且还根据段修正系数对发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值进行调整，以获得更准确的发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值，能大大提高预测的可靠性。以及通过对发动机当前段的进气歧管压力的偏差值进行二次外推插值计算，使得获取的预测进气量的可靠性更高，能更好地适应发动机1的动态情况，且能提高发动机控制器2对发动机1动态控制的响应速度，并降低发动机1动态工况时的燃油消耗率和排放，提升发动机1的性能。

根据本发明实施例的车辆10的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种发动机相对充量的预估方法，其特征在于，包括：

获取发动机上段的进气歧管压力值，其中，段为发动机每个气缸工作对应的曲轴转角范围；

对所述发动机上段的进气歧管压力值进行第一次外推插值计算，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力值；

对所述发动机当前段的进气歧管预测压力值进行第二次外推插值计算，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值；

根据所述发动机上段的进气歧管压力值和所述发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值获得发动机当前段的相对充量预测值；

其中，所述发动机上段的进气歧管压力值包括发动机上段段末尾的进气歧管压力值和发动机上段段中心的进气歧管压力值；

在所述对所述发动机上段的进气歧管压力值进行第一次外推插值计算，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力值时，包括：

获取发动机上上段段中心的进气歧管压力值；

在所述对所述发动机上段的进气歧管压力值进行第一次外推插值计算，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力值之前，还包括：

获取第一角度值、第二角度值，其中，所述第一角度值为进气门自充量开始计算时的起始点到点火上止点的角度值，所述第二角度值为进气门自换气上止点到关闭点的角度值；

对所述发动机当前段的进气歧管预测压力值进行第二次外推插值计算，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值，包括：

获取节气门预测空气质量流量率、气缸内残余废气分压、通过节气门的实际充量、进入气缸内的实际充量、充量到质量流量率转换系数、进气歧管压力到相对充量转换系数、进气歧管压力模型的积分系数；

根据所述第一角度值、所述第二角度值、所述发动机当前段的进气歧管预测压力值、所述节气门预测空气质量流量率、所述气缸内残余废气分压、所述通过节气门的实际充量、所述进入气缸内的实际充量、所述充量到质量流量率转换系数、所述进气歧管压力到相对充量转换系数、所述进气歧管压力模型的积分系数、所述发动机上段段中心的进气歧管压力值与所述发动机上上段段中心的进气歧管压力值之差获得所述发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值。

2.根据权利要求1所述的发动机相对充量的预估方法，其特征在于，所述预估方法还包括：

获取发动机转速；

根据所述第一角度值、所述第二角度值和所述发动机转速获得节气门期望角度值延迟时间；

根据所述节气门期望角度值延迟时间控制节气门动作。

3.根据权利要求2所述的发动机相对充量的预估方法，其特征在于，根据所述第一角度值、所述第二角度值和所述发动机转速获得节气门期望角度值延迟时间，包括：

根据所述第一角度值和所述第二角度值获得第三角度值，所述第三角度值为进气门自充量开始计算时的起始点到进气门关闭点的角度值；

根据所述第三角度值和所述发动机转速获得所述节气门期望角度值延迟时间。

4.根据权利要求3所述的发动机相对充量的预估方法，其特征在于，

通过以下公式获得所述第三角度值：

wpr＝wrlb-(360°-wgvsme)；

其中，wpr为所述第三角度值，wrlb为所述第一角度值，wgvsme为所述第二角度值，其中，换气上止点对应0°，点火上止点对应360°；

通过以下公式获得所述节气门期望角度值延迟时间：

tvwdkprs＝wpr/(n*cylnum)；

其中，tvwdkprs为所述节气门期望角度值延迟时间，wpr为所述第三角度值，n为发动机转速，cylnum为发动机缸数，n*cylnum为每秒发动机转过多少曲轴转角度数。

5.根据权利要求3所述的发动机相对充量的预估方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述第三角度值获得段修正系数。

6.根据权利要求5所述的发动机相对充量的预估方法，其特征在于，对所述发动机上段的进气歧管压力值进行第一次外推插值计算，以获得发动机当前段的进气歧管预测压力值，包括：

根据所述发动机上段段中心的进气歧管压力值与所述发动机上上段段中心的进气歧管压力值之差、所述段修正系数以及所述发动机上段段末尾的进气歧管压力值获得所述发动机当前段的进气歧管预测压力值。

7.根据权利要求6所述的发动机相对充量的预估方法，其特征在于，

根据所述第一角度值、所述第二角度值、所述发动机当前段的进气歧管预测压力值、所述节气门预测空气质量流量率、所述气缸内残余废气分压、所述通过节气门的实际充量、所述进入气缸内的实际充量、所述充量到质量流量率转换系数、所述进气歧管压力到相对充量转换系数、所述进气歧管压力模型的积分系数、所述发动机上段段中心的进气歧管压力值与所述发动机上上段段中心的进气歧管压力值之差获得所述发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值，包括：

根据所述节气门预测空气质量流量率和所述充量到质量流量率转换系数获得通过节气门的相对充量预测值；

根据所述发动机当前段的进气歧管预测压力值、所述气缸内残余废气分压和所述进气歧管压力到相对充量转换系数获得进入气缸内的相对充量预测值；

根据所述通过节气门的实际充量、所述进入气缸内的实际充量和所述进气歧管压力模型的积分系数获得发动机上段段末尾的实际压力变化量；

根据所述通过节气门的相对充量预测值、所述进入气缸内的相对充量预测值、所述进气歧管压力模型的积分系数获得发动机上段段末尾的预测压力变化量；

根据所述发动机上段段中心的进气歧管压力值与所述发动机上上段段中心的进气歧管压力值之差、所述发动机上段段末尾的预测压力变化量、所述发动机上段段末尾的实际压力变化量、以及所述段修正系数获得所述发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值。

8.根据权利要求7所述的发动机相对充量的预估方法，其特征在于，

通过以下公式获得所述通过节气门的相对充量预测值：

rlrohp＝msdp/umsrln；

其中，rlrohp为所述通过节气门的相对充量预测值，umsrln为所述充量到质量流量率转换系数，msdp为所述节气门预测空气质量流量率；

通过以下公式获得所述进入气缸内的相对充量预测值：

rlfgp＝(psrp-pbrint)/fupsrl；

其中，rlfgp为所述进入气缸内的相对充量预测值，psrp为所述发动机当前段的进气歧管预测压力值，pbrint为所述气缸内残余废气分压，fupsrl为所述进气歧管压力到相对充量转换系数；

通过以下公式获得所述发动机上段段末尾的预测压力变化量：

dpsrfp＝(rlrohp-rlfgp)*fisrm；

其中，dpsrfp为所述发动机上段段末尾的预测压力变化量，rlrohp为所述通过节气门的相对充量预测值，rlfgp为所述进入气缸内的相对充量预测值，fisrm为所述进气歧管压力模型的积分系数；

通过以下公式获得所述发动机上段段末尾的实际压力变化量：

dpsrfdhf＝(rlfdkroh-rlfg)*fisrm；

其中，dpsrfdhf为所述发动机上段段末尾的实际压力变化量，rlfdkroh为所述通过节气门的实际充量，rlfg为所述进入气缸内的实际充量，fisrm为所述进气歧管压力模型的积分系数；

通过以下公式获得所述段修正系数：

fwprs＝wpr*cylnum/720°；

其中，fwprs为所述段修正系数，wpr为所述第三角度值，cylnum为发动机缸数；

通过以下公式获得所述发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值：

dpsrpps＝((dpsrfp-dpsrfdhf)+dpsr)*fwprs；

其中，dpsrpps为所述发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值，dpsrfp为所述发动机上段段末尾的预测压力变化量，dpsrfdhf为所述发动机上段段末尾的实际压力变化量，dpsr为所述发动机上段段中心的进气歧管压力值与所述发动机上上段段中心的进气歧管压力值之差，fwprs为所述段修正系数。

9.根据权利要求7所述的发动机相对充量的预估方法，其特征在于，根据所述发动机上段段末尾的进气歧管压力值和所述发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值获得发动机当前段的相对充量预测值，包括：

通过以下公式获得所述发动机当前段的相对充量预测值：

rlp＝(psr+dpsrpps-pbrint)*fupsrl；

其中，rlp为所述发动机当前段的相对充量预测值，psr为所述发动机上段段末尾的进气歧管压力值，dpsrpps为所述发动机当前段的进气歧管预测压力偏差值，pbrint为所述气缸内残余废气分压，fupsrl为所述进气歧管压力到相对充量转换系数。

10.一种车辆，其特征在于，包括：

发动机和发动机控制器；

与所述发动机控制器通信连接的存储器；

其中，所述存储器中存储有可被所述发动机控制器执行的计算机程序，所述发动机控制器执行所述计算机程序时实现权利要求1-9任一项所述的发动机相对充量的预估方法。

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