CN115523038B - 一种发动机气缸进气量控制方法和车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种发动机气缸进气量控制方法和车辆，涉及车辆技术领域。本发明所述的发动机气缸进气量控制方法，包括：通过理想气体状态方程生成发动机的理论总进气量和残余废气量；通过节流方程生成发动机的扫气量和排气歧管回流废气量；根据理论总进气量、残余废气量、扫气量和排气歧管回流废气量确定纯甲醇对应的第一发动机气缸进气量和纯汽油对应的第二发动机气缸进气量；根据第一发动机气缸进气量、第二发动机气缸进气量、甲醇灵活燃料的甲醇含量百分比和非线性修正函数确定甲醇灵活燃料对应的发动机气缸进气量。本发明可以计算任意配比的甲醇灵活燃料对应的发动机气缸进气量，从而提高了对灵活燃料的发动机缸内所需气量的计算精度。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种发动机气缸进气量控制方法和车辆。
背景技术
由于石油能源的短缺和环境污染问题，甲醇等燃料逐渐成为了内燃机的替代燃料。甲醇燃料具有部分可再生性、辛烷值高、抗爆性好、含氧量高和燃烧速度快等优点。作为含氧燃料，甲醇燃烧更加完全，可有效地降低常规排放，但是部分非常规排放有所增加，其中未燃烧甲醇和甲醛为最主要的非常规排放，可能损害人体健康。为保证甲醇充分燃烧，需要准确地计算出甲醇汽油灵活燃料所需的新鲜空气量。
现有技术中通常在燃料箱中加装甲醇含量传感器，以直接检测甲醇含量，通过不同的甲醇汽油灵活燃料配比线性修正计算出缸内所需新鲜空气量。针对气量不准的区域，通常是通过氧传感器闭环修正，但是实际测试中发现，不同比例的甲醇灵活燃料在不同工况下对应的新鲜空气并非完全的线性关系，如果仅通过真实氧传感器检测到的空燃比系数进行校正，由于缸内到氧传感器存在一段传输距离且氧传感器检测存在响应延迟，会导致对灵活燃料的修正具有一定的滞后性，最终导致所需进气量计算存在较大误差。
发明内容
本发明解决的问题是如何提高发动机气缸所需进气量的计算精度。
为解决上述问题，本发明提供一种发动机气缸进气量控制方法和车辆。
第一方面，本发明提供一种发动机气缸进气量控制方法，包括：
通过理想气体状态方程生成发动机的理论总进气量和残余废气量；
通过节流方程生成所述发动机的扫气量和排气歧管回流废气量；
根据所述理论总进气量、所述残余废气量、所述扫气量和所述排气歧管回流废气量确定纯甲醇对应的第一发动机气缸进气量和纯汽油对应的第二发动机气缸进气量；
根据所述第一发动机气缸进气量、所述第二发动机气缸进气量、甲醇灵活燃料的甲醇含量百分比和非线性修正函数确定所述甲醇灵活燃料对应的发动机气缸进气量。
可选地，所述通过理想气体状态方程生成发动机的理论总进气量和残余废气量包括：
根据理论总进气体积、进气歧管压力、进气歧管温度和第一调整系数计算所述理论总进气量；
根据残余废气体积、排气背压、排气歧管温度和第二调整系数计算所述残余废气量。
可选地，所述通过理想气体状态方程生成发动机的理论总进气量和残余废气量还包括：
根据发动机转速、进气歧管压力、环境压力和水温确定所述第一调整系数和所述第二调整系数。
可选地，所述通过理想气体状态方程生成发动机的理论总进气量和残余废气量还包括：
采用三次多项式拟合标定所述理论总进气体积和所述残余废气体积。
可选地，所述通过节流方程生成所述发动机的扫气量和排气歧管回流废气量包括：
根据进气阀面积、进气歧管压力、排气背压、进气歧管温度和第三调整系数计算所述扫气量；
根据排气阀面积、进气歧管压力、排气背压、排气歧管温度和第四调整系数计算所述排气歧管回流废气量。
可选地，所述通过节流方程生成所述发动机的扫气量和排气歧管回流废气量还包括：
根据发动机转速、进气歧管压力、环境压力和水温确定所述第三调整系数和所述第四调整系数。
可选地，所述通过节流方程生成所述发动机的扫气量和排气歧管回流废气量还包括：
采用三次多项式拟合标定所述进气阀面积和所述排气阀面积。
可选地，所述通过节流方程生成所述发动机的扫气量和排气歧管回流废气量还包括：
根据所述进气歧管压力、所述排气背压和绝热指数确定压比函数。
可选地，所述根据所述第一发动机气缸进气量、所述第二发动机气缸进气量、甲醇灵活燃料的甲醇含量百分比和非线性修正函数确定所述甲醇灵活燃料对应的发动机气缸进气量包括：根据气缸进气量模型确定所述甲醇灵活燃料对应的发动机气缸进气量，其中，所述气缸进气量模型表示为：
mtot(M100)＝mair(M100)+mscav(M100)-mres(M100)-mback(M100)；
mtot(M0)＝mair(M0)+mscav(M0)-mres(M0)-mback(M0)；
其中，mtot(M)表示所述甲醇灵活燃料对应的发动机气缸进气量，MethRat表示所述甲醇灵活燃料的甲醇含量百分比，mtot(M100)表示纯甲醇对应的第一发动机气缸进气量，mtot(M0)表示纯汽油对应的第二发动机气缸进气量，Table(MethRat)表示所述非线性修正函数；mair(M100)和mair(M0)分别表示纯甲醇和纯汽油对应的理论总进气量，mscav(M100)和mscav(M0)分别表示纯甲醇和纯汽油对应的扫气量，mres(M100)和mres(M0)分别表示纯甲醇和纯汽油对应的残余废气量，mback(M100)和mback(M0)分别表示纯甲醇和纯汽油对应的排气歧管回流废气量；表示经过温度补偿后的纯甲醇对应的发动机气缸进气量，Map(n，Tair)表示二维标定表，n表示发动机转速，Tair表示进气歧管温度。
第二方面，本发明提供一种车辆，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上任一项所述的发动机气缸进气量控制方法。
本发明通过理想气体状态方程计算发动机的理论总进气量和残余废气量，通过节流方程计算发动机的扫气量和排气歧管回流废气量，从而可以确定纯甲醇和纯汽油分别对应的发动机气缸进气量，进而可以结合甲醇灵活燃料的甲醇含量百分比和非线性修正函数确定任意配比的甲醇灵活燃料对应的发动机气缸进气量，从而提高了灵活燃料的发动机缸内气量计算精度，保证缸内气量计算准确性，减少因灵活燃料燃烧不充分导致的有害物排放。
附图说明
图1为本发明实施例的发动机气缸进气量控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例的纯汽油模型M0的测试结果示意图；
图3为本发明实施例的50％甲醇占比M50的测试结果示意图；
图4为本发明实施例的100％甲醇占比M100的测试结果示意图；
图5为本发明实施例的一维标定表示意图；
图6为本发明实施例的一维标定表数学原理表征示意图；
图7为本发明实施例的发动机系统结构示意图。
附图标记说明：
1-节气门体；2-进气歧管压力传感器；3-进气歧管；4-甲醇含量传感器；5-进气VVT组件；6-点火组件；7-喷油器组件；8-排气VVT组件；9-排气管；10-氧传感器；11-催化器；12-消声器；13-低压油泵；14-油箱；15-气缸；16-水温传感器。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
如图1所示，本发明实施例提供一种发动机气缸进气量控制方法，包括：
通过理想气体状态方程生成发动机的理论总进气量和残余废气量；
通过节流方程生成所述发动机的扫气量和排气歧管回流废气量。
具体地，在甲醇灵活燃料燃烧时，需要的总新鲜空气量mtot表示为：
mtot＝mair+mscav-mres-mback； (1)
其中，mair表示理论流进气缸内的总气量，即理论总进气量，mscav表示发动机扫气流进缸内的新鲜气量，即发动机的扫气量，mres表示气缸内残余废气量，mback表示由排气歧管回流到气缸内的废气量，即排气歧管回流废气量。
根据所述理论总进气量、所述残余废气量、所述扫气量和所述排气歧管回流废气量确定纯甲醇对应的第一发动机气缸进气量和纯汽油对应的第二发动机气缸进气量。
具体地，甲醇灵活燃料需要适配不同混合比例的甲醇，为了计算不同比例甲醇对应的气量，这里设定针对M0(纯汽油)，M100(100％纯甲醇)两套缸内气量计算模型，中间比例的甲醇采用插值算法进行计算，可描述如下：
1、M0(纯汽油模式)，利用公式(1)可计算对应气量mtot(M0)为：
mtot(M0)＝mair(M0)+mscav(M0)-mres(M0)-mback(M0)； (18)
其中，mair(M0)、mscav(M0)、mres(M0)和mback(M0)可按照下述式(2)-(17)进行相应计算，此处不再赘述。
2、M100(100％纯甲醇模式)，利用公式(1)可计算对应气量mtot(M100)为：
mtot(M100)＝mair(M100)+mscav(M100)-mres(M100)-mback(M100)； (19)
其中，mair(M100)、mscav(M100)、mres(M100)和mback(M100)可按照下述式(2)-(17)进行相应计算，此处不再赘述。
根据所述第一发动机气缸进气量、所述第二发动机气缸进气量、甲醇灵活燃料的甲醇含量百分比和非线性修正函数确定所述甲醇灵活燃料对应的发动机气缸进气量。
具体地，按照式(18)和(19)可分别确定M0(纯汽油模式)和M100(100％纯甲醇模式)对应的发动机气缸进气量，则任意配比的甲醇灵活燃料(未进行温度补偿修正)对应的发动机气缸进气量mtot(M)表示为：
mtot(M)＝[MethRat·(mtot(M100)-mtot(M0))+mtot(M0)]·Table(MethRat)；
其中，mtot(M)表示任意配比的甲醇灵活燃料对应的发动机气缸进气量，MethRat表示所述甲醇灵活燃料的甲醇含量百分比，mtot(M100)表示纯甲醇对应的第一发动机气缸进气量，mtot(M0)表示纯汽油对应的第二发动机气缸进气量，Table(MethRat)表示非线性修正函数；mair(M100)和mair(M0)分别表示纯甲醇和纯汽油对应的理论总进气量，mscav(M100)和mscav(M0)分别表示纯甲醇和纯汽油对应的扫气量，mres(M100)和mres(M0)分别表示纯甲醇和纯汽油对应的残余废气量，mback(M100)和mback(M0)分别表示纯甲醇和纯汽油对应的排气歧管回流废气量。
其中，灵活燃料指的是根据发动机运行工况，灵活选择最佳的混合燃料，将各种混合燃料在不同工况的局部优势进行组合，使发动机在整个运行范围内实现良好的动力性、经济性及排放性；甲醇灵活燃料指的是将甲醇与汽油按照一定比例进行混合组成的混合燃料。
其中，本实施例可以应用在甲醇灵活燃料的进气量计算上，也可以应用在乙醇等燃料添加剂与汽油组成的混合燃料的进气量计算上。
基于该模型算法，以一进气歧管喷射四缸发动机为例进行发动机台架测试验证。主要采集在不同甲醇灵活燃料配比的情况下，在不同发动机不同的工况，比较实际计算量与模型计算气量的偏差。其中实际气量为台架通过油耗仪计算气量，模型计算气量为上述模型计算方法经过标定后计算的气量，并基于台架进行万有工况扫点进行验证。测试结果如下：
(1)如图2，针对纯汽油模型M0，按±5％的偏差为基准，发动机台架万有扫点155个工况点，仅2个工况点偏出，合格率达98％。
(2)如图3，针对50％甲醇占比M50，按±5％的偏差为基准，发动机台架万有扫点176个工况点，仅7个工况点偏出，合格率达96％。
(3)如图4，针对100％甲醇占比M100，按±5％的偏差为基准，发动机台架万有扫点188个工况点，仅7个工况点偏出，合格率达96％。
可选地，所述通过理想气体状态方程生成发动机的理论总进气量和残余废气量包括：
根据理论总进气体积、进气歧管压力、进气歧管温度和第一调整系数计算所述理论总进气量。
具体地，理论总进气量mair可通过理想气体方程进行计算，即：
其中，Vair表示理论流进气缸内的总气量体积，即理论总进气体积；Pin表示节气门下游压力，即进气歧管压力，可以通过传感器获取；R为气体常数(R＝287)；Tair表示进气歧管温度，可以通过传感器获取；fac1表示第一调整系数。
根据残余废气体积、排气背压、排气歧管温度和第二调整系数计算所述残余废气量。
具体地，残余废气量mres可通过理想气体方程进行计算，即：
其中，Vexh表示发动机缸内残余废气体积，即残余废气体积；Pexh表示排气背压；Texh表示排气歧管温度；fac2表示第二调整系数。
其中，Pexh和Texh不能通过传感器直接获取，需通过发动机台架标定来得到，可表征为转速与负荷的二维标定表，可描述如下：
Pexh＝MAP(n，mtot(old))； (4)
Texh＝MAP(n，mtot(old))； (5)
其中，n表示发动机转速，mtot(old)表示上一采样周期参与缸内甲醇灵活燃料燃烧的总新鲜空气量。
可选地，所述通过理想气体状态方程生成发动机的理论总进气量和残余废气量还包括：
根据发动机转速、进气歧管压力、环境压力和水温确定所述第一调整系数和所述第二调整系数。
具体地，调整系数可描述为进气歧管压力修正二维标定表和水温修正一维表的乘积：
其中，n表示发动机转速；Pin表示进气歧管压力，可以通过传感器获取；TeClnt表示水温，可以通过传感器获取；Pamb表示环境压力，可通过控制器自带压力传感器单元获取。引入与转速、进气歧管压力和水温相关的调整系数，可以提高缸内气量计算准确性。
可选地，所述通过理想气体状态方程生成发动机的理论总进气量和残余废气量还包括：
采用三次多项式拟合标定所述理论总进气体积和所述残余废气体积。
具体地，由于Vair和Vexh不能通过物理模型直接获取，通过试验数据分析发现，该体积与进、排气VVT角度和转速相关，通过大量试验表明利用三次多项式可准确拟合出Vair和Vexh。
体积V的三次多项式可描述如下：
V＝(K+Ax+By)3； (8)
其中，x和y分别表示进气VVT(可变气门正时，Variable Valve Timing)相对位置(进气VVT实际移动角度与进气VVT最大移动角度比值)和排气VVT相对位置(排气VVT实际移动角度与排气VVT最大移动角度比值)。
进气VVT实际角度可通过进气凸轮轴位置传感器获取，排气VVT实际角度可通过排气凸轮轴位置传感器获取。如果发动机本体不含进、排气VVT，则x和y为0。其中，A、B和K为调整系数，与发动机转速相关。
基于(8)式展开，Vair和Vexh可简写描述为：
Vair＝a0+a1x+a2y+a3x2+a4y2+a5xy+a6x3+a7y3+a8xy2+a9x2y；
其中，a0，a1，a2，a3，a4，a5，a6，a7，a8，a9分别是三次多项式系数，且这些系数都是与发动机转速相关的一维表。
Vexh＝b0+b1x+b2y+b3x2+b4y2+b5xy+b6x3+b7y3+b8xy2+b9x2y；
其中，b0，b1，b2，b3，b4，b5，b6，b7，b8，b9分别是三次多项式系数，是这些系数都是与发动机转速相关的一维表；系数的取值需要通过标定进行验证。
其中，也可以调整体积多项式中多项式计算的系数，例如将三阶调整为四阶或更高阶，同样可满足标定需求，实现缸内气量计算，但这样也增加了相应标定负荷和控制器内存的占用；经过试验验证，最优设定为三阶可满足标定需求；以四阶为例，即：
V＝(K+Ax+By)4； (23)
可选地，所述通过节流方程生成所述发动机的扫气量和排气歧管回流废气量包括：
根据进气阀面积、进气歧管压力、排气背压、进气歧管温度和第三调整系数计算所述扫气量。
具体地，扫气量mscav可通过节流方程描述：
其中：
根据排气阀面积、进气歧管压力、排气背压、排气歧管温度和第四调整系数计算所述排气歧管回流废气量。
具体地，排气歧管回流废气量mback可通过节流方程描述：
其中：
在式(9)，(10)，(11)和(12)中，k表示绝热指数(可取1.4)，Pin表示进气歧管压力，Pexh表示排气背压，可通过式(4)进行计算；Rair表示气体常数(取289)；Tair表示进气歧管温度；fac3表示第三调整系数，fac4表示第四调整系数；Ascav和Aback分别表示进气阀面积和排气阀面积；和/>为压比函数。
可选地，所述通过节流方程生成所述发动机的扫气量和排气歧管回流废气量还包括：
根据发动机转速、进气歧管压力、环境压力和水温确定所述第三调整系数和所述第四调整系数。
具体地，调整系数可描述为进气歧管压力修正二维标定表和水温修正一维表的乘积：
其中，n表示发动机转速；Pin表示进气歧管压力，可以通过传感器获取；TeClnt表示水温，可以通过传感器获取；Pamb表示环境压力，可通过控制器自带压力传感器单元获取。
可选地，所述通过节流方程生成所述发动机的扫气量和排气歧管回流废气量还包括：
采用三次多项式拟合标定所述进气阀面积和所述排气阀面积。
具体地，由于Ascav和Aback不能通过物理模型直接获取，通过试验数据分析发现，该面积与进、排气VVT角度和转速相关，通过大量试验表明利用三次多项式可准确拟合出Ascav和Aback。引入三次多项式拟合标定理想气体状态方程中的体积和节流方程的面积，有利于进行灵活标定，进而提高缸内气量计算准确性。
面积Area的三次多项式可描述如下：
Area＝(K1+A1x+B1y)3； (15)
其中，x和y分别表示进气VVT相对位置(进气VVT实际移动角度与进气VVT最大移动角度比值)和排气VVT相对位置(排气VVT实际移动角度与排气VVT最大移动角度比值)。
进气VVT实际角度可通过进气凸轮轴位置传感器获取，排气VVT实际角度可通过排气凸轮轴位置传感器获取。如果发动机本体不含进、排气VVT，则x和y为0。其中，A1、B1和K1为调整系数，与发动机转速相关。
结合式(15)展开，Ascav和Aback可表示为：
Ascav＝c0+c1x+c2y+c3x2+c4y2+c5xy+c6x3+c7y3+c8xy2+c9x2y； (16)
其中，c0，c1，c2，c3，c4，c5，c6，c7，c8，c9分别是三次多项式系数，且这些系数都是与发动机转速相关的一维表。
Aback＝d0+d1x+d2y+d3x2+d4y2+d5xy+d6x3+d7y3+d8xy2+d9x2y； (17)
其中，d0，d1，d2，d3，d4，d5，d6，d7，d8，d9分别是三次多项式系数，是这些系数都是与发动机转速相关的一维表；系数的取值需要通过标定进行验证。
其中，面积多项式的阶数同样可以适应性调整，即：
Area＝(K1+A1x+B1y)4； (23)
此处不再赘述。
可选地，所述通过节流方程生成所述发动机的扫气量和排气歧管回流废气量还包括：
根据所述进气歧管压力、所述排气背压和绝热指数确定压比函数。
具体地，按照上述式(10)和(12)确定压比函数和/>
可选地，所述根据所述第一发动机气缸进气量、所述第二发动机气缸进气量、甲醇灵活燃料的甲醇含量百分比和非线性修正函数确定所述甲醇灵活燃料对应的发动机气缸进气量包括：根据气缸进气量模型确定所述甲醇灵活燃料对应的发动机气缸进气量，其中，所述气缸进气量模型表示为：
mtot(M100)＝mair(M100)+mscav(M100)-mres(M100)-mback(M100)；
mtot(M0)＝mair(M0)+mscav(M0)-mres(M0)-mback(M0)；
其中，表示经过温度补偿后的纯甲醇对应的发动机气缸进气量，Map(n，Tair)表示二维标定表，n表示发动机转速，Tair表示进气歧管温度。
具体地，由于甲醇气化潜热相比汽油较高，喷射出的甲醇汽化吸收热量导致进气门前温度降低，发动机进气量增加，需要考虑进气温度对缸内气量的影响，需要对甲醇模式下进行温度补偿，经过修正后：
因此可以将任意配比的甲醇灵活燃料对应的发动机气缸进气量mtot(M)修正为：
其中，MethRat表示所述甲醇灵活燃料的甲醇含量百分比，mtot(M0)表示纯汽油对应的发动机气缸进气量，Table(MethRat)表示非线性修正函数，即一维标定表，表征为甲醇灵活燃料占比的函数，用于修正最终输出缸内气量的非线性区域。
其中，为保证气量计算准确性，通常会采用式(18)和(20)两套物理模型进行插值计算，对精度要求不高时，也可以采用一套，即利用公式(20)和(21)可描述最终输出任意配比的甲醇灵活燃料对应的气量：
其中，以Map(n，Tair)为例介绍二维标定表：n为x输入，Tair为y输入，Map(n，Tair)为z输出，具体原理不再赘述。
其中，结合图5和图6所示，以Table(MethRat)为例介绍一维标定表：MethRat为x输入，Table(MethRat)为z输出。
一维标定表输出z可描述为：
其中，i表示第几列，如输入x＝MethRat＝0.05，即0<0.05<0.1,则i＝1,表征0.05在输入的第一列数和第二列数之间，则可描述为：
本发明另一实施例提供一种车辆，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上任一项所述的发动机气缸进气量控制方法。
具体地，车辆包括发动机系统，结合图7所示，发动机的进气、排气过程和供油的过程大致如下：新鲜空气从进气管道处经节气门体1后进入进气歧管3管路，然后进入发动机的气缸15中，气缸15上安装用于喷射甲醇灵活燃料的喷油器组件7、点火组件6，进气VVT组件5和排气VVT组件8，其中喷油器组件7包含油轨和发动机缸数相匹配的喷油器，进气VVT组件5包括进行进气VVT调节的OCV阀和识别进气VVT调节角度的进气凸轮轴传感器，排气VVT组件8包括进行排气VVT调节的OCV阀和识别排气VVT调节角度的排气凸轮轴传感器。从发动机排出的废气从排气管9排出，排气管9上设有氧传感器10、催化器11和消声器12。甲醇灵活燃料存储于油箱14中，经低压油泵13运输到喷油器组件7的油轨中，根据需求将相应比例的燃油喷射到对应的气缸中参与燃烧。在节气门体1下游设置有进气歧管压力传感器2，该传感器集成了压力感应模块和温度感应模块，可以检测压力和温度。在低压油泵和喷油器组件7之间管路设甲醇含量传感器4，且其安装靠近喷油器组件7，用于检测流入油轨中甲醇灵活燃料中的甲醇含量。同时，发动机缸盖上还安装水温传感器16，用于实时检测发动机水温。
其中，发动机可以是增压发动机，也可以是非增压发动机。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种发动机气缸进气量控制方法，其特征在于，包括：
通过理想气体状态方程生成发动机的理论总进气量和残余废气量；
通过节流方程生成所述发动机的扫气量和排气歧管回流废气量；
根据所述理论总进气量、所述残余废气量、所述扫气量和所述排气歧管回流废气量确定纯甲醇对应的第一发动机气缸进气量和纯汽油对应的第二发动机气缸进气量；
根据所述第一发动机气缸进气量、所述第二发动机气缸进气量、甲醇灵活燃料的甲醇含量百分比和非线性修正函数确定所述甲醇灵活燃料对应的发动机气缸进气量。
2.根据权利要求1所述的发动机气缸进气量控制方法，其特征在于，所述通过理想气体状态方程生成发动机的理论总进气量和残余废气量包括：
根据理论总进气体积、进气歧管压力、进气歧管温度和第一调整系数计算所述理论总进气量；
根据残余废气体积、排气背压、排气歧管温度和第二调整系数计算所述残余废气量。
3.根据权利要求2所述的发动机气缸进气量控制方法，其特征在于，所述通过理想气体状态方程生成发动机的理论总进气量和残余废气量还包括：
根据发动机转速、进气歧管压力、环境压力和水温确定所述第一调整系数和所述第二调整系数。
4.根据权利要求2所述的发动机气缸进气量控制方法，其特征在于，所述通过理想气体状态方程生成发动机的理论总进气量和残余废气量还包括：
采用三次多项式拟合标定所述理论总进气体积和所述残余废气体积。
5.根据权利要求1所述的发动机气缸进气量控制方法，其特征在于，所述通过节流方程生成所述发动机的扫气量和排气歧管回流废气量包括：
根据进气阀面积、进气歧管压力、排气背压、进气歧管温度和第三调整系数计算所述扫气量；
根据排气阀面积、进气歧管压力、排气背压、排气歧管温度和第四调整系数计算所述排气歧管回流废气量。
6.根据权利要求5所述的发动机气缸进气量控制方法，其特征在于，所述通过节流方程生成所述发动机的扫气量和排气歧管回流废气量还包括：
根据发动机转速、进气歧管压力、环境压力和水温确定所述第三调整系数和所述第四调整系数。
7.根据权利要求5所述的发动机气缸进气量控制方法，其特征在于，所述通过节流方程生成所述发动机的扫气量和排气歧管回流废气量还包括：
采用三次多项式拟合标定所述进气阀面积和所述排气阀面积。
8.根据权利要求5所述的发动机气缸进气量控制方法，其特征在于，所述通过节流方程生成所述发动机的扫气量和排气歧管回流废气量还包括：
根据所述进气歧管压力、所述排气背压和绝热指数确定压比函数。
9.根据权利要求1至8任一项所述的发动机气缸进气量控制方法，其特征在于，所述根据所述第一发动机气缸进气量、所述第二发动机气缸进气量、甲醇灵活燃料的甲醇含量百分比和非线性修正函数确定所述甲醇灵活燃料对应的发动机气缸进气量包括：根据气缸进气量模型确定所述甲醇灵活燃料对应的发动机气缸进气量，其中，所述气缸进气量模型表示为：
mtot(M100)＝mair(M100)+mscav(M100)-mres(M100)-mback(M100)；
mtot(M0)＝mair(M0)+mscav(M0)-mres(M0)-mback(M0)；
其中，mtot(M)表示所述甲醇灵活燃料对应的发动机气缸进气量，MethRat表示所述甲醇灵活燃料的甲醇含量百分比，mtot(M100)表示纯甲醇对应的第一发动机气缸进气量，mtot(M0)表示纯汽油对应的第二发动机气缸进气量，Table(MethRat)表示所述非线性修正函数；mair(M100)和mair(M0)分别表示纯甲醇和纯汽油对应的理论总进气量，mscav(M100)和mscav(M0)分别表示纯甲醇和纯汽油对应的扫气量，mres(M100)和mres(M0)分别表示纯甲醇和纯汽油对应的残余废气量，mback(M100)和mback(M0)分别表示纯甲醇和纯汽油对应的排气歧管回流废气量；表示经过温度补偿后的纯甲醇对应的发动机气缸进气量，Map(n，Tair)表示二维标定表，n表示发动机转速，Tair表示进气歧管温度。
10.一种车辆，其特征在于，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如权利要求1至9任一项所述的发动机气缸进气量控制方法。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1214104A (zh) * | 1996-03-15 | 1999-04-14 | 西门子公司 | 用于模型辅助地确定在废气外反馈的情况下流入发动机的气缸中的新鲜空气量的方法 |
| CN201396216Y (zh) * | 2009-05-12 | 2010-02-03 | 上海华普汽车有限公司 | 一种甲醇灵活燃料汽车的控制系统 |
| CN101861456A (zh) * | 2007-09-18 | 2010-10-13 | T·巴登哈德斯塔夫有限公司 | 双燃料发动机控制单元 |
| CN103321756A (zh) * | 2012-03-19 | 2013-09-25 | 三菱电机株式会社 | 内燃机的气缸吸入空气量推定装置 |
| DE102014214438B3 (de) * | 2014-07-23 | 2015-08-13 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zur Einstellung eines gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors |
| CN110318868A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-10-11 | 南京盖驰动力科技有限公司 | 一种甲醇/天然气灵活燃料发动机的控制系统及其控制方法 |
-
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1214104A (zh) * | 1996-03-15 | 1999-04-14 | 西门子公司 | 用于模型辅助地确定在废气外反馈的情况下流入发动机的气缸中的新鲜空气量的方法 |
| CN101861456A (zh) * | 2007-09-18 | 2010-10-13 | T·巴登哈德斯塔夫有限公司 | 双燃料发动机控制单元 |
| CN201396216Y (zh) * | 2009-05-12 | 2010-02-03 | 上海华普汽车有限公司 | 一种甲醇灵活燃料汽车的控制系统 |
| CN103321756A (zh) * | 2012-03-19 | 2013-09-25 | 三菱电机株式会社 | 内燃机的气缸吸入空气量推定装置 |
| DE102014214438B3 (de) * | 2014-07-23 | 2015-08-13 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zur Einstellung eines gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einem Zylinder eines Verbrennungsmotors |
| CN110318868A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-10-11 | 南京盖驰动力科技有限公司 | 一种甲醇/天然气灵活燃料发动机的控制系统及其控制方法 |
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