一種基于指示轉(zhuǎn)矩的質(zhì)調(diào)節(jié)式發(fā)動機起動控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于指示轉(zhuǎn)矩的質(zhì)調(diào)節(jié)式發(fā)動機起動控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)難以實現(xiàn)發(fā)動機起動過程燃料噴射量精確控制而影響發(fā)動機起動性的問題。通過實驗獲取發(fā)動機不同曲軸轉(zhuǎn)速及冷卻液溫度下的起動拖動轉(zhuǎn)矩；根據(jù)發(fā)動機的起動控制要求，確定起動過程的目標角加速度函數(shù)，并計算加速阻力矩，實現(xiàn)對起動過程中發(fā)動機轉(zhuǎn)速和起動時間的控制；根據(jù)發(fā)動機實際曲軸轉(zhuǎn)速的變化計算發(fā)動機實際角加速度，發(fā)動機實際角加速度與目標角加速度的偏差確定補償轉(zhuǎn)矩；起動拖動轉(zhuǎn)矩、加速阻力矩和補償轉(zhuǎn)矩相加得到起動需求的指示轉(zhuǎn)矩；根據(jù)指示效率將需求指示轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為燃料噴射量。本方法可保證各種起動條件下實現(xiàn)起動過程所需的最佳燃料噴射量。
【專利說明】一種基于指示轉(zhuǎn)矩的質(zhì)調(diào)節(jié)式發(fā)動機起動控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種燃燒發(fā)動機的控制，具體涉及基于需求指示轉(zhuǎn)矩并且起動時間可 控制的質(zhì)調(diào)節(jié)式發(fā)動機的起動過程燃料噴射方式的控制策略

【背景技術(shù)】
[0002] 對于質(zhì)調(diào)節(jié)式發(fā)動機的起動過程中燃料噴射方式的控制，是通過相對進入氣缸的 空氣量供給最佳燃料噴射量，使其在氣缸內(nèi)形成混合氣并燃燒，推動活塞做功，克服發(fā)動機 內(nèi)部阻力，驅(qū)動曲軸轉(zhuǎn)動，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到預期的目標值。
[0003] 是否正常起動以及起動過程中發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化與設定的燃料噴射量及其噴射 方式直接相關(guān)。通常起動過程的燃油噴射量是通過發(fā)動機臺架標定試驗來確定的。由于起 動過程控制策略不同，起動噴射量以及噴射方式有很大區(qū)別。如果燃料噴射量過小，噴射方 式不合理，就不能完成正常的起動過程；否則燃料噴射量過多不僅燃料消耗量增加，不利于 節(jié)能，而且造成碳氫、一氧化碳以及微粒等排放量增加。因此，根據(jù)起動工況的具體條件，設 定合理的燃料噴射量且采用合理的噴射方式，不僅可以有效控制起動時間，而且還能有效 控制起動過程的碳氫、一氧化碳以及微粒排放，以適應不斷嚴格的車用發(fā)動機節(jié)能減排要 求。
[0004] 起動環(huán)境條件比較復雜，由于冷卻液溫度、噴射提前角、噴射壓力、燃料噴射方式 的不同，發(fā)動機指示效率差別較大，而且完成起動過程所需的燃料噴射量也不同。傳統(tǒng)的起 動控制方法，為了保證可靠起動，通常根據(jù)起動狀態(tài)只簡單地補償一定的燃油噴射量，難以 實現(xiàn)起動過程燃料噴射量的精確控制，因此直接影響發(fā)動機的起動性。隨著汽車低碳化的 發(fā)展，為完善車用發(fā)動機的起動性能，一種完善的起動控制策略是很有必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的難以實現(xiàn)發(fā)動機起動過程燃料噴射量的精確控制 而影響發(fā)動機起動性的問題，提供了一種基于需求指示轉(zhuǎn)矩和指示效率的起動燃料噴射量 的控制方法。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0007] -種基于指示轉(zhuǎn)矩的質(zhì)調(diào)節(jié)式發(fā)動機起動控制方法，其特征在于包括如下步驟：
[0008] 步驟一、通過實驗獲取發(fā)動機不同曲軸轉(zhuǎn)速nc;Mnk及冷卻液溫度Tw下的起動拖動 轉(zhuǎn)矩Trqd ;根據(jù)發(fā)動機起動時的曲軸轉(zhuǎn)速neMnk和冷卻液溫度Tw確定起動拖動轉(zhuǎn)矩Trqd ;
[0009] 步驟二、根據(jù)發(fā)動機的起動控制要求，確定起動過程的目標角加速度函數(shù)β Jt)， 基于起動過程的目標角加速度β 計算加速阻力矩Trqi，實現(xiàn)對起動過程中發(fā)動機轉(zhuǎn)速和 起動時間的控制。
[0010] 步驟三、根據(jù)發(fā)動機實際曲軸轉(zhuǎn)速nraank的變化計算發(fā)動機實際角加速度β，由發(fā) 動機實際角加速度β與目標角加速度的偏差確定補償轉(zhuǎn)矩Trq。；實際角加速度β與 目標角加速度β ^的偏差為正，補償轉(zhuǎn)矩減小，偏差為負，則補償轉(zhuǎn)矩增加。
[0011] 步驟四、將起動拖動轉(zhuǎn)矩Trqd、加速阻力矩Trqi和補償轉(zhuǎn)矩Trq。相加得到起動需 求的指示轉(zhuǎn)矩 Trq^ 即 Trqi = Trqd+TrqfTrq。；
[0012] 步驟五、根據(jù)指示效率將需求指示轉(zhuǎn)矩Trqi轉(zhuǎn)換為燃料噴射量q，燃料噴射量q由 基礎(chǔ)燃料噴射量q〇和燃料噴射修正量Λ q兩部分組成：
[0013] 進一步的技術(shù)方案如下：
[0014] 步驟二的具體過程為：
[0015] a.根據(jù)起動時間的要求設定的預期起動時間、，根據(jù)起動電機和發(fā)動機特性設定 起動開始噴射轉(zhuǎn)速^、起動過程完成轉(zhuǎn)速n2 ;獲得目標發(fā)動機的轉(zhuǎn)動慣量I。
[0016] b.根據(jù)發(fā)動機的起動控制要求，確定目標角加速度函數(shù)^⑴，?^α)滿足 在預期起動時間h內(nèi)的積分為起動過程完成轉(zhuǎn)速η2與起動開始噴射轉(zhuǎn)速的差值，即 J )/《)(/妙="2 -/?。
[0017] C.利用公式Trqi = I · β。計算加速阻力矩Trqi，其中：β。為目標角加速度，I為 發(fā)動機轉(zhuǎn)動慣量。
[0018] 步驟五的具體過程為：
[0019] a.根據(jù)標準常溫起動條件下發(fā)動機的指示效率η i(l計算需求指示轉(zhuǎn)矩Trqi所需 的基礎(chǔ)燃料噴射量

【權(quán)利要求】
1. 一種基于指示轉(zhuǎn)矩的質(zhì)調(diào)節(jié)式發(fā)動機起動控制方法，其特征在于包括如下步驟： 步驟一、通過實驗獲取發(fā)動機不同曲軸轉(zhuǎn)速及冷卻液溫度Tw下的起動拖動轉(zhuǎn)矩 Trqd ;根據(jù)發(fā)動機起動時的曲軸轉(zhuǎn)速η_η1?和冷卻液溫度Tw確定起動拖動轉(zhuǎn)矩Trqd ; 步驟二、根據(jù)發(fā)動機的起動控制要求，確定起動過程的目標角加速度函數(shù)β 〇 (t)，基于 起動過程的目標角加速度β c)，計算加速阻力矩Trqi，實現(xiàn)對起動過程中發(fā)動機轉(zhuǎn)速和起動 時間的控制； 步驟三、根據(jù)發(fā)動機實際曲軸轉(zhuǎn)速nraank的變化計算發(fā)動機實際角加速度β，由發(fā)動機 實際角加速度β與目標角加速度的偏差確定補償轉(zhuǎn)矩Trq。；實際角加速度β與目標 角加速度的偏差為正，補償轉(zhuǎn)矩減小，偏差為負，則補償轉(zhuǎn)矩增加。 步驟四、將起動拖動轉(zhuǎn)矩Trqd、加速阻力矩Trqi和補償轉(zhuǎn)矩Trq。相加得到起動需求的 指示轉(zhuǎn)矩 Trq^ 即 Trqi = Trqd+TrqfTrq。； 步驟五、根據(jù)指示效率將需求指示轉(zhuǎn)矩Trqi轉(zhuǎn)換為燃料噴射量q，燃料噴射量q由基礎(chǔ) 燃料噴射量q〇和燃料噴射修正量Λ q兩部分組成。
2. 按照權(quán)利要求1所述的一種基于指示轉(zhuǎn)矩的質(zhì)調(diào)節(jié)式發(fā)動機起動控制方法，其特征 在于步驟二的具體過程如下： a. 根據(jù)起動時間的要求設定的預期起動時間h，根據(jù)起動電機和發(fā)動機特性設定起動 開始噴射轉(zhuǎn)速^、起動過程完成轉(zhuǎn)速n2 ;獲得目標發(fā)動機的轉(zhuǎn)動慣量I ; b. 根據(jù)發(fā)動機的起動控制要求，確定目標角加速度函數(shù)?^α)，?^α)滿足在 預期起動時間h內(nèi)的積分為起動過程完成轉(zhuǎn)速η2與起動開始噴射轉(zhuǎn)速的差值，即
c. 利用公式Trqi = I · β ^計算加速阻力矩Trqi，其中：β ^為目標角加速度，I為發(fā)動 機轉(zhuǎn)動慣量。
3. 按照權(quán)利要求1所述的一種基于指示轉(zhuǎn)矩的質(zhì)調(diào)節(jié)式發(fā)動機起動控制方法，其特征 在于步驟五的具體過程如下： a. 根據(jù)標準常溫起動條件下發(fā)動機的指示效率η i(l計算需求指示轉(zhuǎn)矩Trqi所需的基 礎(chǔ)燃料噴射量q〇
，其中n為圓周率，τ為沖程數(shù)，i為氣缸數(shù)，Hu為燃 料低熱值； b. 起動條件改變時，根據(jù)指示效率的變化，修正燃料噴射量Λ q，即
k為指示效率修正因子，通過實驗獲得； c. 將基礎(chǔ)燃料噴射量％和燃料噴射修正量Λ q相加獲得起動燃料噴射量q，q = q〇+ Δ q〇
【文檔編號】F02D41/30GK104295387SQ201410401131
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】林學東, 李闖, 韓曉梅, 李德剛, 李子競, 史乃晨 申請人:吉林大學