一种基于指示转矩的发动机各缸不均匀性补偿控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于指示转矩的发动机各缸不均匀性补偿控制方法，旨在解决现有技术存在的多缸发动机各缸不均匀性的问题。首先，获取气缸做功区间终点的瞬时转速，并将其转换为瞬时角速度；其次，获取气缸做功区间的平均转速，并将其转换为平均角速度；然后，根据气缸做功区间终点的瞬时角速度、气缸做功区间的平均角速度和气缸的目标需求指示转矩，计算基础指示转矩相对残差；并根据基础指示转矩相对残差计算修正后的指示转矩相对残差；最后，根据计算所得的修正后的指示转矩相对残差，采用学习型修正算法，对各缸燃料喷射量进行补偿调节。本方法适用于发动机全生命周期，补偿效果好，稳定性和响应性也较好，有利于提高发动机性能。
【专利说明】一种基于指示转矩的发动机各缸不均匀性补偿控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种燃烧发动机的控制，具体涉及多缸发动机基于各缸指示转矩相对 残差的学习型燃料喷射量的补偿方法。
【背景技术】
[0002] 四冲程多缸发动机工作时各气缸工作过程均存在不均匀性，直接影响发动机的性 能和振动噪声。对质调节式发动机，这种各缸不均匀性是由于各缸实际燃料喷射量和实际 进气量不一致，以及各缸工作条件不一致性造成的。它导致发动机各缸同一循环所做的功 有偏差，这种偏差不仅影响发动机的性能而且直接导致曲轴瞬态转速的波动，造成整机振 动和噪声。目前，各缸不均匀性的补偿方法多从曲轴瞬态转速出发，计算各个气缸独立做功 区间的平均转速的差别，利用补偿公式或补偿脉谱的方法调整或修正各气缸实际燃料喷射 量，从而调整各气缸的实际做功能力，减小曲轴转速的波动。这种传统的各缸不均匀性的补 偿方法适应性较差，而且效果不显著，容易引起过度补偿，反而存在加剧各缸做功不均匀性 的可能。
[0003] 基于指示转矩的发动机控制方法是一种根据发动机输出转矩的需求，考虑到各缸 内部摩擦损失、驱动附件以及泵气损失等，计算出各缸需要作用在活塞顶上的指示转矩，再 根据发动机工作原理将指示转矩转换成燃料喷射量的发动机控制方法。发动机曲轴瞬态转 速的波动是各缸实际产生的指示转矩和计算所得的需要作用在活塞顶上的指示转矩的残 差的反映。
【发明内容】
[0004] 为了有效改善多缸发动机各缸不均匀性的问题，本发明提供一种基于各缸指示转 矩相对残差的学习型燃料喷射量的补偿方法，适用于基于转矩的发动机控制方法，本发明 是采用如下技术方案实现的：
[0005] 步骤一，获取气缸做功区间终点的瞬时转速，并将其转换为瞬时角速度。
[0006] 步骤二，获取气缸做功区间的平均转速，并将其转换为平均角速度。
[0007] 步骤三，根据气缸做功区间终点的瞬时角速度、气缸做功区间的平均角速度和气 缸的目标需求指示转矩，计算基础指示转矩相对残差；并根据基础指示转矩相对残差计算 修正后的指示转矩相对残差。
[0008] 步骤四，根据步骤三计算所得的修正后的指示转矩相对残差，采用学习型修正算 法，对各缸燃料喷射量进行补偿调节。
[0009] 进一步的技术方案如下：
[0010] 步骤一的具体过程为：获取到的气缸做功区间终点的瞬时转速记为nins，将其转换 为瞬时角速度记作ω，第 n个循环发火顺序为i的气缸做功区间终点的瞬时角速度记作 --，其中：1 = 1，2,3?1，111为气缸总数。
[0011] 步骤二的具体过程为：将获取到的气缸做功区间的平均转速记作navg，将其转换为 平均角速度记作G，第η个循环发火顺序为i的气缸做功区间的平均角速度记作&(/〇，其 中：i = 1，2, 3···ηι，m为气缸总数。
[0012] 步骤三的具体过程为：根据气缸做功区间终点的瞬时角速度ω、气缸做功区间的 平均角速度^和气缸的目标需求指示转矩Trqi计算基础指示转矩相对残差R'，稳态工况 时用公式（1)计算，瞬态工况时用公式（2)计算；并根据基础指示转矩相对残差R'用公式 ⑶计算修正后的指示转矩相对残差R。第η个循环发火顺序为i的气缸的基础指示转矩 相对残差记为R/ (η)，第η个循环发火顺序为i的气缸的修正后的指示转矩相对残差记为 &(1〇，其中：1 = 1，2,3?"111，111为气缸总数：
[0013] 当前工况为稳态工况时，用公式
【权利要求】
1. 一种基于指示转矩的发动机各缸不均匀性补偿控制方法，其特征在于，是通过如下 步骤实现的： 步骤一，获取气缸做功区间终点的瞬时转速，并将其转换为瞬时角速度。 步骤二，获取气缸做功区间的平均转速，并将其转换为平均角速度。 步骤三，根据气缸做功区间终点的瞬时角速度、气缸做功区间的平均角速度和气缸的 目标需求指示转矩，计算基础指示转矩相对残差；并根据基础指示转矩相对残差计算修正 后的指示转矩相对残差。 步骤四，根据步骤三计算所得的修正后的指示转矩相对残差，采用学习型修正算法，对 各缸燃料喷射量进行补偿调节。
2. 按照权利要求1所述的一种基于指示转矩的发动机各缸不均匀性补偿控制方法，其 特征在于，步骤一的具体过程为：获取到的气缸做功区间终点的瞬时转速记为n ins，将其转 换为瞬时角速度记作ω，第n个循环发火顺序为i的气缸做功区间终点的瞬时角速度记作 --，其中：1 = 1，2,3?1，111为气缸总数。
3. 按照权利要求1所述的一种基于指示转矩的质调节式发动机各缸不均匀性补偿控 制方法，其特征在于，步骤二的具体过程为：将获取到的气缸做功区间的平均转速记作n avg， 将其转换为平均角速度记作5，第η个循环发火顺序为i的气缸做功区间的平均角速度记 作二.(《)，其中：i = 1，2,3…m，m为气缸总数。
4. 按照权利要求1所述的一种基于指示转矩的发动机各缸不均匀性补偿控制方法，其 特征在于，步骤三的具体过程为：根据气缸做功区间终点的瞬时角速度ω、气缸做功区间 的平均角速度5和气缸的目标需求指示转矩Tr qi计算基础指示转矩相对残差R'，稳态工况 时用公式（1)计算，瞬态工况时用公式（2)计算；并根据基础指示转矩相对残差R'用公式 ⑶计算修正后的指示转矩相对残差R。第η个循环发火顺序为i的气缸的基础指示转矩 相对残差记为R/ (η)，第η个循环发火顺序为i的气缸的修正后的指示转矩相对残差记为 &(1〇，其中：1 = 1，2,3?"111，111为气缸总数： 当前工况为稳态工况时，用公式
其中，m为气缸数，I为转动惯量，τ为冲程数，(n)为第n个循环发火顺序为i的 气缸做功区间终点的瞬时角速度，&·(〃）为第η个循环发火顺序为i的气缸做功区间的平均 角速度，i = 1，2, 3…m，
其中，j = 1，2, 3…m，m为气缸数。
5.按照权利要求1所述的一种基于指示转矩的发动机各缸不均匀性补偿控制方法，其 特征在于，步骤四所述的对各缸燃料喷射量进行补偿调节的具体过程为：第η个循环发火 顺序为i的气缸的补偿前的燃料喷射量记为q/ (η)，补偿后的燃料喷射量记为qi (η)，燃料 喷射量补偿系数记为匕〇1)，有(^(11) =&(η) ·< (η);燃料喷射量补偿系数用学习公式 Fjn) = (l-kjFiOi-D+kJl-RiOi-l)]计算，其中 $(0) = 1，氏(0) = l，kw 为权重因子。
【文档编号】F02D41/14GK104295388SQ201410401150
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】李闯, 林学东, 李德刚, 江涛, 侯玉晶, 张康平 申请人:吉林大学