基于瞬时转速的柴油机起动油量斜坡控制方法及存储介质与流程

本发明涉及柴油机起动过程喷油量的控制方法，尤其涉及一种基于瞬时转速的柴油机起动油量斜坡控制方法及存储介质。

背景技术：

柴油机因其热效率高、耐久可靠等优点被广泛应用于各行各业，其运行环境各不相同。柴油机起动策略应该满足柴油机在不同环境下的起动性能，如冷起动、高海拔起动等。因此将冷却液温度、进气温度和大气压力等环境条件考虑到柴油机起动油量的计算中，以使柴油机能够在不同的环境条件下顺利起动。

起动过程是任何柴油机正常运行之前必经的一个不稳定、瞬变工况。柴油机起动过程中，不完全燃烧和失火循环较多，造成排气中有大量未燃碳氢和部分氧化反应产物，导致柴油机起动过程的有害排放物远高于正常工况。喷油量是柴油机起动过程的重要影响因素。柴油机起动初期的转速及燃烧室壁面温度较低，压缩终了时缸内的温度和压力较低，混合气形成质量较差，往往采用较大喷油量来保证柴油机的顺利起动。但是柴油机起动过程中进气量较小，混合气过浓会极大的增加柴油机起动过程的hc排放。另外，起动油量过大，柴油机起动结束时转速上冲大，影响怠速pid的调节过程。转速上冲导致怠速pid计算出过小油量从而使得过渡阶段混合器过稀，出现失火，柴油机hc排放性能恶化。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种基于瞬时转速的柴油机起动油量斜坡控制方法及存储介质，其目的是根据柴油机瞬时转速实时计算喷油量，使喷油量在起动过程中斜坡变化，从而更能适应柴油机起动过程的边界条件，改善燃烧及排放。

实现本发明的技术方案如下：

一种基于瞬时转速的柴油机起动喷油量斜坡控制方法，所述方法采用ecu中的斜坡状态机实现，采用如下步骤：

s1.ecu上电后进入初始化状态，起动油量为初始油量；

s2.当柴油机实时转速大于斜坡起始转速阈值时，状态切换为起动状态；起动油量按q1的斜坡算法，从初始油量向目标油量斜坡增加；

s3.当发动机瞬时转速大于过渡转速时将当前的喷油量赋值给过渡油量并冻结，作为过渡阶段的斜坡起始油量；状态切换至过渡状态后，起动油量按q2的斜坡算法，由状态切换时的过渡油量向怠速稳定油量斜坡减小；

s4.当发动机切换为运行状态时，起动过程结束，此时切换至保持状态，在该状态等待发动机熄火，转速等于0后再切换回初始状态；当发动机切换为熄火时，转速等于0后再切换回初始状态。

进一步地，所述斜坡状态机采用了斜坡算法，计算方法为：

其中，start_q_str代表起动油量；q_ini代表初始油量；n_real代表发动机瞬时转速，q_term代表目标油量；n_idleset代表怠速设定值；start_n_strtrampthres_c代表斜坡起始转速阈值，q_trans代表过渡油量。

进一步地，初始油量由初始油量基础值加海拔修正油量得到；

初始油量基础值，通过初始油量map根据进气温度和冷却液温度计算得到；

海拔修正油量由初始油量海拔修正油量基础值乘以初始油量海拔修正系数得到；

初始油量海拔修正油量基础值由初始油量海拔修正基础map根据进气温度和冷却液温度计算得到；

初始油量海拔修正系数根据大气压力通过修正系数曲线计算得到。

进一步地，怠速稳定油量由怠速稳定油量map根据冷却液温度和怠速设定值计算得到。

进一步地，过渡转速由过渡转速map根据计算得到的目标油量和怠速设定值计算得到。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现基于瞬时转速的柴油机起动喷油量斜坡控制方法的步骤。

本发明还提供了一种车辆发动机ecu，所述ecu包含了存储有可实现本发明的基于瞬时转速的柴油机起动喷油量斜坡控制方法的步骤的计算机程序的计算机可读存储介质。

工作原理

基于瞬时转速的起动油量斜坡控制策略由初始油量计算、目标油量计算、怠速稳定油量计算、过渡转速计算和油量斜坡计算模型构成。初始油量计算模型根据进气温度和冷却液温度通过初始油量map计算得到初始油量基础值，并进行大气压力修正，以适应海拔的变化。目标油量计算模型根据进气温度和冷却液温度通过目标油量map计算得到目标油量基础值，并进行大气压力修正，以适应海拔的变化。怠速稳定油量计算模型根据怠速设定值和冷却液温度计算柴油机在当前冷却液温度和怠速转速下的稳定油量。过渡转速模块根据计算得到的目标油量和怠速设定值计算过渡转速。油量斜坡模块使用初始油量、目标油量、过渡转速以及怠速稳定油量，使柴油机起动喷油量随着瞬时转速斜坡变化。

有益效果

1、起动初期，可以使用较小的喷油量匹配较小的进气量，从而避免混合气过浓导致的失火。斜坡增加起动喷油量保证柴油机的顺利起动。

2、过渡阶段，斜坡策略能够快速减小喷油量，实现起动到怠速的平稳过渡，避免了起动结束时转速上冲导致怠速pid调节的喷油量过小，从而防止过渡阶段混合气过稀发生失火，从而降低起动过渡阶段的hc排放。

附图说明

图1为本发明的起动油量斜坡控制方法架构示意图。

图2为斜坡算法控制流程图。

图3为斜坡策略与恒定循环喷油量27mg起动过程的瞬时转速图。

图4为斜坡策略与恒定循环喷油量27mg起动过程的循环喷油量。

图5为斜坡策略与恒定循环喷油量27mg起动过程的hc排放浓度图。

图6为斜坡策略与恒定循环喷油量27mg起动过程结果对比图。

附图标记：

a为斜坡策略喷油量；b为27mg恒定循环喷油。

具体实施方式

本发明提供一种基于瞬时转速的柴油机起动油量斜坡控制方法及存储介质，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

发动机状态：0-静止状态，1-准备状态，2-起动状态，3-运行状态，4-停机状态，5-结束状态；发动机的运转经过的状态顺序为0-1-2-3-4-5-0。

如图1所示，基于瞬时转速的起动油量斜坡控制策略由初始油量计算模型、目标油量计算模型、怠速稳定油量计算模型、过渡转速计算模型和斜坡算法模型构成。主要的输入包括engco_st_eng(发动机状态)，n_real(瞬时转速)、t_clnt(冷却液温度、n_idleset(怠速设定值)、t_intk(进气温度)和p_envp(大气压力)，输出为satrt_q_srt(起动喷油量)。

初始油量由初始油量基础值加海拔修正油量得到。初始油量基础值通过初始油量map根据进气温度和冷却液温度计算得到。海拔修正油量由初始油量海拔修正油量基础值乘以初始油量海拔修正系数得到。初始油量海拔修正油量基础值由初始油量海拔修正基础map根据进气温度和冷却液温度计算得到。初始油量海拔修正系数根据大气压力通过修正系数曲线计算得到。

目标油量由目标油量基础值加海拔修正油量得到。目标油量基础值通过目标油量map根据进气温度和冷却液温度计算得到。海拔修正油量由目标油量海拔修正油量基础值乘以目标油量海拔修正系数得到。目标油量海拔修正油量基础值由目标油量海拔修正基础map根据进气温度和冷却液温度计算得到。目标油量海拔修正系数根据大气压力通过修正系数曲线计算得到。

怠速稳定油量由怠速稳定油量map根据冷却液温度和怠速设定值计算得到。

过渡转速由过渡转速map根据计算得到的目标油量和怠速设定值计算得到。

如图2所示，斜坡算法由斜坡状态机实现。具体步骤如下：

ecu初始化时进入初始状态，起动油量为初始油量。当柴油机瞬时转速大于斜坡起始转速阈值start_n_strtrampthres_c时，状态切换为起动状态，起动油量按式(q1)的斜坡算法从初始油量向目标油量斜坡增加。当发动机瞬时转速大于过渡转速时，状态由启动状态切换至过渡状态，并将当前的喷油量赋值给过渡油量q_trans并冻结，作为过渡阶段的斜坡起始油量。进入状态过度状态后，起动油量按式(q2)由状态切换时的过渡油量向怠速稳定油量斜坡减小。当发动机状态处于运行状态时，起动过程结束，此时切换至保持状态，在该状态等待发动机熄火，转速等于0后切换回初始状态。

采用斜坡算法如下：

其中，start_q_str代表起动油量；q_ini代表初始油量；n_real代表发动机瞬时转速，q_term代表目标油量；n_idleset代表怠速设定值；start_n_strtrampthres_c代表斜坡起始转速阈值，q_trans代表过渡油量。

为了验证基于瞬时转速的起动油量斜坡控制策略，在某型四缸柴油机上进行了验证试验。进行了斜坡策略起动过程与恒定循环喷油量27mg的起动过程对比分析。图3为起动过程的瞬时转速对比，斜坡策略起动结束是转速没有上冲，恒定循环喷油量27mg转速上冲较大。图4为起动过程的循环喷油量对比，斜坡策略起动逐渐增加喷油量，在过渡阶段迅速减小喷油量，进入怠速时，怠速pid调节的喷油量波动较小；恒定循环喷油量27mg起动结束后，怠速pid调节的喷油量波动较大。图5为起动过程的hc排放浓度。斜坡策略起动过程的hc排放浓度没有出现恒定循环喷油量27mg起动过程的hc浓度尖峰。图6为起动过程的统计结果，结果分别为10次试验的平均值。斜坡策略与恒定循环喷油量27mg起动过程相比。起动时间减少0.39秒，缩短22％；起动油量减少134mg，减小26％；起动过程的hc排放量减少14mg，减小29％。

工作过程

首先ecu初始化时进入初始状态，起动油量为初始油量。当柴油机瞬时转速大于斜坡起始转速阈值start_n_strtrampthres_c时，状态切换为起动状态，起动油量按式(q1)的斜坡算法从初始油量向目标油量斜坡增加。当发动机瞬时转速大于过渡转速时，状态由启动状态切换至过渡状态，并将当前的喷油量赋值给过渡油量q_trans并冻结，作为过渡阶段的斜坡起始油量。进入状态过度状态后，起动油量按式q2由状态切换时的过渡油量向怠速稳定油量斜坡减小。当发动机状态处于运行状态时，起动过程结束，此时切换至保持状态，在该状态等待发动机熄火，转速等于0后切换回初始状态；如启动不成功中途熄火，那待转速等于0后再切换回初始状态。