基于缸壓確定發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)油耗的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于缸壓確定發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)油耗的方法，通過采集發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓傳感器信號，計(jì)算出與之關(guān)聯(lián)的燃燒狀態(tài)指標(biāo)，將其與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n一起作為自變量，發(fā)動(dòng)機(jī)油耗作為因變量建立模型，上述燃燒狀態(tài)指標(biāo)包括平均指示壓力IMEP、放熱中點(diǎn)CA50及累計(jì)放熱量AHR。本發(fā)明基于內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)原理，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)建模提出發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)油耗的估算方法，在不改變發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的情況下，僅需加裝一個(gè)缸壓傳感器即可實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)油耗的精確估算。與現(xiàn)有方案相比，本發(fā)明無需對發(fā)動(dòng)機(jī)排氣進(jìn)行檢測，并且無需在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料切斷狀態(tài)期間額外向氣缸噴射燃料，即可實(shí)現(xiàn)全工況下發(fā)動(dòng)機(jī)油耗的實(shí)時(shí)估算，并且不會因?yàn)閲娪推鞯睦匣绊懝浪憬Y(jié)果。<i/>
【專利說明】基于缸壓確定發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)油耗的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于缸壓確定發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)油耗的方法，特別是涉及裝有電控高壓 共軌系統(tǒng)柴油機(jī)燃油消耗量的實(shí)時(shí)計(jì)算。

【背景技術(shù)】
[0002] 本發(fā)明用于自主共軌發(fā)動(dòng)機(jī)多參數(shù)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，其中需要涉及發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí) 油耗的分析計(jì)算。
[0003] 申請?zhí)朇N201110164764. 0的專利，基于碳平衡原理的汽車油耗快速檢測系統(tǒng)。該 發(fā)明通過采集并檢測排放氣體中co2、co、hc等氣體含量，判斷其中C的含量，通過建模估算 出車輛油耗量。
[0004] 申請?zhí)朇N201010554095. 3的專利，內(nèi)燃機(jī)中實(shí)際燃油噴射量的確定方法。該發(fā)明 通過確定在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口處的空氣質(zhì)量流量MAF和排氣管中的參數(shù)λ，并且通過在化學(xué)計(jì) 量比下評估的關(guān)系計(jì)算實(shí)際燃料噴射量。
[0005] 這兩個(gè)發(fā)明都需要測量或采集發(fā)動(dòng)機(jī)排氣，而發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，排氣存在壓 力波動(dòng)，溫度很高，精確計(jì)量排放氣體比較困難。申請?zhí)朇N201110164764. 0的專利對排氣 管密封性要求很高，并且通用性不強(qiáng)，整套設(shè)備成本較高。另外申請?zhí)朇N201010554095. 3 的專利需要在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料切斷狀態(tài)期間額外向氣缸噴射燃料，并且無法實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)油 耗的實(shí)時(shí)估算。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種可進(jìn)行實(shí)時(shí)在線的發(fā)動(dòng)機(jī) 瞬時(shí)油耗確定方法，利用發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓傳感器信號實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)油耗的實(shí)時(shí)估算。
[0007] 按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述的基于缸壓確定發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)油耗的方法包括以 下步驟：
[0008] 1)計(jì)算燃燒狀態(tài)指標(biāo)，包括平均指示壓力ΙΜΕΡ、放熱中點(diǎn)CA50及累計(jì)放熱量 AHR ；
[0009] 2)獲取不同工況下的燃燒狀態(tài)指標(biāo)和發(fā)動(dòng)機(jī)油耗作為建模數(shù)據(jù)；
[0010] 3)發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)油耗估算值的數(shù)學(xué)模型的建立與優(yōu)化：
[0011] Α、將基于缸壓信號計(jì)算得到的燃燒狀態(tài)指標(biāo)和發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速作為自變量，發(fā)動(dòng) 機(jī)油耗作為因變量建立數(shù)學(xué)模型，采用的建模工具是MATLAB MBC工具箱；
[0012] Β、將自變量與應(yīng)變量分別作為MBC -階模型的輸入和輸出，并將步驟2獲取的建 模數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Response模塊，自動(dòng)生成反應(yīng)模型；將該模型定義為二次多項(xiàng)式線性模型；
[0013] C、通過剔除影響建模精度的壞點(diǎn)修正模型使預(yù)測因變量與實(shí)際因變量更加吻合， 評價(jià)該線性模型精度的主要指標(biāo)為均方根誤差RMSE，發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)實(shí)時(shí)采集的缸壓，計(jì)算得 到燃燒狀態(tài)指標(biāo)并與轉(zhuǎn)速一起代入所述線性模型，即得到瞬時(shí)油耗值。
[0014] 其中，步驟2的具體方法為：選取各缸一致性較好的發(fā)動(dòng)機(jī)，通過數(shù)據(jù)采集板卡實(shí) 時(shí)采集^動(dòng)機(jī)不同工況下的缸壓并計(jì)算成與之對應(yīng)的燃燒狀態(tài)指標(biāo)，同時(shí)記錄發(fā)動(dòng)機(jī)臺架 油耗儀米集的發(fā)送機(jī)油耗值；根據(jù)轉(zhuǎn)速和扭矩從小到大的原則，將試驗(yàn)分為Μ個(gè)工況，對應(yīng) 收集Μ組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，Μ取100?150個(gè)。
[0015]所述采集的發(fā)動(dòng)機(jī)油耗為發(fā)動(dòng)機(jī)各工況下臺架油耗儀的穩(wěn)定輸出值。
[0016]所述平均指示壓力頂ΕΡ是指示缸內(nèi)氣體做功情況的狀態(tài)參數(shù)，具體定義為單位 氣缸工作容積所作的循環(huán)指示功，由于實(shí)際采集到的數(shù)據(jù)是離散的，因此數(shù)據(jù)采集板卡采 用的是離散化后的頂ΕΡ
[0017]

【權(quán)利要求】
1. 基于缸壓確定發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)油耗的方法，其特征是，包括以下步驟： 1) 計(jì)算燃燒狀態(tài)指標(biāo)，包括平均指示壓力頂EP、放熱中點(diǎn)CA50及累計(jì)放熱量AHR ; 2) 獲取不同工況下的燃燒狀態(tài)指標(biāo)和發(fā)動(dòng)機(jī)油耗作為建模數(shù)據(jù)； 3) 發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)油耗估算值的數(shù)學(xué)模型的建立與優(yōu)化： A、 將基于缸壓信號計(jì)算得到的燃燒狀態(tài)指標(biāo)和發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速作為自變量，發(fā)動(dòng)機(jī)油 耗作為因變量建立數(shù)學(xué)模型，采用的建模工具是MATLAB MBC工具箱； B、 將自變量與應(yīng)變量分別作為MBC -階模型的輸入和輸出，并將步驟2獲取的建模數(shù) 據(jù)導(dǎo)入到Response模塊，自動(dòng)生成反應(yīng)模型；將該模型定義為二次多項(xiàng)式線性模型； C、 通過剔除影響建模精度的壞點(diǎn)修正模型使預(yù)測因變量與實(shí)際因變量更加吻合，評價(jià) 該線性模型精度的主要指標(biāo)為均方根誤差RMSE，發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)實(shí)時(shí)采集的缸壓，計(jì)算得到燃 燒狀態(tài)指標(biāo)并與轉(zhuǎn)速一起代入所述線性模型，即得到瞬時(shí)油耗值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于缸壓確定發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)油耗的方法，其特征是，步驟2的 具體方法為：選取各缸一致性較好的發(fā)動(dòng)機(jī)，通過數(shù)據(jù)采集板卡實(shí)時(shí)采集發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況 下的缸壓并計(jì)算成與之對應(yīng)的燃燒狀態(tài)指標(biāo)，同時(shí)記錄發(fā)動(dòng)機(jī)臺架油耗儀采集的發(fā)送機(jī)油 耗值；根據(jù)轉(zhuǎn)速和扭矩從小到大的原則，將試驗(yàn)分為Μ個(gè)工況，對應(yīng)收集Μ組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，Μ取 100 ?150 個(gè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于缸壓確定發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)油耗的方法，其特征是，所述采集 的發(fā)動(dòng)機(jī)油耗為發(fā)動(dòng)機(jī)各工況下臺架油耗儀的穩(wěn)定輸出值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于缸壓確定發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)油耗的方法，其特征是，所述平均 指示壓力ΙΜΕΡ是指示缸內(nèi)氣體做功情況的狀態(tài)參數(shù)，具體定義為單位氣缸工作容積所作 的循環(huán)指示功，由于實(shí)際采集到的數(shù)據(jù)是離散的，因此數(shù)據(jù)采集板卡采用的是離散化后的 ΙΜΕΡ IMEP = ^S^CPk+i + Pk) * (Vk+1 - Vk) (3) 其中Vs為氣缸工作容積，m為米樣結(jié)束點(diǎn)，pk，Vk分別表不米樣得到的缸壓與該相位下 對應(yīng)的氣缸容積。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于缸壓確定發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)油耗的方法，其特征是，所述累計(jì) 放熱量表征在某個(gè)曲軸轉(zhuǎn)角位置已累計(jì)放出的總熱量，通過瞬時(shí)放熱率累加得到 AHRv = i R0HRk k = u k _ lAHRk.i + (0k - 0k_i) * R0HRk k= u,u+ l,u + 2, u + v 缸內(nèi)瞬時(shí)放熱率公式如下： γ 1 1 1 R0HRk - --γ * * Pk * (vk+i _ vk-i) + ：-7 * 孓 * vk * (Pk+i - Pk_i) γ - 1 z γ - 1 z k=u,u+l，u+2,...u+v (4) 其中Y為絕熱指數(shù)，u為計(jì)算區(qū)域始點(diǎn)，u+v為終點(diǎn)，pk, Vk分別表示采樣得到的缸壓 與該相位下對應(yīng)的氣缸容積，9,表示曲軸轉(zhuǎn)角。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于缸壓確定發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)油耗的方法，其特征是，所述放熱 中點(diǎn)CA50是指總放熱量50%對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角位置，用該位置表征燃燒相位。
【文檔編號】G06F17/50GK104268304SQ201410373669
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】李曄, 陸娟, 費(fèi)棟梁, 施華傳, 顧欣 申請人:中國第一汽車股份有限公司無錫油泵油嘴研究所, 中國第一汽車股份有限公司