[发明专利]基于模型的发动机瞬态进气量预估方法

权利要求书

1.一种基于模型的发动机瞬态进气量预估方法，其特征在于：由以下几个物理模型和计算方法组成；即进气压力传感器信号的采集与处理、基于速度密度法的主充气模型、基于节气门流量特性的次充气模型、节气门角度预估模型、进气管动态负荷模型、充量系数的预估计算；计算过程是在10ms任务中依次计算次充气模型，节气门角度预估模型，在缺齿中断计算当前进气压力、主充气模型、进气管动态负荷模型和充量系数预估模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于模型的发动机瞬态进气量预估方法，其特征在于所述的充量系数的预估计算是把当前单缸进气质量和在标准条件下即P0＝101.325kPa，T0＝273K时气缸所能容纳的空气质量的比值定义为充量系数；发动机充量系数和空气流量具有一定的转化关系：空气流量＝MSTOVE×转速，MSTOVE为系统的标定量，它包含了标态空气密度、单位量纲转换参数、发动机排量等因素，经推导整理为

3.根据权利要求1所述的一种基于模型的发动机瞬态进气量预估方法，其特征在于所述的进气压力传感器信号的采集与处理是系统每1ms采集一次传感器原始电压信号，在两个缺齿中断间做平均化处理，得到传感器信号平均值；当新的缺齿中断触发时，调用进气压力计算函数，即用平均电压值计算当前进气压力，两次相邻的缺齿中断计算的压力差为进气压力变化梯度dPes1。

4.根据权利要求1所述的一种基于模型的发动机瞬态进气量预估方法，其特征在于所述的主充气模型是由传感器得到的进气压力和发动机充量系数的线性关系计算充量系数；用以转速为输入的脉谱来标定斜率和偏移量，再用发动机缸盖温度修正斜率项，用大气压力修正偏移量，此函数每10ms执行一次。

5.根据权利要求1所述的一种基于模型的发动机瞬态进气量预估方法，其特征在于所述的次充气模型是：

1)应用相应流体力学原理，依据对于流过节气门的空气流量计算可以采用理想喷嘴处的可压缩气体方程：

m·t=AtpaRTaψ(pm,pa,k)---(1)]]>

当时：

ψ(pm,pa,k)=2kk-1[(pmpa)2/k-(pmpa)(k+1)/k]---(2)]]>

其它情况下：

ψ(pm,pa,k)=k(2k+1)(k+1)/(k-1)---(3)]]>

(1)(2)(3)式中：为流经节气门体的空气流量；k为绝热指数(k＝1.4)；p_a为节气门上游压力；T_a为节气门前温度；p_m为节气门下游压力；A_t为节气门处有效流通截面面积，具体只和节气门开度有关，一般用四次多项式表示二者关系：

A_t＝a₄×α4+a₃×α3+a₂×α2+a₁×α+α0(4)

2)上述非线性数学公式非常复杂，不利于嵌入式系统微处理器的运算，所以在算法设计中进行了如下推导和处理：

a)定义了标准流量。

当如下3个条件全都满足时：

(1)节气门上游压力为标准大气压(101.325KPa)；

(2)节气门上游温度为0摄氏度(273K)；

(3)节气门下游、上游压力比小于此时的气体流速为音速；

在一定开度下的空气流量称为此开度下的标准流量，此时，(1)式可以写成：

m·0=Atp0RTok(2k+1)(k+1)/(k-1)---(5)]]>

(5)式中即为定义的标准流量；可以推导出，实际流量和标准流量的转化关系如下：

m·0=m·tpap0ToTaψ(pm,pa,k)k(2k+1)(k+1)/(k-1)---(6)]]>

b)将(6)中的非线性表达式用脉谱代替；

非线性表达式用输入为一个一维脉谱代替，输入为非线性表达式同样用一个一维脉谱代替，输入为T_a；这样，可以使标准流量和实际流量具有线性化得转化关系；

c)定义节气门流量特性。

根据(5)式，如果工况一定，标准流量和有效流通面积A_t具有线性关系。再结合(4)式，可以得出，标准流量是节气门开度的一维非线性函数，在系统中定义为节气门流量特性。具体同样用脉谱标定得出。

次充气模型函数每10ms调用一次。