[发明专利]一种内燃机分缸燃烧状态估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种估计方法，特别是关于一种内燃机分缸燃烧状态估计方法。 

背景技术

利用内燃机的缸内压力信号进行故障诊断和控制具有广阔的应用前景，但是其实际应用受到缸压传感器成本的限制，对于多缸机来说，需要采用多个缸压传感器从而导致成本成倍地上升。内燃机瞬时转速信号是进行燃烧状态估计的另一种可行方案，但是这种只基于曲轴转速分析的方法又受到精度、应用范围和算法复杂度的限制难以实用化，通常来说多数估计方法估计结果偏差较大，而估计相对准确的方法却因算法复杂、计算量大等问题难以实施。此外，该估计方法对不同的内燃机复用性也较差。 

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种易于实现、实施成本低且具有较高精度的内燃机分缸燃烧状态估计方法。 

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种内燃机分缸燃烧状态估计方法，它包括以下步骤：1)在内燃机的任一分缸中设置一缸压传感器，在内燃机的曲轴上设置一曲轴转速传感器；2)根据内燃机曲轴系统刚性模型求解各分缸指示转矩和： 上式中，表示曲轴转角；表示各分缸指示转矩和；表示各分缸往复惯性力矩之和；表示内燃机的负载转矩，即对外有效输出的净转矩；表示内燃机的摩擦转矩；表示内燃机轴系的旋转惯性力转矩；I表示内燃机轴系的转动惯量；3)对指示转矩和进行分解以获得当前发火缸的气体作用力指示转矩；4)对于设置有缸压传感器的分缸，由缸压传感器直接测量其发火时的气体作用力指示转矩，并将测量值与步骤3)所得的当前发火缸的气体作用力指示转矩做差以得到设置有缸压传感器的分缸发火时的气体作用力指示转矩的误差，用该误差修正未设置缸压传感器的汽缸发火时的气体作用力指示转矩估计值。 

所述步骤2)中，内燃机曲轴系统刚性模型中的各分量的计算方法如下： 

①内燃机轴系的旋转惯性力转矩

由曲轴转速传感器获取曲轴的转速进一步计算出

②各缸往复惯性力矩之和

各缸往复惯性力矩之和由各分缸产生的往复惯性力转矩叠加得到，对于第l分缸，其往复惯性力转矩

上式中，m_hz表示内燃机活塞组件的往复运动等效质量；表示第l分缸的往复运动质量加速度；L表示往复运动质量惯性力相对曲轴的力臂； 

力臂L由下式计算得到： 

上式中，λ表示连杆比；μ表示活塞偏置距； 

第l分缸的往复运动质量加速度由下式计算得到： 

上式中，r表示曲柄半径； 

③内燃机的负载转矩与内燃机的摩擦转矩之和

根据参考缸的缸压，计算得到参考缸的平均有效压力，参考缸平均有效压力乘以单缸排量即得到参考缸气体作用力所做的功，用参考缸气体作用力所做功除以对应的曲轴转角，即得到负载转矩和摩擦转矩之和

第l分缸的往复运动质量加速度简化为： 

上式中，j1表示一阶往复惯性力，且j2表示二阶往复惯性力，且 

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于只采用一个缸压传感器就可以反馈多缸的燃烧状态参数，因此与多缸分别加装价格昂贵的缸压传感器方式相比具有明显的价格优势。2、本发明由于将一个缸压传感器引入系统，使得根据曲轴转速信号建立的燃烧状态反馈模型更加简单，适合在线应用，且精度更高。3、本发明具有结构和安装布置简单、体积小，只需要在发动机上安装一个缸压传感器和对软件进行相应升级写入控制算法。本发明方法可广泛应用于各种电控柴油机和电控汽油机。 

附图说明

图1是本发明方法所用设备的布置示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。 

本发明提出了一种内燃机分缸燃烧状态估计方法，它包括以下步骤： 

1)如图1所示，在内燃机1的任一分缸中设置一缸压传感器2(为描述方便，下文中将设置有缸压传感器2的分缸称为参考缸)，在内燃机1的曲轴上设置一曲轴转速传感器3。为了能够实时获得测量信息，还可以在内燃机1的外部设置一用于采集缸 压传感器2的缸压信号和曲轴转速传感器3的曲轴转速信号的电控单元4。 

2)根据内燃机曲轴系统刚性模型求解各分缸指示转矩和。 

在本实施例中，内燃机曲轴系统刚性模型如下：