發動機進氣壓力估計方法
【專利摘要】本發明涉及一種發動機進氣壓力估計方法，當進氣壓力傳感器故障時，發動機電控系統可以使用此方法計算出的進氣壓力值繼續正常工作，從而避免了進入影響發動機正常工作的“故障保護”模式，從而提高了車輛的魯棒性和安全性。該方法包含了激活條件判斷、初值PMAP0設定、迭代運算三部分組成。其中迭代運算部分，通過對進氣管為對象建立數學模型，根據進入進氣管的空氣流量MIn和流出進氣管的空氣流量MOut，以PMAP0為初始值，迭代計算出進氣壓力PMAP。
【專利說明】
發動機進氣壓力估計方法
技術領域
[0001] 本發明屬于汽車電子軟件開發技術領域，具體涉及一種發動機進氣壓力估計方 法。
【背景技術】
[0002] 對于量調節發動機控制，一般是根據進氣量的多少和目標空燃比來計算燃油量 的，進氣壓力是計算發動機進氣量最有直接有效的方法。目前普遍采用安裝在進氣歧管的 壓力傳感器采集得到進氣壓力，但是，當進氣壓力傳感器出現故障時，發動機電控系統無法 計算空氣流量這一基本變量，進而無法正確控制噴油和點火。所以當此故障出現時，一般發 動機會進入故障保護運行模式或停機，這嚴重影響了車輛的駕駛性。
【發明內容】
[0003] 為了解決上述問題，本發明的目的在于設計一種發動機進氣壓力估計方法，當進 氣壓力傳感器故障時，發動機電控系統可以使用此方法計算出的進氣壓力值繼續正常工 作，從而避免了進入影響發動機正常工作的"故障保護"模式，從而提高了車輛的魯棒性和 安全性。
[0004] 本發明的技術方案是這樣實現的：以節氣門與發動機進氣門之間的容積定義為進 氣管，對進氣管為對象建立數學模型，根據進入進氣管的空氣流量M In和流出進氣管的空氣 流量MQut，通過迭代的方式計算出進氣壓力Pmap，計算過程如下：
[0005] (1)、激活條件判斷：
[0006] 當系統識別到進氣壓力傳感器的故障時，并且節氣門閥體無故障條件下，激活此 進氣壓力估計方法；
[0007] (2)、進氣壓力Pmap的初始值Pmapq的設定：
[0008] 情況一：當車輛駕駛時，以進氣壓力傳感器故障前的傳感器最后時刻采集值為進 氣壓力的初始值Pmapo;
[0009] 情況二：當車輛靜止時，進氣壓力傳感器處于故障，則大氣壓力值作為進氣壓力的 初始值Pmapo;
[0010] ⑶、流出進氣管的空氣流量MQut計算：
[0011] 根據M〇ut與Pmap之間的線性關系計算，即M〇ut = k X PMAP+b，其中，k、b分別是線性關系 中的斜率參數和偏移參數，以發動機轉速為輸入的表格標定得出；
[0012] 算法激活后，MQut的首次計算應用Pmap的初始值Pmapo。
[0013] ⑷、進入發動機進氣管的空氣流量MIn的計算：
[0014] 根據節氣門流量特性原理，基于當前節氣門開度、計算出進入發動機進氣管的空 氣流量MIn:
[0015] 根據節氣門流量特性原理，基于當前節氣門開度、計算出進入發動機進氣管的空 氣流量MIn;
[0016]
[0017]
[0018]
[0019]其它情況下：
[0020]式中：；k為絕熱指數，k=1.4;pa為節氣門上游壓力；Ta為節氣門前溫度;Pm為節氣 門下游壓力;At為節氣門處有效流通截面面積，具體只和節氣門開度有關;R為空氣的氣體 常數；
[0021 ] (5)、進氣壓力Pmap的計算：
[0022]流經節氣門進入發動機進氣管的空氣流量MIn，與從流出進氣管的空氣流量MQut的 差值進行積分，經過量綱轉化后，得到估計的進氣壓力Pmap ;計算原理如下：
[0023] Pmap = J(Min-M〇ut) XFacXTinXPo
[0024] 其中，TIn是進氣管溫度(開氏溫度），Po為標準狀態下的壓力，Fac是與發動機結構 有關的參數，具體與發動機轉速、發動機排量、進氣管容積、標準狀態下溫度相關的常數，具 體如下公式所示：
[0025]
[0026] 其中To為標準溫度273K;
[0027] (6)、下一時刻Pmap的計算:根據上一時刻的PMAP，不斷迭代步驟(3)、（4)、（5)，通過 此方法可估計出任一時刻的進氣壓力Pmap ;
[0028] 本發明的積極效果是可以在包含瞬態工況下估計出進氣壓力，作為當進氣壓力傳 感器故障時的替代方案，并具有同樣的控制效果。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明的發動機進氣壓力估計方法的結構原理圖；
[0030]圖2為本發明的發動機進氣壓力估計方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0031]以節氣門與發動機進氣門之間的容積定義為進氣管，對進氣管為對象建立數學模 型，下面結合流程圖對本發明做進一步的描述，根據進入進氣管的空氣流量MIn和流出進氣 管的空氣流量M Qut，通過迭代的方式計算出進氣壓力Pmap，計算過程如下：
[0032] (1)激活條件判斷：當系統識別到進氣壓力傳感器的故障時，并且節氣門閥體無故 障條件下，激活此進氣壓力估計方法；
[0033] (2)、進氣壓力Pmap的初始值P_)的設定：
[0034] To時刻，進氣壓力Pmap的計算：
[0035] Pmap初始值Pmapo的設定：當車輛靜止時，進氣壓力傳感器處于故障，則大氣壓力值 作為進氣壓力的初始值Pmapo ;
[0036] (3)、流出進氣管的空氣流量MQut計算：
[0037] 時刻，進氣壓力Pmap的計算：
[0038] 通過MQutl = k X PMAPQ+b公式，計算得出^時刻的流出進氣管的空氣流量M〇utl;
[0039] (4)、進入發動機進氣管的空氣流量MIn的計算：
[0040] 根據節氣門流量特性原理，基于Ti節氣門開度、計算出進入發動機進氣管的空氣 流量Mini;
[0041 ] (5)、進氣壓力Pmap的計算：
[0042] 根據下列公式，計算出Τι時刻的進氣壓力Pmapi:
[0043] Pmap i = J (Min l-Mout 1) XFacX TinΧΡο
[0044] T2時刻，進氣壓力Pmap的計算。
[0045] 通過MQut2 = k X PMAPi+b公式，計算得出T2時刻的流出進氣管的空氣流量MQut2;
[0046] 根據節氣門流量特性原理，基于T2節氣門開度、計算出進入發動機進氣管 [0047]的空氣流量ΜΙη2;
[0048] 根據下列公式，計算出Τ2時刻的進氣壓力ΡΜΑΡ2:
[0049] Pmap 2 = J(Min 2-M〇ut 2) XFacXTinXPo
[0050] T3時刻，進氣壓力Pmap的計算。
[0051 ] 通過MQut3 = k X PMAP2+b公式，計算得出T3時刻的流出進氣管的空氣流量MQut3;
[0052]根據節氣門流量特性原理，基于T3節氣門開度、計算出進入發動機進氣管的空氣 流量Mln3 ;
[0053]根據下列公式，計算出Τ3時刻的進氣壓力ΡΜΑΡ3:
[0054] Pmap 3 = 1 (Min 3~M〇ut 3) XFacX Tin ΧΡο
[0055] 不斷重復上述計算步驟，計算Tn時刻，進氣壓力Pmap。
[0056] 通過MQut(n)=kXPMAP(n-i)+b公式，計算得出T 3時刻的流出進氣管的空氣流量MQut(n);
[0057] 根據節氣門流量特性原理，基于τ(η)節氣門開度、計算出進入發動機進氣管的空氣 流量Mln(n);
[0058] 根據下列公式，計算出Τω時刻的進氣壓力Pmapw:
[0059] Ρμαρ(π) = J(Min(n)-Mout(n)) XFac X TinxPo〇
【主權項】
1.發動機進氣壓力估計方法，其特征在于:包括如下步驟： (1) 、激活條件判斷： 當系統識別到進氣壓力傳感器的故障時，并且節氣門閥體無故障條件下，激活此進氣 壓力估計方法； (2) 、進氣壓力Pmap的初始值Pmapo的設定： 情況一：當車輛駕駛時，以進氣壓力傳感器故障前的傳感器最后時刻采集值為進氣壓 力的初始值Pmapo; 情況二：當車輛靜止時，進氣壓力傳感器處于故障，則大氣壓力值作為進氣壓力的初始 值 Pmapo ; (3) 、流出進氣管的空氣流量MQut計算： 根據M〇ut與Pmap之間的線性關系計算，即M〇ut = k X PMAP+b，其中，k、b分別是線性關系中的 斜率參數和偏移參數，以發動機轉速為輸入的表格標定得出； 算法激活后，MQut的首次計算應用Pmap的初始值Pmapo ; (4) 、進入發動機進氣管的空氣流量MIn的計算： 根據節氣門流量特性原理，基于當前節氣門開度、計算出進入發動機進氣管的空氣流 量 Min;式中：；k為絕熱指數，k=l .4;pa為節氣門上游壓力；Ta為節氣門前溫度;Pm為節氣門下 游壓力;At為節氣門處有效流通截面面積，具體只和節氣門開度有關;R為空氣的氣體常數； (5) 、進氣壓力Pmap的計算： 流經節氣門進入發動機進氣管的空氣流量MIn，與從流出進氣管的空氣流量MQut的差值 進行積分，經過量綱轉化后，得到估計的進氣壓力Pmap ;計算原理如下： Pmap = J (Min-M〇ut) XFacXTinXPo 其中，TIn是進氣管溫度(開氏溫度），Po為標準狀態下的壓力，Fac是與發動機結構有關 的參數，具體與發動機轉速、發動機排量、進氣管容積、標準狀態下溫度相關的常數，具體如 下公式所示：其中To為標準溫度273K; (6)、下一時刻Pmap的計算:根據上一時刻的Pmap，不斷迭代步驟(3)、（4)(5)，通過此方法 可估計出任一時刻的進氣壓力Pmap。
【文檔編號】G06F17/50GK105863860SQ201610216769
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月12日
【發明人】楊雪珠, 華東旭, 李軍, 祝浩, 王超, 張俊杰, 曹包華, 張貴銘
【申請人】中國第汽車股份有限公司, 中國第一汽車股份有限公司