基于节气门前压力的发动机控制方法及其控制器和车辆技术

本发明专利技术具体涉及一种基于节气门前压力的发动机控制方法及其控制器和车辆，发动机控制方法包括步骤：获取节气门前压力传感器的状态信息；根据压力传感器处于故障状态，控制节气门的虚拟压力模型启动；根据虚拟压力模型计算节气门前的虚拟压力；根据虚拟压力控制发动机的运行模式。根据本发明专利技术提供的基于节气门前压力的发动机控制方法，提高了节气门前压力传感器出现故障时发动机系统的稳定性，具体地，在压力传感器出现故障时，通过以虚拟压力模型为依据的发动机的控制策略，以此达到控制发动机正常运行模式的目的。

【技术实现步骤摘要】
基于节气门前压力的发动机控制方法及其控制器和车辆
本专利技术涉及车辆
，具体涉及一种基于节气门前压力的发动机控制方法及其控制器和车辆。
技术介绍
本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。节气门前压力传感器对于发动机的控制而言意义重大。在传统的天然气发动机控制程序中，节气门前压力传感器的主要作用如下：1)用于节气门来控制流过节气门的流量；2)用于增压器增压压力闭环控制的反馈；3)用于计算流过节气门的空气流量，为喷射提供精确的前馈输入。当节气门前压力传感器发生故障时，传统的做法往往是限制发动机的输出扭矩，将节气门前压力使用环境压力来替代，禁止增压器的闭环控制。此时，发动机系统会出现如下表现：动力严重不足，在增压器开始起作用时，(即节气门前的压力超过环境压力时，对于节气门前取气的废气控制阀而言，控制上增压器完全不开，节气门前的增压压力也会达到210kpa以上)节气门的控制将变得极其不理想，只能不断的减小发动机的允许运行区间以提高稳定性。也就是说，在现有技术方案中，节气门前压力传感器出现故障时，只能进行简单的限扭操作，替代值为环境压力，远远达不到控制稳定性的要求，对整车的稳定性带来极大的挑战。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于节气门前压力的发动机控制方法，目的是至少解决由于节气门前压力传感器故障导致的控制混乱的技术问题，该目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术的第一方面提供了一种基于节气门前压力的发动机控制方法，发动机控制方法包括步骤：获取节气门前压力传感器的状态信息；根据压力传感器处于故障状态，控制节气门的虚拟压力模型启动；根据虚拟压力模型计算节气门前的虚拟压力；根据虚拟压力控制发动机的运行模式。根据本专利技术提供的基于节气门前压力的发动机控制方法，提高了节气门前压力传感器出现故障时系统的稳定性，具体地，在压力传感器出现故障时，通过虚拟压力模型为依据的发动机的控制策略，以此达到控制发动机正常运行模式的目的。进一步地，根据虚拟压力模型计算节气门前的虚拟压力包括：计算节流区虚拟压力，①管路积分模型+理想气体状态方程：其中，qdve代表节气门处的空气流量，qcyl代表流入气缸的空气流量，ΔMAP代表进气歧管压力的变化量；V代表发动机进气歧管容积；M代表空气的摩尔质量；R代表气体常数，T代表进气歧管温度，k1为常数，②速度密度流量模型简化公式：其中，k2为与发动机排量相关的常数，N为发动机转速，fVE为充气效率，MAP为进气歧管压力，T为进气歧管温度；③基于节流方程的次充模型，写成如下形式：其中，f0为温度的标况工况转换系数，f1为压力的标况工况的转换系数，f2为基于压比的马赫数计算方程，f3为标况下马赫数与流量的转换方程，基于以上公式①②③可以推导得到：即，通过反查一维插值表f2，即可得到进而求得节气门前虚拟压力P0。进一步地，根据虚拟压力模型计算节气门前的虚拟压力包括：④在非节流区流量通过插值公式得到qdve代表流过节气门的流量；qcylptp代表当前工况下能流过节气门的最大流量；qdveUGD代表当前工况，在UGD压比下，流过节气门的流量；Thract代表节气门实际开度；Thrugd代表UGD压比下的节气门开度；Thrmax代表节气门最大开度；此时，公式④仍然可以联立公式①②得到节气门前的虚拟压力P0。进一步地，根据压力传感器处于故障状态，控制节气门的虚拟压力模型启动还包括：控制节气门的开度位于节流区内：根据节流方程，压比开度流量之间的对应关系，根据需求流量和节气门节流方程精度要求的最大压比，即可定义在此固定压比以内，不同需求空气流量下，允许的最大节气门开度如下，Thrugd＝f6(qDES)其中，Thrugd代表UGD压比下的节气门开度，此处用来对节气门开度进行限制；qDES为设定进气流量；UGD压比为一可标定的常数，f6为基于设定进气流量的函数，在节气门前压力传感器的故障模式下，得到节气门的最终输出开度：ThrDes_final＝min(Thrugd，ThrDes)Thrugd代表UGD压比下的节气门开度，ThrDes为正常模式下节气门开度的设定值；ThrDes_final代表最终使用的节气门开度。进一步地，根据虚拟压力控制发动机的运行模式包括：根据虚拟压力控制发动机的输出扭矩以及增压器的闭环控制模式。进一步地，根据虚拟压力控制发动机的输出扭矩以及增压器的闭环控制模式包括：重新设定增压器的设定值：增压器的设定值设置为节气门后需求压力与UGD压比的比值；重新设定增压器的PID控制参数。进一步地，获取节气门前压力传感器的状态信息后还包括：根据压力传感器处于正常工作状态，比较压力传感器监测到的实际压力值以及虚拟压力模型计算的虚拟压力值，并根据比较结果修正虚拟压力模型。进一步地，根据压力传感器处于故障状态，控制节气门的虚拟压力模型启动后还包括：对节气门的开度的输出值进行滤波，滤波时间常数为基于节气门的开度变化率的曲线。本专利技术的第二方面提供了一种基于节气门前压力的发动机的控制器，控制器包括基于节气门前压力的发动机的控制装置和计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有控制指令，控制装置通过执行控制指令来实现根据本专利技术的第一方面的基于节气门前压力的发动机控制方法，控制装置包括：获取模块，用于获取节气门前压力传感器的状态信息；控制模块，用于根据压力传感器处于故障状态，控制节气门的虚拟压力模型启动；计算模块，用于根据虚拟压力模型计算节气门前的虚拟压力；控制模块还用于根据虚拟压力控制发动机的运行模式。本专利技术的第三方面提供了一种车辆，车辆包括发动机和根据本专利技术的第二方面的基于节气门前压力的发动机的控制器。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术一个实施例的基于节气门前压力的发动机控制方法的流程示意图；图2为本专利技术一个实施例的控制逻辑图；图3为本专利技术另一个实施例的控制逻辑图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于节气门前压力的发动机控制方法，其特征在于，所述发动机控制方法包括步骤：/n获取节气门前压力传感器的状态信息；/n根据所述压力传感器处于故障状态，控制所述节气门的虚拟压力模型启动；/n根据所述虚拟压力模型计算所述节气门前的虚拟压力；/n根据所述虚拟压力控制发动机的运行模式。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于节气门前压力的发动机控制方法，其特征在于，所述发动机控制方法包括步骤：
获取节气门前压力传感器的状态信息；
根据所述压力传感器处于故障状态，控制所述节气门的虚拟压力模型启动；
根据所述虚拟压力模型计算所述节气门前的虚拟压力；
根据所述虚拟压力控制发动机的运行模式。


2.根据权利要求1所述的基于节气门前压力的发动机控制方法，其特征在于，所述根据所述虚拟压力模型计算所述节气门前的虚拟压力包括：
计算节流区虚拟压力，
①管路积分模型+理想气体状态方程：



其中，qdve代表节气门处的空气流量，qcyl代表流入气缸的空气流量，ΔMAP代表进气歧管压力的变化量；V代表发动机进气歧管容积；M代表空气的摩尔质量；R代表气体常数，T代表进气歧管温度，k1为常数，
②速度密度流量模型简化公式：



其中，k2为与发动机排量相关的常数，N为发动机转速，fVE为充气效率，MAP为进气歧管压力，T为进气歧管温度；
③基于节流方程的次充模型，写成如下形式：



其中，f0为温度的标况工况转换系数，f1为压力的标况工况的转换系数，f2为基于压比的马赫数计算方程，f3为标况下马赫数与流量的转换方程，
基于以上公式①②③可以推导得到：



即，通过



反查一维插值表f2，即可得到进而求得节气门前虚拟压力P0。


3.根据权利要求2所述的基于节气门前压力的发动机控制方法，其特征在于，所述根据所述虚拟压力模型计算所述节气门前的虚拟压力包括：
④在非节流区流量通过插值公式得到



qdve代表流过节气门的流量；qcylptp代表当前工况下能流过节气门的最大流量；qdveUGD代表当前工况，在UGD压比下，流过节气门的流量；Thract代表节气门实际开度；Thrugd代表UGD压比下的节气门开度；Thrmax代表节气门最大开度；
此时，公式④仍然可以联立公式①②得到节气门前的虚拟压力P0。


4.根据权利要求2所述的基于节气门前压力的发动机控制方法，其特征在于，所述根据所述压力传感器处于故障状态，控制所述节气门的虚拟压力模型启动还包括：
控制所述节气门的开度位于节流区内：根据节流方程，压比开度流量之间的对应关系，根据需求流量和节气门节流方程精度要求的最大压比，即可定义在此固定压比以内，不同需求空气流量下，允许的最大节气门开度如下，
Thrugd＝f6(qDES)
其中，Th...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫阳飞，徐帅卿，郑群，唐志刚，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37