一种发动机扭矩模型的构建方法及发动机扭矩模型与流程

1.本发明涉及模型构建方法技术领域，特别是涉及一种发动机扭矩模型的构建方法及发动机扭矩模型。


背景技术：

2.点火角效率又称为点火损失率，即在其他控制参数不变下，点火角输出变化对扭矩变化的关系；点火角效率是发动机扭矩模型标定的核心内容，点火角效率标定的准确直接决定了扭矩控制的精度，扭矩精度对整车换挡品质及整车驾驶性都有直接影响，对发动机排放和油耗表现也有间接影响；
3.目前现有的点火角效率确认方法是多项式拟合：
4.通过对不同工况下如发动机转速和负荷，对不同点火角下扭矩数据采集，通过对采集后数据进行筛选处理，通过多组数据拟合出一条点火角效率曲线。上述介绍的点火角效率确认方法有以下不足：1).扭矩模型精度不足：2).最优点火角(mbt)代表输出最大扭矩对应的点火角，正常不应当出现最优点火角小于基础点火角的情况，使得最优点火角输出不合理。


技术实现要素：

5.本发明的第一方面的一个目的是要提供一种发动机扭矩模型的构建方法，解决现有技术中扭矩模型精度不足的问题。
6.本发明的第一方面的另一个目的是解决现有扭矩模型的最优点火角输出不合理的问题。
7.本发明的第二方面的一个目的是要提供一种发动机扭矩模型的构建方法。
8.特别地，本发明还提供一种发动机扭矩模型的构建方法，所述发动机扭矩模型包括用以输出目标点火角效率曲线的点火角效率模型，所述点火角效率模型的构建方法包括如下步骤：
9.根据预设点火角效率曲线搭建初始点火角效率模型，所述初始点火角效率模型为与正弦函数相关的包含多个未知系数的数学函数；
10.向所述初始点火角效率模型输入实际点火角和最优点火角的差值，以输出点火角效率，并进行多次输入和输出循环，以计算获得包含有所有未知系数的数值的多组数组，所述最优点火角根据转速和负荷计算获得；
11.将所述多组数组代入所述初始点火角效率模型，以得到与所多组数组对应的多个点火角效率模型。
12.可选地，根据预设点火角效率曲线搭建初始点火角效率模型的步骤中，所述初始点火角效率模型的数学关系式为：
13.y＝asin(bx c) dsin(ex f)
14.其中，y为点火角效率，x为最优点火角与实际点火角的差值，a、b、c、d、e、f均为所
述未知系数。
15.可选地，所述初始点火角效率模型的数学关系式为：
16.y＝(acos(b)sin(cx d)-ccos(d)sin(ax b))/(acos(b)sin(d)-ccos(d)sin(b))。
17.可选地，向所述初始点火角效率模型输入实际点火角和最优点火角的差值的步骤中，所述最优点火角是通过最优点火角模型计算获得的，所述最优点火角模型的构建方法包括如下步骤：
18.将基础点火角加上点火角偏移值得到所述最优点火角的关系式构建为初始最优点火角模型，所述基础点火角根据转速和负荷计算获得；
19.向所述初始最优点火角模型输入所述转速和所述负荷；
20.将所述初始最优点火角模型中的所述点火角偏移值约束为正值；
21.在所述初始最优点火角模型与所述初始点火角效率模型合并时进行整个所述发动机扭矩模型的输入输出循环，以获得多个不同的转速和负荷下对应的目标最优点火角模型。
22.可选地，将所述初始最优点火角模型与所述初始点火角效率模型合并，并进行输入输出循环，还获得多组所述未知系数的值。
23.可选地，在获得多组所述未知系数的值后还包括：
24.将任意一组所述未知系数的值带入所述初始点火角效率模型得到与该所述未知系数对应的所述转速和所述负荷对应的目标点火角效率模型。
25.可选地，将所述目标最优点火角模型与所述目标点火角效率模型合并，并进行输入输出循环，还获得多组不同的转速和负荷下对应的基础点火角数组、点火角偏移值数组和点火角效率曲线。
26.特别地，本发明还提供一种发动机扭矩模型，由上面所述的发动机扭矩模型的构建方法得到。
27.可选地，包括：
28.点火角效率模型，由包含多个未知数的初始点火角效率模型经过各种输入输出得到所述多个未知数的值后再带入所述初始点火角效率模型中得到；
29.最优点火角模型，由初始最优点火角模型和所述初始点火角效率模型经过多次输入和输出后得到最优点火角模型。
30.可选地，所述初始点火角效率模型为与正弦函数相关的包含多个未知系数的数学函数；
31.所述数学函数为y＝asin(bx c) dsin(ex f)，x为最优点火角与实际点火角的差值，y为点火角效率，a、b、c、d、e、f为所述未知参数；
32.其中，已知以x＝0为输入，以y＝1为输出，以及以x＝0为输入，以y
′
＝0为输出，求解得到初始点火角效率模型，所述初始点火角效率模型为y＝(acos(b)sin(cx d)-ccos(d)sin(ax b))/(acos(b)sin(d)-ccos(d)sin(b))。
33.本技术中，通过根据预设点火角效率曲线搭建初始点火角效率模型，向初始点火角效率模型输入实际点火角和最优点火角的差值，以输出点火角效率，将多组数组代入初始点火角效率模型，以得到与所多组数组对应的多个点火角效率模型过程可以使得搭建的发动机扭矩模型精度高，从而提高发动机输出扭矩的精度，并且使得扭矩的偏差在一定范
围内，提高了发动机的nvh特性。
34.进一步地，本技术中还通过将基础点火角加上点火角偏移值得到最优点火角的关系式构建为初始最优点火角模型，基础点火角根据转速和负荷计算获得，将初始最优点火角模型中的点火角偏移值约束为正值等过程得到最优点火角模型，可以实时最优点火角大于基础点火角，从而使得最优点火角的输出合理，完善输出的点火效率曲线。
35.根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
36.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
37.图1是根据本发明的一个具体的实施例的发动机扭矩模型的构建方法的示意性流程图；
38.图2是根据本发明的另一个具体的实施例的发动机扭矩模型的构建方法的示意性流程图；
39.图3是根据本发明的另一个具体的实施例的发动机扭矩模型的构建方法的示意性流程图；
40.图4是根据本发明的一个具体的实施例的发动机扭矩模型的示意性结构框图；
41.图5是根据本发明的一个具体的实施例的发动机扭矩模型输出的点火角效率曲线图；
42.图6是根据本发明的一个具体的实施例的发动机扭矩模型的偏差示意图。
具体实施方式
43.图1是根据本发明的一个具体的实施例的发动机扭矩模型的构建方法的示意性流程图。作为本发明一个具体的实施例，本实施例提供一种发动机扭矩模型的构建方法。发动机扭矩模型可以包括用以输出目标点火角效率曲线的点火角效率模型，点火角效率模型的构建方法可以包括如下步骤：
44.步骤s100，根据预设点火角效率曲线搭建初始点火角效率模型，初始点火角效率模型为与正弦函数相关的包含多个未知系数的数学函数；
45.步骤s200，向初始点火角效率模型输入实际点火角和最优点火角的差值，以输出点火角效率，并进行多次输入和输出循环，以计算获得包含有所有未知系数的数值的多组数组，最优点火角根据转速和负荷计算获得；
46.步骤s300，将多组数组代入初始点火角效率模型，以得到与所多组数组对应的多个点火角效率模型。
47.具体地，在搭建初始点火角效率模型前，发明人获得大量的点火角效率的曲线，其曲线形状大体与正弦函数相似。因此，在构建初始点火角效率模型时，将初始点火角效率模型搭建为正弦函数模型。具体可以是初始点火角效率模型y＝asin(bx c) dsin(ex f)，其中，y为点火角效率，x为最优点火角与实际点火角的差值，a、b、c、d、e、f均为未知系数。
48.由于在发动机实际使用过程中，已知x＝0时，y＝1，x＝0时，y
′
＝0。将其带入到上面的关系式中转化后可以得到初始点火角效率模型为y＝(acos(b)sin(cx d)-ccos(d)sin(ax b))/(acos(b)sin(d)-ccos(d)sin(b))。
49.步骤s200中，向该模型中输入实际点火角和最优点火角的差值，以输出点火角效率，经过多次的输入和输出后可以得到多组点火角效率模型。
50.通过上述方式搭建的模型，可以得到以精度高的点火角效率模型，从而提高发动机输出扭矩的精度，并且使得扭矩精度的偏差在一定范围内，提高了发动机的扭矩特性。
51.图2是根据本发明的另一个具体的实施例的发动机扭矩模型的构建方法的示意性流程图；作为本发明一个具体的实施例，本实施例向初始点火角效率模型输入实际点火角和最优点火角的差值的步骤中，最优点火角是通过最优点火角模型计算获得的，最优点火角模型的构建方法包括如下步骤：
52.步骤s400，将基础点火角加上点火角偏移值得到最优点火角的关系式构建为初始最优点火角模型，基础点火角根据转速和负荷计算获得；
53.步骤s500，向初始最优点火角模型输入转速和负荷；
54.步骤s600，将初始最优点火角模型中的点火角偏移值约束为正值；
55.步骤s700，在初始最优点火角模型与初始点火角效率模型合并时进行整个发动机扭矩模型的输入输出循环，以获得多个不同的转速和负荷下对应的目标最优点火角模型。
56.本实施例中，初始点火角模组中可以通过输入转速和负荷得到基础点火角，基础点火角与点火角偏移值相加得到最优点火角，而在实际的情况中，最优点火角要大于基础点火角，因此需要约束点火角偏移值为正值。
57.本实施例中，由于将点火角偏移值约束为正值，则可以实时最优点火角大于基础点火角，从而使得最优点火角的输出合理，完善点火效率曲线输出。
58.图3是根据本发明的另一个具体的实施例的发动机扭矩模型的构建方法的示意性流程图。作为本发明一个具体地实施例，本实施例的发动机扭矩模型的构建方法还包括步骤s800，将初始最优点火角模型与初始点火角效率模型合并，并进行输入输出循环，还获得多组未知系数的值。
59.一般而言，在初始最优点火角模型中位置系数的值的数量的多少决定了输出和输出的循环次数至少大要与该数量，才能得到位置系数的值。当输入和输出循环的次数越多时，则得到后续的值越多，越精确。
60.在获得多组未知系数的值后还包括：
61.步骤s900，将任意一组未知系数的值带入初始点火角效率模型得到与该未知系数对应的转速和负荷对应的目标点火角效率模型。
62.将目标最优点火角模型与目标点火角效率模型合并，并进行输入输出循环，还获得多组不同的转速和负荷下对应的基础点火角数组、点火角偏移值数组和点火角效率曲线。
63.因此若输入一组转速和负荷无法得到输出的数据，需要输出多个转速和负荷，经过模型的处理后可以得到多组转速和负荷对应的基础点火角数组、点火角偏移值数组和点火角效率曲线。
64.图5是根据本发明的一个具体的实施例的发动机扭矩模型输出的点火角效率曲线
图。由图5可以看出，按照本技术的方法得到的发动机扭矩模型最终输出的点火角效率曲线与实际相符。
65.图6是根据本发明的一个具体的实施例的发动机扭矩模型的偏差示意图。本实施例中整个过程都是借助matlab的mbc工具箱对模型进行优化。如图6所示，本实施例的发动机扭矩模型精度在全工况下都满足200nm以内
±
5nm偏差，200nm以上
±
扭矩乘以2.5％偏差范围内，可以变化的点火角范围内也可以保证上面标准；同时最优点火角输出合理，即最优点火角大于等于基础点火角。
66.具体地，作为本发明一个具体的实施例，本实施例还提供一种发动机扭矩模型，该发动机扭矩模型可以由上面的发动机扭矩模型的构建方法得到。
67.本实施例的发动机扭矩模型可以包括点火角效率模型和最优点火角模型。其中，该点火角效率模型和最优点火角模型首先与目前车辆的整体扭矩模型进行结合，可以在输入发动机转速和负荷后输出扭矩。经过每一次的转速和负荷检测到扭矩的数据，将其输入到上述的模型中，即可按照上面的方式得到发动机扭矩模型。
68.本实施例中点火角效率模型则由包含多个未知数的初始点火角效率模型经过各种输入输出得到多个未知数的值后再带入初始点火角效率模型中得到。最优点火角模型则由初始最优点火角模型和初始点火角效率模型经过多次输入和输出后得到最优点火角模型。初始点火角效率模型为与正弦函数相关的包含多个未知系数的数学函数。
69.数学函数为y＝asin(bx c) dsin(ex f)，x为最优点火角与实际点火角的差值，y为点火角效率，a、b、c、d、e、f为未知参数；
70.其中，已知以x＝0为输入，以y＝1为输出，以及以x＝0为输入，以y
′
＝0为输出，求解得到初始点火角效率模型，初始点火角效率模型为y＝(acos(b)sin(cx d)-ccos(d)sin(ax b))/(acos(b)sin(d)-ccos(d)sin(b))。
71.本实施例中按照上述方法得到的发动机扭矩模型的精度在全工况下都满足200nm以内
±
5nm偏差，200nm以上
±
扭矩乘以2.5％偏差范围内，可以变化的点火角范围内也可以保证标准，同时，使得最优点火角输出合理，即最优点火角大于等于基础点火角。
72.至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。