一種發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度的控制計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)控制領(lǐng)域，具體涉及一種模擬計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度的控制算法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著環(huán)境的不斷惡化以及資源的匱乏，對(duì)汽車領(lǐng)域的排放和油耗法規(guī)也越來(lái)越嚴(yán)格。因此對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)以及控制也變得越來(lái)越嚴(yán)格和細(xì)致。VVT控制器能非常有效的降低油耗，優(yōu)化排放，提高扭矩，在目前的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，基本成為標(biāo)配。機(jī)油壓力超過(guò)閥值是VVT控制開(kāi)啟的必要條件之一，通常的電控系統(tǒng)都是通過(guò)機(jī)油溫度來(lái)表征機(jī)油黏度和機(jī)油壓力，只有當(dāng)機(jī)油溫度達(dá)到一定的值，VVT控制器才能正常進(jìn)行工作。如果VVT控制器開(kāi)啟過(guò)早，會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒的穩(wěn)定性和冷機(jī)排放；如果開(kāi)啟過(guò)晚，則會(huì)導(dǎo)致油耗和排放升高。因此機(jī)油溫度的計(jì)算就顯得非常關(guān)鍵。
[0003]在傳統(tǒng)的電控系統(tǒng)中，機(jī)油溫度的計(jì)算一般采用以下方式:
[0004]1、增加機(jī)油溫度傳感器，可以準(zhǔn)確的檢測(cè)到機(jī)油溫度；
[0005]2、機(jī)油溫度直接用水溫表示；
[0006]上述兩種傳統(tǒng)的機(jī)油溫度計(jì)算方式都有一定的局限性:
[0007]方式一，成本高，為了 VVT的工作特別增加一個(gè)傳感器會(huì)增加成本，對(duì)于競(jìng)爭(zhēng)激烈的汽車市場(chǎng)而言，這樣的成本是非常有必要節(jié)省的。
[0008]方式二，偏差大。機(jī)油和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液特性不一致，比熱容也不一樣，實(shí)際油溫和水溫兩者之間是有差距的，如果用水溫表征機(jī)油溫度，就會(huì)導(dǎo)致VVT過(guò)早開(kāi)啟或者過(guò)晚開(kāi)啟。如果開(kāi)啟過(guò)早，會(huì)導(dǎo)致VVT執(zhí)行器控制偏差大，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速抖動(dòng)大，排放超標(biāo)，客戶抱怨；如果VVT開(kāi)啟過(guò)晚，則會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)低速扭矩小，油耗變高，性能變差。
[0009]針對(duì)傳統(tǒng)機(jī)油溫度計(jì)算上的一些局限性，結(jié)合多年來(lái)對(duì)電控系統(tǒng)的研宄，特發(fā)明一種模擬計(jì)算機(jī)油溫度的控制算法，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，能夠準(zhǔn)確的計(jì)算出各工況下的機(jī)油溫度，完全滿足系統(tǒng)需求。這樣既可以降低成本，又可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)的排放和油耗性能，減少售后抱怨。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本文中使用的變量如下:
[0011]Toil:實(shí)時(shí)機(jī)油溫度 Toil_in1:初始機(jī)油溫度值
[0012]k:采樣頻率(本發(fā)明中即為ECU軟件代碼的計(jì)算頻率)
[0013]Toil_max:最終機(jī)油溫度值 Tk:濾波時(shí)間常數(shù)
[0014]經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)機(jī)油溫度變化的觀察，機(jī)油溫度跟發(fā)動(dòng)機(jī)的起始水溫，進(jìn)氣溫度，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，負(fù)荷(即充氣效率)等關(guān)聯(lián)性很大，結(jié)合多年來(lái)在EMS(發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng))方面的策略開(kāi)發(fā)以及標(biāo)定經(jīng)驗(yàn)，從而設(shè)計(jì)出一種算法，經(jīng)過(guò)實(shí)車測(cè)試和標(biāo)定，可以準(zhǔn)確的計(jì)算出機(jī)油溫度。可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)控制精度的同時(shí)節(jié)省整車成本。
[0015]具體技術(shù)方案如下:
[0016]—種發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油溫度的控制計(jì)算方法，其特征在于包括初值計(jì)算步驟、終值計(jì)算步驟、濾波時(shí)間常數(shù)計(jì)算步驟和濾波功能實(shí)現(xiàn)步驟。
[0017]所述初值計(jì)算步驟為在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，測(cè)量水溫和進(jìn)氣溫度的差值，采集多組發(fā)動(dòng)機(jī)的停機(jī)時(shí)間和停機(jī)機(jī)油溫度數(shù)據(jù)，標(biāo)定起動(dòng)工況下的初始機(jī)油溫度。
[0018]所述終值計(jì)算為計(jì)算固定工況下機(jī)油溫度所能達(dá)到的最大值。
[0019]所述濾波時(shí)間常數(shù)計(jì)算步驟為對(duì)機(jī)油溫度變化率的計(jì)算。
[0020]所述濾波功能實(shí)現(xiàn)步驟為將前三個(gè)步驟的計(jì)算值帶入通過(guò)數(shù)學(xué)建模得到的實(shí)時(shí)機(jī)油溫度公式中計(jì)算實(shí)時(shí)機(jī)油溫度值的步驟。
[0021]以實(shí)際油溫變化規(guī)律為基礎(chǔ)，通過(guò)數(shù)學(xué)建模得到機(jī)油溫度控制算法模型。
[0022]在初值計(jì)算步驟中設(shè)定MAP表標(biāo)定溫度，根據(jù)標(biāo)定溫度在終值計(jì)算中通過(guò)輔助⑶R計(jì)算出修正系數(shù)。
[0023]在濾波實(shí)際常數(shù)計(jì)算步驟中采用T型濾波器對(duì)機(jī)油溫度從初值向終值變化進(jìn)行濾波。
[0024]建立以水溫和進(jìn)氣溫度為輸入變量的二維表作為時(shí)間常數(shù)T的主要標(biāo)定MAP，并增加發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷作為輸入的一維表進(jìn)行修正。
[0025]實(shí)時(shí)機(jī)油溫度的計(jì)算公式為Toil = Toil_ini+k* (Toil_max_Toil_ini)/Tk，其中Toil為實(shí)時(shí)機(jī)油溫度值，Toil_ini為機(jī)油初值溫度，Toil_max為機(jī)油溫度最大值，Tk為濾波時(shí)間常數(shù)，k為采樣頻率。
[0026]本發(fā)明在策略上主要分四個(gè)步驟來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)油溫度的計(jì)算模型:初值計(jì)算、終值計(jì)算、濾波時(shí)間計(jì)算和濾波功能實(shí)現(xiàn)。其具體設(shè)計(jì)思路如下:
[0027]—、初值計(jì)算(Toil_ini)
[0028]初值，顧名思義就是發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的初始機(jī)油溫度，在整個(gè)控制算法中，初值計(jì)算最為關(guān)鍵，如果起始值偏差較大，在整個(gè)駕駛循環(huán)中，機(jī)油溫度就很難算準(zhǔn)。在本發(fā)明中，采用如下方法計(jì)算初值:
[0029]1、如果發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，水溫，進(jìn)氣溫度趨于一致(兩者之差的絕對(duì)值小于一定閥值，該閥值可標(biāo)定)，那么即可表明該發(fā)動(dòng)機(jī)的停機(jī)時(shí)間足夠長(zhǎng)，機(jī)油溫度和水溫基本相等，則把水溫賦值給機(jī)油溫度；
[0030]2、如果發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，水溫，進(jìn)氣溫度之差超過(guò)設(shè)定的閥值，并且是水溫小于進(jìn)氣溫度，則表明該發(fā)動(dòng)機(jī)的停機(jī)時(shí)間也足夠長(zhǎng)，并且隨著環(huán)境溫度的上升，進(jìn)氣溫度升高較快，而水溫和機(jī)油溫度由于比熱容比空氣大的多，因此上升很慢，此時(shí)也可認(rèn)為水溫和機(jī)油溫度基本相等，同樣把水溫賦值給機(jī)油溫度；
[0031]3、如果發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，水溫，進(jìn)氣溫度之差超過(guò)設(shè)定的閥值，并且是水溫大于進(jìn)氣溫度，則表明該發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)間很短，此時(shí)的機(jī)油溫度不可預(yù)測(cè)性最大。此種情況下，我們?cè)O(shè)定一個(gè)MAP ( 二維查表)來(lái)標(biāo)定該時(shí)候的機(jī)油溫度，該MAP的輸入條件就是水溫和進(jìn)氣溫度。經(jīng)過(guò)實(shí)車測(cè)試，并且結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)的停機(jī)時(shí)間和停機(jī)機(jī)油溫度，采集多組數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，就可以標(biāo)定出該起動(dòng)工況下的初始機(jī)油溫度。
[0032]二、終值計(jì)算(Toin_max)
[0033]終值就是在固定工況下(固定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，負(fù)荷)機(jī)油溫度所能達(dá)到的最大值。在該算法中，終值的計(jì)算首先通過(guò)主MAP表計(jì)算主溫度值，然后經(jīng)過(guò)輔助CUR ( —維查表)計(jì)算出修正系數(shù)，步驟如下:
[0034]1、通過(guò)設(shè)定一個(gè)MAP (二維查表)來(lái)標(biāo)定不同工況下的機(jī)油溫度終值。該MAP的兩路輸入變量為轉(zhuǎn)速和負(fù)荷。在該MAP標(biāo)定的時(shí)候，設(shè)定固定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，負(fù)荷，讓發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，到最后穩(wěn)定下來(lái)的機(jī)油溫度則為該工況點(diǎn)的終值機(jī)油溫度，然后將該值填入MAP中對(duì)應(yīng)點(diǎn)。
[0035]2、由于進(jìn)氣溫度對(duì)機(jī)油溫度終值也會(huì)有影響，再