发动机指示扭矩估算方法及发动机指示扭矩计算电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及发动机技术，特别涉及一种发动机指示扭矩(燃烧指示）估算方法及发 动机指示扭矩计算电路。
【背景技术】
[0002] 发动机指示扭矩实时估算对于传统发动机动力总成的闭环控制、发动机的在线诊 断等方面具有非常重要的意义。目前国内外就发动机指示扭矩的在线估计已经提出了多种 算法，主要有缸压估计法和曲轴转速波动估计法。但采用这两种算法都有其局限性：采用 缸压估计法，由于气缸压力传感器成本高，耐用性差，且受发动机安装空间的限制，难于直 接将气缸传感器安装在发动机上来执行控制或诊断任务；采用曲轴转速波动估计法，利用 曲轴位置估计气缸压力以及指示扭矩，所用曲轴位置传感器价廉，安装简单，且稳定性好， 但在发动机工作中，瞬时转速存在有规律的波动，又面临模型复杂，考虑到发动机控制单元 (ECU)的运算能力，不适合做在线的实时估算，并且会带来瞬态误差。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是，能够实时、精确地估算发动机的指示扭矩。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供的发动机指示扭矩估算方法，包括以下步骤：
[0005] -.根据曲轴位置传感器的信号，计算发动机的瞬时转速；
[0006] 二.根据曲轴位置传感器的信号，采集曲轴位置传感器每齿的时间片，记录做功 过程内的时间片共η个，以m个时间片作为一个存储数据，存储一个长度为f的时间片数 组，f=n/m ;
[0007] 三.利用当前存储的时间片数组，计算当前的转速加速度具体的算法如下：
[0008] Θ = (CO * r[f- l]x_! + C'l *7'[0] + Cl *7'[1] + C3 * ?\2] +...... + C:/ *Γ[/ - I]) *6 *Ctrans
[0009] 其中，0为发动机的当前瞬时转速，沒为当前的转速加速度，Ttf-lU为上一个做 功过程的时间片数组的最后一个元素，T[i]为当前做功过程的时间片数组的第i个元素， Ci为第i个拟合系数，i为大于等于0小于等于f_l的整数，Ctrans为单位转换常数； [0010] 四.根据当前发动机的喷油量Q、当前的转速加速度6、发动机的当前瞬时转速6 计算输出发动机指示扭矩Tlnd:
[0011] T Ind = f (Q ) * Cm * θ' 2 * θ + k (θ'),
[0012] f (Q)为以当前发动机的喷油量Q为变量的负荷因子函数，1<(的为以发动机的当前 瞬时转速P为变量的转速因子函数，Cm为系数。
[0013] 较佳的，步骤二中，曲轴位置传感器采用58齿加2缺齿的曲轴位置信号盘，采集四 冲程发动机的曲轴位置信号，做功过程内的时间片共30个，每5个齿的时间片作为一个存 储数据τ，存储一个长度为6的时间片数组；
[0014] 步骤三中，利用当前存储的时间片数组，计算当前的转速加速度沒，具体的算法如 下：
[0015] & = (r ο * η 51+ ()卜.（'2 * 7'| 1 卜..r 3 * 7.| 21 + (.4 * η 31 + r 5 * η 4 卜 ? '6 *
[0016] 为解决上述技术问题，本发明提供的发动机指示扭矩计算电路，包括转速加速度 计算模块、取小模块、负荷因子计算模块、转速因子计算模块、第一乘法器、第二乘法器、第 三乘法器、第四乘法器、加法器、第一上下限限制单元、第二上下限限制单元、第三上下限限 制单元；
[0017] 所述取小模块,输出两个输入中较小的值；
[0018] 所述第一上下限限制单元、第二上下限限制单元、第三上下限限制单元，当输入小 于下限时输出下限值，大于上限时输出上限值，在上下限之间时则输出输入值；
[0019] 所述第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、第四乘法器，将各输入端的输入值相 乘后的结果输出；
[0020] 所述加法器，将各输入端的输入值相加后的结果输出；
[0021] 所述负荷因子计算模块，用于根据当前发动机的喷油量，通过标定的喷油量/负 荷曲线，计算当前发动机负荷，输出到所述第四乘法器的第二输入端；
[0022] 所述转速因子计算模块，用于根据发动机的当前瞬时转速，通过标定的转速/扭 矩曲线，计算输出当前发动机基础扭矩，输出到所述加法器的第二输入端；
[0023] 所述转速加速度计算模块，用于利用当前存储的时间片数组，计算当前的转速加 速度，输出到第一乘法器的第一输入端，当前的转速加速度具体的算法为：
[0024] Θ = (CtO * r[f- l]x ! + Cl * 7 [0] + Cl * 7 [1] + (：3 * T[2] +...... + (.:/'* Γ[/ - 1]) * 0 Ctrans
[0025] 其中，沒为当前的转速加速度，0为发动机的当前瞬时转速，Ttf-lU为上一个做 功过程的时间片数组的最后一个元素，T[i]为当前做功过程的时间片数组的第i个元素， Ci为第i个拟合系数，i为大于等于0小于等于f_l的整数，Ctrans为单位转换常数；
[0026] 所述取小模块，第一输入端输入发动机的当前瞬时转速，第二输入端输入设定转 速，输出接所述第一乘法器的第二输入端以及第二乘法器的第二输入端；
[0027] 所述第一乘法器，输出端接所述第一上下限限制单元的输入端；
[0028] 所述第一上下限限制单元，输出端接第二乘法器的第一输入端；
[0029] 所述第二乘法器，输出端接所述第二上下限限制单元的输入端；
[0030] 所述第二上下限限制单元，输出端接第三乘法器的第一输入端；
[0031] 所述第三乘法器，第二输入端输入一系数，输出端接第四乘法器的第一输入端；
[0032] 所述第四乘法器，输出端接所述加法器的第一输入端；
[0033] 所述加法器，输出端接所述第三上下限限制单元的输入端；
[0034] 所述第三上下限限制单元，输出端用于输出发动机指示扭矩。
[0035] 本发明的发动机指示扭矩估算方法及发动机指示扭矩计算电路，利用曲轴位置传 感器，基于齿时间片，引入转速加速度概念，计算输出发动机指示扭矩(燃烧指示)，实施电 路结构简单，能够实时、精确地估算发动机的指示扭矩，实时反应当前循环的燃烧情况，为 下一步的修正提供良好的依据，可以应用于发动机的闭环控制及在线诊断。
【附图说明】
[0036] 为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的 介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人 员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037] 图1是本发明的发动机指示扭矩估算方法一实施例示意图；
[0038] 图2是本发明的发动机指示扭矩估算方法一实施例时间片的采集、记录及运算时 刻示意图；
[0039] 图3是本发明的发动机指示扭矩计算电路一实施例电路图。
【具体实施方式】
[0040] 下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的 实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普 通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下