一种修正充气效率的方法和装置与流程

本发明涉及数据分析计算技术领域，尤其涉及一种修正充气效率的方法和装置。

背景技术：

实际应用中，汽车发动机的控制基于充气效率，充气效率又叫做充气充量系数，是指内燃机每个工作循环内，发动机气缸内实际吸入新鲜空气质量与进气道状态下充满气缸工作容积的理论空气质量比值。由于充气效率计算偏差会导致控制有关喷油、点火以及可变气门正时(英文：variablevalvetiming，简称：vvt)等参数发生偏差，即，控制后的参数不是预先设定的最优化的参数，进而不能实现发动机的油耗、排放、动力性能最优化，因此，准确计算充气效率是控制发动机的基础前提。

现有技术中，充气效率计算方法主要以流体力学的经验公式为基础，以脉谱图修正为辅助。对于同一机型的其他发动机，其充气效率的计算将直接用标定机标定完成的充气效率的计算。即，只要和标定机的控制参数一样，其所计算的充气效率也和标定机的一样。由于充气效率是单缸每循环流入缸内的新鲜空气质量与按进气状态计算得到的理论充气质量的比值，所以影响发动机气体流动的因素都将影响实际进气量，进而影响充气效率的计算。

发明人经过研究发现，进气流动阻力，进气温升，进排气相位角，排气流动阻力(影响排气门关闭时的温度及缸内压力)等都将影响到实际进气量，进而使得实际充气效率和利用标定机计算得到的充气效率出现偏差。现有计算充气效率的方式是假设所有同一机型发动机对应同一个标定机，其影响发动机气体流动的因素都是一致的，或者偏差很小可以忽略不计，从而同一运行条件下，计算得到的所有同一机型发动机的充气效率是一样的。但实际上，由于发动机是非常复杂的设备，各零部件的加工工艺及各零部件的安装时不可能完全精确，同一机型的不同发动机之间难免存在偏差，这就会导致同一机型的不同发动机间的实际进气量不同，同一机型的不同发动机的实际充气效率有所不同。因此，利用现有技术的方式计算得到的充气效率对于同一机型存在加工及安装偏差的不同发动机而言并不准确。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种修正充气效率的方法和装置,对同一机型不同发动机之间由于加工及安装带来的偏差进行修正，以得到同一机型不同发动机对应的更为准确的充气效率。

第一方面，本发明实施例提供了一种修正充气效率的方法，该方法包括：

获取相同运行工况参数下发动机的进气管压力和标定机的进气管压力，所述标定机是用于对所述发动机进行标定校准的发动机；

根据所述发动机的进气管压力和所述标定机的进气管压力，获得第一进气管压力差；

根据所述第一进气管压力差,确定目标修正项；

根据所述目标修正项和预设的充气效率计算公式，获得所述发动机修正后的充气效率，所述预设的充气效率计算公式是根据多个复杂经验公式推导得到的。

优选的，所述运行工况具体为特征工况，所述特征工况为所述发动机运行过程中出现频率高的运行工况；所述运行工况参数包括所述运行工况下发动机的转速、节气门开度、进气门正时和排气门正时。

优选的，所述根据所述第一进气管压力差,确定目标修正项，具体包括：

根据所述第一进气管压力差和对应所述第一进气管压力差的修正表，获得第二进气管压力差，所述修正表是根据两台有偏差的发动机实际运行时的测量数据预先设置好的；

将所述第二进气管压力差确定为所述目标修正项。

优选的，所述根据所述第一进气管压力差,确定目标修正项，具体包括：

根据所述第一进气管压力差和对应所述第一进气管压力差的修正表，获得第二进气管压力差，所述修正表是根据两台有偏差的发动机实际运行时的测量数据预先设置好的；

根据所述运行工况参数和对应所述运行工况参数的修正表集合中的修正表，获得修正系数，所述修正表集合中的修正表是根据两台有偏差的发动机实际运行时的测量数据预先设置好的；

根据所述第二进气管压力差和所述修正系数，获得第三进气管压力差；

将所述第三进气管压力差确定为所述目标修正项。

优选的，所述修正表集合包括对应转速与负荷的修正表、对应转速与进气门正时的修正表和对应转速与排气门正时的修正表一种或多种。

第二方面，本发明实施例提供了一种修正充气效率的装置，其特征在于，包括：

进气管压力获取单元，用于获取相同运行工况参数下发动机的进气管压力和标定机的进气管压力，所述标定机是用于对所述发动机进行标定校准的发动机；

第一进气管压力差获得单元，用于根据所述发动机的进气管压力和所述标定机的进气管压力，获得第一进气管压力差；

目标修正项确定单元，用于根据所述第一进气管压力差,确定目标修正项；

充气效率获得单元，用于根据所述目标修正项和预设的充气效率计算公式，获得所述发动机修正后的充气效率，所述预设的充气效率计算公式是根据多个复杂经验公式推导得到的。

优选的，所述运行工况具体为特征工况，所述特征工况为所述发动机运行过程中出现频率高的运行工况；所述运行工况参数包括所述运行工况下发动机的转速、节气门开度、进气门正时和排气门正时。

优选的，所述目标修正项确定单元具体包括第二进气管压力差获得子单元和目标修正项确定子单元；

所述第二进气管压力差获得子单元，用于根据所述第一进气管压力差和对应所述第一进气管压力差的修正表，获得第二进气管压力差，所述修正表是根据两台有偏差的发动机实际运行时的测量数据预先设置好的；

所述目标修正项确定子单元，用于将所述第二进气管压力差确定为所述目标修正项。

优选的，所述目标修正项确定单元具体包括第二进气管压力差获得子单元、修正系数获得子单元、第三进气管压力差获得子单元和目标修正项确定子单元；

所述第二进气管压力差获得子单元，用于根据所述第一进气管压力差和对应所述第一进气管压力差的修正表，获得第二进气管压力差，所述修正表是根据两台有偏差的发动机实际运行时的测量数据预先设置好的；

所述修正系数获得子单元，用于根据所述运行工况参数和对应所述运行工况参数的修正表集合中的修正表，获得修正系数，所述修正表集合中的修正表是根据两台有偏差的发动机实际运行时的测量数据预先设置好的；

所述第三进气管压力差获得子单元，用于根据所述第二进气管压力差和所述修正系数，获得第三进气管压力差；

所述目标修正项确定子单元，用于将所述第三进气管压力差确定为所述目标修正项。

优选的，所述修正表集合包括对应转速与负荷的修正表、对应转速与进气门正时的修正表和对应转速与排气门正时的修正表一种或多种。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

采用本发明实施例的技术方案，获取相同运行工况参数下发动机的进气管压力和标定机的进气管压力，所述标定机是用于对所述发动机进行标定校准的发动机；根据所述发动机的进气管压力和所述标定机的进气管压力，获得第一进气管压力差；根据所述第一进气管压力差,确定目标修正项；根据所述目标修正项和预设的充气效率计算公式，获得所述发动机修正后的充气效率，所述预设的充气效率计算公式是根据多个复杂经验公式推导得到的。由此可见，根据发动机和标定机的进气管压力之间的差值，可以得到一个修正项，通过将此修正项集成入原有的充气效率计算公式，可修正发动机间由于制造、加工、安装散差等带来的实际充气效率偏差，解决了与标定机存在散差的相同机型或相近机型发动机的实际充气效率和标定机计算的充气效率不一致的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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它的附图。

图1为本发明实施例中一种应用场景所涉及的系统框架示意图；

图2为本发明实施例提供的一种修正充气效率的方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的发动机气缸工作循环吸气时气体流动示意图；

图4为本发明实施例提供的一种修正充气效率的装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

发明人经过研究发现，现有计算充气效率的方式是假设所有同一机型发动机与对应同一个标定机，其影响发动机气体流动的因素都是一致的，或者偏差很小可以忽略不计，从而同一运行条件下，以流体力学的经验公式为主，以脉谱图为辅，计算标定机的充气效率，将计算得到充气效率作为同一机型的所有发动机的充气效率。但实际上，由于发动机是非常复杂的设备，各零部件的加工工艺及各零部件的安装时不可能完全精确，同一机型的不同发动机之间难免存在偏差，导致影响发动机气体流动的因素有偏差，例如，同一机型的不同发动机的进气流动阻力、进气温升、进排气相位角、排气流动阻力等不同，进而同一机型的不同发动机间的实际进气量不同，即，同一机型的不同发动机的实际充气效率是有所不同的。因此，利用现有技术的方式计算得到的充气效率对于同一机型的不同发动机而言并不准确。

也就是说，现有技术计算得到的充气效率存在偏差，该偏差会导致有关喷油、点火以及可变气门正时(英文：variablevalvetiming，简称：vvt)等参数的控制发生偏差，进而不能实现发动机的油耗、排放、动力性能最优化。例如，在发动机的某个运行工况下，发动机本来该上止点前5度点火，这时功率，油耗，燃烧稳定性等最好，但是由于充气效率偏差，发动机点火时刻变成了0度，这时各种性能都不好了。

为了解决这一问题，在本发明实施例中，获取相同运行工况参数下发动机的进气管压力和标定机的进气管压力，所述标定机是用于对所述发动机进行标定校准的发动机；根据所述发动机的进气管压力和所述标定机的进气管压力，获得第一进气管压力差；根据所述第一进气管压力差,确定目标修正项；根据所述目标修正项和预设的充气效率计算公式，获得所述发动机修正后的充气效率，所述预设的充气效率计算公式是根据多个复杂经验公式推导得到的。由此可见，根据发动机和标定机的进气管压力之间的差值，可以得到一个修正项，此修正项修正了标定机原有的充气效率计算公式，得到属于发动机的更为准确的充气效率，解决了相同工况下同一机型的不同发动机之间用标定机计算出的充气效率相同但实际不同的问题。

举例来说，本发明实施例的场景之一，可以是应用到如图1所示的场景中。该场景中包括传感器101、处理器102、控制器103。处理器102获取到了相同运行工况参数下通过传感器101获得的发动机的进气管压力，和预先存储的标定机的进气管压力，所述标定机是用于对所述发动机进行标定校准的发动机；处理器102根据所述发动机的进气管压力和所述标定机的进气管压力，获得第一进气管压力差；处理器102根据所述第一进气管压力差,确定目标修正项；处理器102根据所述目标修正项和预设的充气效率计算公式，获得所述发动机修正后的充气效率；处理器102将所述充气效率传递给控制器103，以便控制器103根据所述充气效率控制发动机有关喷油、点火以及可变气门正时等参数处于最优化，从而实现发动机的油耗、排放、动力性能最优化。

可以理解的是，在上述应用场景中，虽然将本发明实施方式的动作描述由处理器102执行。但是，本发明在执行主体方面不受限制，只要执行了本发明实施方式所公开的动作即可。

可以理解的是，上述场景仅是本发明实施例提供的一个场景示例，本发明实施例并不限于此场景。

下面结合附图，通过实施例来详细说明本发明实施例中计算充气效率的方法及装置的具体实现方式。

示例性方法

参见图2，示出了本发明实施例中一种修正充气效率的方法的流程示意图。在本实施例中，所述方法例如可以包括以下步骤：

步骤201：获取相同运行工况参数下发动机的进气管压力和标定机的进气管压力，所述标定机是用于对所述发动机进行标定校准的发动机。

需要说明的是，相同运行条件下，基于标定机计算得到的所有同一机型发动机的充气效率是一样的，然而发动机是非常复杂的设备，各零部件的加工工艺及各零部件的安装时不可能完全精确，同一机型的不同发动机之间难免存在偏差，导致影响发动机气体流动的因素有偏差，同一机型的不同发动机的实际充气效率是有所不同的。因此，为了得到同一机型不同发动机实际的充气效率，需要知道发动机与标定机之间存在有关气体流动的的偏差，进而修正基于标定机计算得到充气效率。

首先，可以得知气体流经节流阀体的微分方程如下所示：

其中，μ和a分别表示气门处流量系数及流通面积；pi，pⅱ分别表示节流阀体前及节流阀体后的压力；ρ1为节气门前空气密度，k为等熵指数(对于发动机通常取k＝1.4)，n为发动机转速。

如图3所示发动机气缸工作循环吸气时气体流动示意图，其中，1为节气门，2为进气门，3为排气门，4为活塞，5为汽缸，6为进气管，7为排气管。由上述公式可知，只要进气管压力pⅱ<pi*0.528对于某个固定的流通面积(节气门开度)，不管pⅱ如何变化，从节气门流入进气歧管的气体流量min不变，在某个特定的发动机转速下，活塞下行产生的吸力即气缸内压力pcyl不变。例如，节气门前压力pi＝1013kpa，进气管压力pⅱ<pi*0.528＝535kpa,固定的流通面积下min不变，特定的发动机转速下pcyl不变。在进气管压力pⅱ与气缸内压力pcyl的压力差的作用下，气体流出进气管流入气缸内，流量记为mout。当min与mout达到动态平衡时，发动机稳定运行，此时，不同发动机间的进气管压力pⅱ之差代表不同发动机之间进气阻力差。

根据上述分析，得到的结论为：发动机进气管压力pⅱ越高表示该发动机需要更高的进气管压力pⅱ与气缸内压力pcyl的压力差才能和其他发动机相同，也就是说，发动机进气管压力pⅱ越高，气体经过进气管流入气缸内的阻力更高。基于该结论，可通过获取不同发动机和标定机之间的进气管压力差，来确定发动机和标定机之间进气阻力差异的情况。

需要说明的是，发动机的运行工况有很多，可以着重注意平时开车时经常用到的运行工况，即，发动机经常运转到的运行工况，将这些运行工况设定为特征工况，将标定机的该特征工况参数预先存储起来，以便于当发动机运行到该特征工况时，也就是说，当发动机的特征工况参数与预先存储的标定机的特征工况参数相同时，可以进行本发明实施例的方案。因此，在本实施例中，所述运行工况具体为特征工况，所述特征工况为所述发动机运行过程中出现频率高的运行工况；所述运行工况参数包括所述运行工况下发动机的转速、节气门开度、进气门正时和排气门正时。例如，所述特征工况可以是转速为2000rpm，节气门开度为10，进排气门正时均为0的小负荷市区工况或者转速为750rpm，节气门开度为10，进气门正时为20，排气门正时为-15的怠速工况等。

步骤202：根据所述发动机的进气管压力和所述标定机的进气管压力，获得第一进气管压力差。

需要说明的是，步骤202是计算得到了发动机与标定机之间的进气管压力之差，该压力差可以直接作为下面步骤203中的目标修正项，直接修正基于标定机计算得到的充气效率。

步骤203：根据所述第一进气管压力差,确定目标修正项。

需要说明的是，工况参数对上述第一进气管压力差也会产生一定的影响，因此，还可以基于工况参数修正第一进气管压力差，以更简便的方法得到更为精确的目标修正项，进而基于目标修正项得到的充气效率更接近发动机的实际充气效率。一般基于工况参数修正第一进气管压力差，确定目标修正项可以有以下两种实现方式：

第一种是根据发动机实际运行时的测量数据发现，对于同一台发动机，不同节气门开度，根据所述发动机的进气管压力和所述标定机的进气管压力获得的第一进气管压力差也不同，为使后续充气效率计算方便，我们将获得的第一进气管压力差映射成某一特定值，将此特定值作为目标修正项代入充气效率计算公式。具体地，步骤201例如可以包括：根据所述第一进气管压力差和对应所述第一进气管压力差的修正表，获得第二进气管压力差，所述修正表是根据两台有偏差的发动机实际运行时的测量数据预先设置好的；将所述第二进气管压力差确定为所述目标修正项。

例如，在转速为2000rpm、进排气门正时均等于10相同运行工况下，节气门开度为10时，获得的第一进气管压力差为50hpa；节气门开度为20获得的第一进气管压力差为30hpa，为保证全局精度，查对应所述第一进气管压力差的修正表，获得对应第一进气管压力差的第二进气管压力差35hpa，将所述第二进气管压力差35hpa确定为所述目标修正项，代入充气效率计算公式，计算充气效率。

第二种是，发动机在不同转速负荷，不同进排气门正时下，对进气管压力差，即进气阻力差异的敏感性不同，因此，还可以根据运行工况对应的转速、负荷、进排气门正时等参数继续修正第二进气管压力差，其中，负荷可以是油门开度等参数。具体地，步骤201例如可以包括：根据所述第一进气管压力差和对应所述第一进气管压力差的修正表，获得第二进气管压力差，所述修正表是根据两台有偏差的发动机实际运行时的测量数据预先设置好的；根据所述运行工况参数和对应所述运行工况参数的修正表集合中的修正表，获得修正系数，所述修正表集合中的修正表是根据两台有偏差的发动机实际运行时的测量数据预先设置好的；根据所述第二进气管压力差和所述修正系数，获得第三进气管压力差；将所述第三进气管压力差确定为所述目标修正项。

需要说明的是，在实际应用中，既可以选择根据转速与负荷和对应转速与负荷的修正表的方式，获得修正系数来修正第二进气管压力差，也可以选择根据转速与进气门正时和对应转速与进气门正时的修正表的方式，获得修正系数来修正第二进气管压力差；还可以选择根据转速与排气门正时和对应转速与排气门正时的修正表的方式，获得修正系数来修正第二进气管压力差；当然还可以根据上述三种方式中的任意两种或者三种方式获得修正系数来修正第二进气管压力差。因此，在本实施例中，所述修正表集合包括对应转速与负荷的修正表、对应转速与进气门正时的修正表和对应转速与排气门正时的修正表一种或多种。

例如，根据转速与负荷和对应转速与负荷的修正表，获得系数a；根据转速与进气门正时和对应转速与进气门正时的修正表，获得系数b；根据转速与排气门正时和对应转速与排气门正时的修正表，获得系数c；根据a、b、c计算得到修正系数＝a*b*c。

步骤204：根据所述目标修正项和预设的充气效率计算公式，获得所述发动机修正后的充气效率，所述预设的充气效率计算公式是根据多个复杂经验公式推导得到的。

需要说明的是，根据多个复杂经验公式推导得到的预设的充气效率计算公式可以是：

φc＝k×(pⅱ-pegr+m)；

其中，фc是充气效率；pⅱ是标定机进气歧管压力；m是目标修正项；k和pegr均是由一系列复杂经验公式计算而来的。具体地，根据多个复杂经验公式推导得到预设的充气效率计算公式的过程如下：

由充气效率的定义:

其中m1为内燃机每个工作循环内发动机气缸内实际吸入的新鲜空气质量；msh为内燃机每个工作循环内进气道状态下充满气缸工作容积的理论空气质量；

进气门关闭时，缸内气体总质量为ma,由每循环吸入气缸的新鲜充量m1和上一循环缸内残余废气质量megr’两部分组成，其压力为：pa等于pⅱ。所以：

ms＝m1+megr’

由理想气体的状态方程可知：

因此：

由于pa＝pⅱ，所以上公式可间化为以下形式。

φc＝k×(pⅱ-pegr+m)

通过本实施例提供的各种实施方式，获取相同运行工况参数下发动机的进气管压力和标定机的进气管压力，所述标定机是用于对所述发动机进行标定校准的发动机；根据所述发动机的进气管压力和所述标定机的进气管压力，获得第一进气管压力差；根据所述第一进气管压力差,确定目标修正项；根据所述目标修正项和预设的充气效率计算公式，获得所述发动机修正后的充气效率，所述预设的充气效率计算公式是根据多个复杂经验公式推导得到的。由此可见，根据发动机和标定机的进气管压力之间的差值，可以得到一个修正项，此修正项修正了标定机原有的充气效率计算公式，得到属于发动机的更为准确的充气效率，解决了相同工况下同一机型的不同发动机之间用标定机计算出的充气效率相同但实际不同的问题。

示例性设备

参见图4，示出了本发明实施例中一种修正充气效率的装置的结构示意图。在本实施例中，所述装置例如具体可以包括：

进气管压力获取单元401，用于获取相同运行工况参数下发动机的进气管压力和标定机的进气管压力，所述标定机是用于对所述发动机进行标定校准的发动机；

第一进气管压力差获得单元402，用于根据所述发动机的进气管压力和所述标定机的进气管压力，获得第一进气管压力差；

目标修正项确定单元403，用于根据所述第一进气管压力差,确定目标修正项；

充气效率获得单元404，用于根据所述目标修正项和预设的充气效率计算公式，获得所述发动机修正后的充气效率。

可选的，所述运行工况具体为特征工况，所述特征工况为所述发动机运行过程中出现频率高的运行工况；所述运行工况参数包括所述运行工况下发动机的转速、节气门开度、进气门正时和排气门正时。

可选的，所述目标修正项确定单元403具体包括第二进气管压力差获得子单元和目标修正项确定子单元；

所述第二进气管压力差获得子单元，用于根据所述第一进气管压力差和对应所述第一进气管压力差的修正表，获得第二进气管压力差，所述修正表是根据两台有偏差的发动机实际运行时的测量数据预先设置好的；

所述目标修正项确定子单元，用于将所述第二进气管压力差确定为所述目标修正项。

可选的，所述目标修正项确定单元403具体包括第二进气管压力差获得子单元、修正系数获得子单元、第三进气管压力差获得子单元和目标修正项确定子单元；

所述第二进气管压力差获得子单元，用于根据所述第一进气管压力差和对应所述第一进气管压力差的修正表，获得第二进气管压力差，所述修正表是根据两台有偏差的发动机实际运行时的测量数据预先设置好的；

所述修正系数获得子单元，用于根据所述运行工况参数和对应所述运行工况参数的修正表集合中的修正表，获得修正系数，所述修正表集合中的修正表是根据两台有偏差的发动机实际运行时的测量数据预先设置好的；

所述第三进气管压力差获得子单元，用于根据所述第二进气管压力差和所述修正系数，获得第三进气管压力差；

所述目标修正项确定子单元，用于将所述第三进气管压力差确定为所述目标修正项。

可选的，所述修正表集合包括对应转速与负荷的修正表、对应转速与进气门正时的修正表和对应转速与排气门正时的修正表一种或多种。

通过本实施例提供的各种实施方式，获取相同运行工况参数下发动机的进气管压力和标定机的进气管压力，所述标定机是用于对所述发动机进行标定校准的发动机；根据所述发动机的进气管压力和所述标定机的进气管压力，获得第一进气管压力差；根据所述第一进气管压力差,确定目标修正项；根据所述目标修正项和预设的充气效率计算公式，获得所述发动机修正后的充气效率，所述预设的充气效率计算公式是根据多个复杂经验公式推导得到的。由此可见，根据发动机和标定机的进气管压力之间的差值，可以得到一个修正项，此修正项修正了标定机原有的充气效率计算公式，得到属于发动机的更为准确的充气效率，解决了相同工况下同一机型的不同发动机之间用标定机计算出的充气效率相同但实际不同的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的同一要素。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。