本发明属于发动机电子控制领域，特别涉及一种基于气缸内压力的发动机瞬时转矩估计方法。
背景技术：
现代的电控发动机采用基于转矩的估计方式，即将司机的油门踏板位置和车速解读为整车的转矩需求，再根据转矩需求和车速确定其他的控制参数，比如循环喷油量和喷油正时等等。油门踏板位置、车速和转矩需求的关系通过查表得到。在传统电控系统中，通过查表得到的转矩需求为平均转矩，在实际操作中驾驶员根据行车环境对平均转矩进行修正得到实际转矩需求。
在混合动力动力系统中，电机能够实现发动机的快速起动，因此发动机的怠速工况被取消。然而，发动机频繁起、停会伴随发动机转矩的剧烈波动，对驾驶的舒适性造成威胁。另外，小负荷下发动机的转矩波动同样会威胁驾驶的舒适性。解决这个问题的关键在于发动机瞬时转矩的估计。电控发动机高频控制问题，例如循环内的燃烧控制，需要发动机的瞬时转矩作为反馈信号。在混合动力系统中，电机可以通过更快速的响应速度来削减发动机的转矩波动，以提升驾驶过程的舒适性。现有的发动机瞬时转矩的估计方法主要基于发动机的曲轴动力学模型进行，即通过发动机的实时转速，结合曲轴模型，观测作用在曲轴上的转矩。这种方法难以实现对发动机瞬时转矩准确的估计，因为发动机运行过程中包含诸多非线性因素。如果考虑这些因素，会让模型复杂，难以实现在线应用。
技术实现要素：
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种基于气缸内压力的发动机瞬时转矩估计方法。本发明操作简单，能快速实现发动机瞬时转矩估计，提升驾驶的舒适性，并可以应用于多缸发动机
本发明提出一种基于气缸内压力的发动机瞬时转矩估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)选取任意型号和缸数的发动机，对发动机的每一个缸安装缸压传感器，在曲轴输出端安装转矩传感器；
2)扫描发动机的工况点，待发动机稳定运行后，通过曲轴位置传感器采集曲轴信号，通过缸压传感器采集发动机各个缸的缸内压力作为缸压信号，通过转矩传感器同步采集发动机实时转矩；其中，曲轴信号包括：曲轴位置、曲轴转速和曲轴角加速度；
3)利用步骤2)的结果，将曲轴信号和各个缸的缸压信号作为输入，将发动机实时转矩作为输出，建立发动机瞬时转矩估计模型；
4)发动机工作时，曲轴位置传感器实时采集发动机工作的曲轴信号，每个缸压传感器实时采集发动机对应缸的缸压信号，将曲轴信号和各个缸的缸压信号输入步骤3)建立的模型中，模型输出发动机瞬时转矩的估计结果。
本发明的特点及有益效果在于：
1)本发明操作简单，不需要建立复杂的模型或算法，能快速实现发动机瞬时转矩估计，提升驾驶的舒适性。
2)本发明容易扩展到多缸发动机。
3)发动机曲轴位置传感器为电控发动机的标准配置，除了发动机缸压传感器之外，不需要额外的传感器。
具体实施方式
本发明提出一种基于气缸内压力的发动机瞬时转矩估计方法，下面结合具体实施例进一步详细说明如下。
本发明提出一种基于气缸内压力的发动机瞬时转矩估计方法，包括以下步骤：
1)选取任意型号和缸数的发动机，对发动机的每一个缸安装缸压传感器，缸压传感器可采用侵入式的压电或者压阻式传感器，本发明对发动机和缸压传感器型号无特殊要求，本实施例发动机型号为sqr481a，缸压传感器型号为beru公司的压阻式缸压传感器pressuresensorglow-plug(psg)。在曲轴输出端安装转矩传感器(可采用任意型号，本实施例型号为轻客公司的tq-2)；现在的电控发动机均安装曲轴位置传感器，不需要额外安装。
2)扫描发动机的工况点，待发动机稳定运行后(冷却水温度稳定在70～80度，并且不再上升)，通过发动机自带的曲轴位置传感器采集曲轴信号，通过缸压传感器采集发动机各个缸的缸内压力作为缸压信号，通过安装在曲轴输出端的转矩传感器同步采集发动机实时转矩。其中，曲轴信号包括：曲轴位置、曲轴转速和曲轴角加速度。测量过程应保证采集完整工作循环(发动机经历进气、压缩、做功和排气，曲轴旋转720度)的转矩数据。实验工况点要覆盖发动机的万有特性图。
3)利用步骤2)的结果，通过ascomo、matlab或专业的发动机标定建模软件，将曲轴信号和各个缸的缸压信号作为输入，将发动机实时转矩(瞬时转矩)作为输出，建立发动机瞬时转矩估计模型。建模过程可采用统计式机器学习算法、神经网络算法或线性/样条插值。
4)发动机工作时，发动机自带的曲轴位置传感器实时采集发动机工作的曲轴信号，每个缸压传感器实时采集发动机对应缸的缸压信号，将曲轴信号和各个缸的缸压信号输入步骤3)建立的模型中，模型输出发动机瞬时转矩的估计结果。
如果是多缸发动机，则缸压信号有多路，和缸数相同，曲轴信号只有一路，将每个缸的缸压信号及曲轴信号输入模型，得到的转矩估计结果为发动机总转矩估计结果。
上述实施方式仅用于说明发动机瞬时转矩估计的方法和步骤，其中各个部件的结构、型号、连接方式和制作工艺都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的同等变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。