CN104564385A - 一种用于进气道喷射式汽油机的瞬态燃油控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种简单有效的、面向实际应用的瞬态燃油控制方法，可分为短油膜控制、长油膜控制和燃油衰减控制三部分。短油膜控制用于快速补偿歧管内壁上蒸发的油膜，长油膜控制用于配合短油膜防止车辆抖动，瞬态燃油衰减控制对长、短油膜控制的衰减均有控制，是排放标定的重要内容。本发明全面考虑各个对油量和气量有影响的关键参数，在理论上与油膜蒸发理论一致，即理论上使缸内混合气为理论空燃比；在实际效果上可以快速提升发动机转速及车速，满足瞬时动力需求。

Description

一种用于进气道喷射式汽油机的瞬态燃油控制方法

技术领域

本发明涉及汽车燃油控制领域，具体地说，特别涉及到一种用于进气道喷射式汽油机的瞬态燃油控制方法。 

背景技术

对于进气道喷射式汽油机，燃油被喷射在进气门的背面，利用进气门传导出的燃烧热量对油膜进行加热，加快燃油蒸发，获得良好的雾化效果。此种喷射方式的发动机必然存在“湿壁效应”，即喷射出的燃油只有一部分进入气缸参与燃烧，另一部分则沉积在进气道内壁形成油膜。 

节气门控制发动机进气量，在发动机加速时，节气门突然打开，进气管压力突然增加，燃油蒸发变慢，进气道内壁沉积燃油增多，导致实际进入气缸燃油偏少，使混合气变稀，为了补偿空燃比，需要瞬间增加喷油量；减速时情况与加速刚好相反，减速时节气门突然关闭，由于发动机本身存在惯量，发动机转速并不会急速下降，进气管的压力急剧降低，加速了进气管内壁油膜蒸发，瞬间进入气缸内的燃油偏多，混合气瞬间偏浓，此时则需要减小喷油量。 

为了对应燃油湿壁效应，现已有较为完善的油膜蒸发与油膜补偿(即瞬态燃油控制)理论方法，使得实际进入气缸的燃油和空气可以完全燃烧，达到理论空燃比。目前对瞬态燃油的控制的现有技术包括如下几个方面： 

1)单独根据节气门开度补偿油量； 

2)根据节气门开度与节气门开度变化率建立一阶滤波方程，以数学方法计算燃油补偿量； 

3)根据氧传感器反馈信号，采用滑模算法控制喷油量； 

4)基于非线性带可变时间延迟的Takagi–Sugeno模型控制空燃比； 

5)根据节气门开度，使用前馈前馈算法预测压力变化，控制空燃比。 

6)根据氧传感器反馈信号，采用模糊神经网络控制喷油量，达到控制空燃比的目的。 

上述的方法的缺陷在于：有些考虑参数不够全面，有些采用了复杂的数学算法。但若要进入实际应用阶段，一些必须的因素未加考虑。 

这些影响因素包括： 

进气压力传感器测得的压力与进气门附近的压力在现实中并不一致，必然存在死区时间，不能完全反应真实的压力； 

瞬态工况下，进气压力传感器无法准确测得真实压力； 

发动机控制器都是以单片机的微处理器为主芯片，单片机负责程序执行和数学运算。由于单片机计算能力及内存有限，发动机控制策略中有些参数需在极短的时间内捕捉，若采用复杂的数学算法，对单片机内存及运算速度都有较高的要，实时性差，内存资源消耗过大。 

燃油湿壁效应不可避免，必须对瞬态工况进行燃油补偿。考虑到单片机计算能力和内存限制，需开发一种简单有效的方法对瞬态工况进行燃油补偿。 

发明内容

本发明实际需要解决的技术问题是：提供一种简单有效的、面向实际应用的瞬态燃油控制方法，全面考虑各个对油量和气量有影响的关键参数，在理论上与油膜蒸发理论一致，即理论上使缸内混合气为理论空燃比；在实际效果上可以快速提升发动机转速及车速，满足瞬时动力需求。 

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现： 

一种用于进气道喷射式汽油机的瞬态燃油控制方法，包括如下步骤： 

1)建立包含油路模型和气路模型的空燃比模型，所述油路模型进一步包含稳态燃油模型和瞬态燃油模型； 

2)数据采集，包含空气补偿控制和燃油补偿控制； 

3)空气补偿控制根据气路模型算出空气补偿量进行空气补偿；燃油控制，包含稳态燃油控制和瞬态燃油控制； 

4)稳态燃油控制，则根据理想气体方程计算出理想油量，然后将理想油量经过充气效率修正，得出进入油缸中的实际油量； 

瞬态燃油控制是在瞬态工况下对稳态燃油进行的一种补偿控制，其特征在于：所述瞬态燃油模型包括长油膜控制、短油膜控制和瞬态燃油衰减控制，若判断结果为需进行瞬态燃油控制，进一步判断进行触发长油膜控制或短油膜控制，然后计算出长油膜控制或短油膜控制的瞬态燃油基本补偿量的初始值进行补偿，补充过程中瞬态燃油基本补偿量的实时值由瞬态燃油衰减控制逐步衰减； 

5)最后将空气补偿控制和燃油补偿的补偿量通过空燃比模型验证输出。 

进一步的，所述短油膜控制在进行触发判断前，需计算预测压力、预测压力滤波系数、节气门变化率触发门限、节气门变化量和短油膜基本量； 

所述预测压力根据公式(1)计算出： 

$\mathrm{predict}\_\mathrm{short}\_\mathrm{MAP}=\left\{\begin{array}{cc}\min (\mathrm{predict}\_\mathrm{MAP}+k_{\mathrm{dTPS}}\&times;\mathrm{dTPS},P_a)& \mathrm{dTPS}>0\\ \max (\mathrm{predict}\_\mathrm{MAP}-k_{\mathrm{dTPS}}\&times;\mathrm{dTPS},0)& \mathrm{dTPS}<0\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，predict_short_MAP为预测压力，predict_MAP为台架试验预测压力值，P_a为大气压力，dTPS为节气门开度变化率，k_dTPS为节气门开度变化率增益系数。 

进一步的，所述短油膜控制的触发条件为：预测压力滤波值与台架试验预测压力值差值大于标定的进气压力变化限值或者节气门开度变化率达到短油膜节气门开度变化率触发限值。 

进一步的，所述长油膜控制的触发方式包括单独触发或跟随短油膜控制触发；当其为第二种方式时，则进入长油膜控制时需首先清除短油膜标志，确保第二次进入的时候是通过长油膜计时器进入的，再进行查表确定长油膜控制周期。 

进一步的，所述瞬态燃油衰减控制包括正向短油膜控制STFPos、负向短油膜控制STFNeg、正向长油膜控制LTFPos和负向长油膜控制LTFNeg。 

与现有技术相比，本发明的有益效果如下： 

全面考虑各个对油量和气量有影响的关键参数，在理论上与油膜蒸发理论一致，即理论上使缸内混合气为理论空燃比；在实际效果上可以快速提升发动机转速及车速，满足瞬时动力需求。 

附图说明

图1为本发明所述的空燃比模型示意图。 

图2为本发明所述的短油膜控制示意图。 

图3为本发明所述的长油膜控制示意图。 

图4为本发明所述的瞬态燃油衰减控制示意图。 

图5为本发明所述的油路计算模型示意图。 

图6为本发明所述的正向短油膜控制示意图。 

图7为本发明所述的负向短油膜控制示意图。 

图8为本发明所述的与油路有关的关键参数的示意图。 

图9为本发明所述的与稳态燃油有关的仿真参数的示意图。 

图10为本发明所述的与瞬态燃油有关的模型参数的示意图。 

图11为本发明所述的短油膜控制相关参数的示意图。 

图12为本发明所述的长油膜控制相关参数的示意图。 

图13为本发明所述的试验与仿真的脉宽对比示意图。 

图14为本发明所述的空气质量流量、燃油质量流量、空燃比曲线图。 

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。 

本发明所述的瞬态燃油控制方法，可归纳为短油膜控制和长油膜控制两类。其中，短油膜用于补偿由于节气门突变造成的瞬时大量的油膜损失，长油膜则 补偿由于进气压力增加导致的油膜损失。长油膜持续时间较长，其衰减为零的过程即为油膜达到蒸发-沉积平衡的过程。 

图1为空燃比模型示意图，其大致可分为数据采集、数据处理、气路、油路和空燃比计算等五部分。采集的原始数据类型有模拟信号、数字信号、电阻量和中断事件。它们必须经过合理规则的处理才能为后续模块所用，如消除噪声、限值、类型转换等。空燃比模型中以气路和油路为主要部分。气路控制即对节气门的控制，其包含宏观开度(油门踏板对应部分)和微观开度(步进电机功能对应部分)。 

空气量计算由进气压力(MAP)、发动机转速(n_e)和节气门开度(TPS)算出。油路包含稳态和瞬态两类燃油控制。稳态燃油计算基于理想气体状态方程。理想油量需经过充气效率修正，代表了实际进入气缸的油量。考虑到暖机需求及大负荷时催化器保护需求，稳态燃油存在暖机和大负荷工况两种修正。瞬态燃油的出现与发动机状态有关，其作为稳态燃油的补充。短油膜和长油膜补偿遵循相同的控制流程：首先检测是否满足触发条件。若满足，计算出短油膜(或长油膜)的初始值，此初始值进入瞬态燃油衰减模型。瞬态燃油逐步衰减。衰减速率由正向或负向短油膜(或长油膜)各自对应的衰减系数控制。空燃比计算依靠空气质量流量和油量质量流量算得。 

图5为油路计算模型示意图，其实质展示了发动机控制器将传感器的信息经过计算，得出喷油量(即脉宽和质量流量)。油路模型由稳态燃油及瞬态燃油两大部分组成。 

其中，稳态燃油为稳态燃油为开环控制。油量计算依据速度密度法计算得出，相关的传感器信息包括发动机转速(n_e)、进气压力(MAP)、进气温度(IAT)及其它附属信息(气缸工作容积V_h、充气效率η_VE、理想气体常数R)等。进气管内的气体密度可表示为： 

ρ_in＝P/(R·IAT)   (2) 

由于气门叠开的原因，气体密度有所变化，可表示为： 

ρ_c＝η_VE/ρ_in   (3) 

则循环气量为： 

Δm_q＝ρ_cV_h＝η_VEρ_inV_h＝η_VEV_h·MAP/(R·IAT)＝Cη_VE·MAP/IAT   (4) 

V_h为气缸工作容积，V_h/R可整合为一个常数。则循环油量可表示为： 

Δm_f＝A_FΔm_a   (5) 

根据理想气体状态方程，且考虑到实际情况，引入进气温度对油量的影响，并将其与气体常数合并。则理想单缸循环气量可表示为： 

m_cyc＝η_IAT×MAP×V_h/IAT   (6) 

将(6)结合充气效率，实际进入气缸的循环气量为： 

m_cyc＝m_cyc×η_VE   (7) 

油量计算被简化为与发动机转速(n_e)和进气压力(MAP)有关的函数。我们将其简化为一个标定参数，成为充气效率(η_VE)，其由发动机台架标定试验获得。根据空燃比的定义，循环油量为m_cyc/14.7。 

联合(6)和(7)，基本喷油脉宽为： 

fuel_base＝m_fuel/q＝m_cyc/(14.7×q)＝η_IAT×η_VE×MAP×V_h/(14.7×q×IAT)   (8) 

稳态燃油依据(9)式计算： 

fuel_run＝fuel_base×(1+k_warmup)×k_WOT+fuel_VBatt+fuel_trans   (9) 

当发动机工作在运行工况，瞬态燃油在满足特定条件时出现。按照湿壁效应原理及对整车动力性的影响，瞬态燃油控制可分为短油膜控制、长油膜控制及衰减控制三部分。 

参见图2，短油膜受预测压力和节气门变化率影响。当节气门突然打开，由 于气流的滞后性，目标工况点的进气压力无法准确获得，只能通过预测得出。预测压力按照(1)算得： 

$\mathrm{pred}\_\mathrm{MAP}=\left\{\begin{array}{cc}\min (\mathrm{predict}\_\mathrm{MAP}+k_{\mathrm{dTPS}}\&times;\mathrm{dTPS},P_a)& \mathrm{dTPS}>0\\ \max (\mathrm{predict}\_\mathrm{MAP}-k_{\mathrm{dTPS}}\&times;\mathrm{dTPS},0)& \mathrm{dTPS}<0\end{array}\right.---\left(1\right)$

$\mathrm{dTPS}=\frac{\mathrm{TPS}-{\mathrm{TPS}}_{\mathrm{prev}}}{{\mathrm{\&Delta;t}}_{\mathrm{FTF}}}$

predict_MAP为三维表格，通过台架试验获得。dTPS和pred_MAP影响STF的初始值(baseSTF)。pred_MAP与其滤波值之间的差作为predict_MAP表格其中一维。 

图6为正向短油膜(STFPos)控制示意图，在ΔbaseSTF>0,即目标点的补偿量大于原始点的补偿量的前提下，一旦节气门变化率超限(STFNeg)或pred_MAP与其滤波值之差超限，则触发STFPos。 

图7为负向短油膜(STFNeg)控制示意图，以dTPS作为触发条件，若dTPS负向变化超限，则触发STFNeg。dTPS除了参与pred_MAP计算外，还作为短油膜控制的触发条件。节气门开度越大，dTPS触发限值越高。baseSTF受冷却水温(CTS)和进气压力(MAP)影响，水温越低，或进气压力越大，补偿量越多。对短油膜补偿量存在转速和进气温度两种修正。前者为克服密度变化带来的油量变化，后者则是为快速提升发动机转速所设计。 

对于负向短油膜控制，当ΔbaseSTF<0且dTPS负向变化条件满足，则STFNeg触发。存在一单独的参数专门用于修正减速工况瞬态燃油，其与冷却水温密切相关，称为k_dec。f_{STF_Pos_realtime}(或f_{STF_Neg_realtime})为瞬态燃油补偿的实时值，作为瞬态燃油衰减模型的输入；f_{STF_Pos_filt}(或f_{STF_Neg_filt})则是瞬态燃油衰减模型的输出，其也作为反馈值参与STF补偿初始值的计算。 

参见图3，根据燃油湿壁效应原理和对动力性的影响效果来看，长油膜控制必须具备其单独的控制周期。长油膜存在两个入口，即单独触发或短油膜引导触发。一旦短油膜触发，长油膜补偿必跟随之。相对于短油膜控制，长油膜控制持续时间更长。其作用是为了补偿小幅的进气压力波动以及避免油膜沉积-蒸 发失衡带来的混合气偏稀或偏浓。 

进入长油膜控制流程后，控制器首先检测短油膜是否触发，若已触发，则进行数据准备计算，包括进气温度修正、转速修正、节气门变化率(dTPS)、进气压力变化率(dMAP)和基本长油膜补偿量(basicSTF)。dMAP定义为实际进气压力与其滤波值的差值，由(12)，(13)确定。 

$\mathrm{dMAP}=\frac{\mathrm{MAP}-{\mathrm{MAP}}_{\mathrm{filter}}}{{\mathrm{\&Delta;t}}_{\mathrm{LTF}}}$

${\mathrm{MAP}}_{\mathrm{filter}}=\left\{\begin{array}{cc}{\mathrm{MAP}}_{\mathrm{fitler}\_\mathrm{prev}}+(\mathrm{MAP}-{\mathrm{MAP}}_{\mathrm{fitler}\_\mathrm{prev}})\&times;k_{\mathrm{MAP}\_\mathrm{filt}}& \mathrm{MAP}>{\mathrm{MAP}}_{\mathrm{fitler}\_\mathrm{prev}}\\ {\mathrm{MAP}}_{\mathrm{fitler}\_\mathrm{prev}}-({\mathrm{MAP}}_{\mathrm{fitler}\_\mathrm{prev}}-\mathrm{MAP})\&times;k_{\mathrm{MAP}\_\mathrm{filt}}& \mathrm{MA}P<={\mathrm{MAP}}_{\mathrm{fitler}\_\mathrm{prev}}\end{array}\right.---\left(13\right)$

进气压力滤波值代表了空气的滞后性，其趋势跟随实际进气压力。baseLTF受MAP和CTS影响。对于正向长油膜控制，补偿量跟随目标工况点和原始工况点对应的补偿量差值的增量。此增量受转速和进气温度修正(与短油膜控制相同)。对于负向长油膜控制，其dTPS触发条件和冷却水温修正k_dec均与短油膜控制相同。LTF实时值计算也与短油膜类似，按照(14，15)确定。 

f_{LTF_Pos_realtime}＝f_{LTF_Pos_filt}+(f_{LTF_Base_target}-f_{LTF_Base_origin})×k_rpm×k_IAT   (14) 

f_{LTF_Neg_realtime}＝f_{LTF_Neg_filt}+(f_{LTF_Base_target}-f_{LTF_Base_origin})×k_rpm×k_IAT×k_dec   (15) 

参见图4，瞬态燃油衰减控制存在四种衰减系数分别对应正向短油膜控制STFPos、负向短油膜控制STFNeg、正向长油膜控制LTFPos和负向长油膜控制LTFNeg。以STFPos为例，若STF已触发，一个燃油补偿步长出现，称为Δbase_STF_Pos_fuel，按照(16)确定。 

Δbase_STF_Pos_fuel＝(f_{STF_Base_target}-f_{STF_Base_origin})×k_rpm×k_IAT   (16) 

短油膜补偿量从Δbase_STF_Pos_fuel逐步衰减至零。衰减系数受转速和进气压力影响，另外还存在另一单独的水温修正k_{CTS_Decay}与其合并为一总的衰减系数 k_{STF_Pos_Decay}.f_{STF_Pos_realtime}作为STFPos计算模型的输出，f_{STF_Pos_filt}作为STFPos衰减模型的输出。它们的计算交替进行。STFPos衰减模型输出由(17，18)确定。其它三种衰减控制与STFPos类似，不再赘述。 

f_{STF_Pos_filt}＝f_{STF_Pos_realtime}-f_{STF_Pos_realtime}×k_{STF_Pos_Decay}   (17) 

k_{STF_Pos_Decay}＝k_{CTS_Decay}(CTS)×k_{STF_Pos_Decay}(MAP，RPM)   (18) 

进入气缸内的空气量与参与燃烧的油量密切相关。对发动机扭矩影响很大。油量依据速度密度法算得。空气量受n_e,η_VE,MAP,排量和IAT影响。空气质量流量由(19)确定。 

${\stackrel{.}{m}}_{\mathrm{ap}}=\frac{V_d}{120\&times;R\&times;\mathrm{IAT}}({\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{VE}}\&times;\mathrm{MAP})\&times;n_e---\left(19\right)$

Hendricks通过经验公式获得充气效率η_VE，如(20)所示。 

${\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{VE}}\&times;\mathrm{MAP}=\frac{1}{1+\mathrm{\&Delta;IAT}/\mathrm{IAT}}[(\frac{(\mathrm{\&kappa;}-1)(r-1)\mathrm{\&iota;}+r}{\mathrm{\&kappa;}(r-1)}-\frac{\mathrm{\&kappa;}-1}{\mathrm{\&kappa;}}\frac{T_{\mathrm{ov}}}{\mathrm{IAT}}\frac{m_{\mathrm{ov}}}{{\mathrm{\&rho;}}_m{V}_d})\mathrm{MAP}-\frac{p_e}{\mathrm{\&kappa;}(r-1)}]=S_i\&CenterDot;p_m-y_i---\left(20\right)$

ΔIAT定义为进气冲程期间的进气温度变化量。κ为绝热因子，κ＝1.4。r为压缩比。T_ov为气门叠开时缸内混合气的平均温度。m_ov为气门叠开时空气量损失。ρ_m为进气管内气体密度。p_e为排气压力。 

$\mathrm{\&iota;}=\frac{1}{p_m{V}_d}\underset{\mathrm{io}}{\overset{\mathrm{ic}}{\&Integral;}}\mathrm{pdV}$

参数估计如下：ΔIAT＝15K，IAT＝300K，r＝10，p_e＝1.05bar，ι＝0.9，T_ov＝1000K.空气量损失占气缸容积的5％，所以Si≈0.952，yi≈0.0793。(20)可简化为： 

η_VE×MAP＝0.952MAP-0.0973   (21) 

由(21)可知η_VE×MAP只与进气压力MAP有关，误差小于6％。 

下面通过模型验证来检验上述结论： 

模型的检验必须基于一定的平台。我们选择了一款传统汽油车。搭载的发动机为一进气道喷射式四缸汽油机，排量为1.5L。峰值功率为75kW6000RPM， 最大扭矩为135N.m4800RPM。手动变速箱含5个前进挡，一个倒档，传动比分别为3.182、1.859、1.25、0.909、0.703和3.083，主传动比为4.308。 

空燃比模型及试验的输入参数 

空燃比模型在应用于混合动力策略之前必须在传统模式下验证其有效性。模型收入不仅要连续并且可以可靠地触发瞬态燃油控制。为了获得可信的验证结果，空燃比模型和试验采用相同的输入，即记录的试验数据中的传感器信息被用作模型输入参数。 

与油路有关的关键参数包括n_e,MAP,TPS,CTS,IAT和电瓶电压(VBatt).n_e和MAP代表了发动机工况。节气门开度信号参与短油膜补偿量计算和大负荷工况油量补偿。冷却水温与暖机修正有关。进气温度主要与稳态燃油修正有关，在测试中可以认为恒定。电瓶电压也可认为恒定(拖转工况除外)。图8表示了上述关键参数。此段工况截取于基于国IV排放循环(NEDC循环)的某一实车测试数据，包含怠速，起步和加速。发动机加速了2次：一次较为剧烈，另一次相对缓和。发动机工作于中小负荷(n_e:1000～2500r/min,MAP:39～70kPa).整个过程持续了17秒。冷却水温范围为50～54℃,进气温度为29℃。电瓶电压经历了小幅波动。它们基本认为恒定。 

空燃比模型仿真结果 

图9所示为与稳态燃油有关的仿真参数。(8)指的是除了η_VE之外的其它修正的理想气体状态方程的基本油量。稳态燃油则由(22)确定。 

fuel_steady＝fuel_base×(1+k_warmup)×k_WOT+fuel_VBatt   (22) 

η_VE是发动机台架标定时最重要的标定参数，其受n_e和MAP影响，间接代表了基本油量。出了某些特定转速外，η_VE随着n_e和MAP增加而增加。η_VE变化范围是59～80％，其跟随了MAP的变化规律。暖机油量修正随着MAP或CTS增加而增加。由于CTS一直在50℃附近，暖酒油量曲线与MAP极为相似。图8中的第一幅图基本油量和稳态燃油的对比，基本油量经过冷却水温、节气门开度及电瓶电压修正后极为稳态燃油。节气门最大开度为16.2度，未达到触发大负 荷燃油修正的限值。 

图10所示为与瞬态燃油有关的模型参数：pred_MAP,dTPS和dMAP。为了考察瞬态燃油对HC排放的影响，短油膜与长油膜控制必须都必须使能。节气门开度参与了pred_MAP,大负荷工况燃油及dTPS的计算。dTPS用于pred_MAP计算以及短油膜触发，其正值代表了加速，负值代表了节气门返回。dTPS的正向限值和负向限值不同。发动机扭矩在节气门小开度时较为敏感。正向dTPS限值随着节气门开度加大而增大。正向限值需合理选择，既能过滤噪声又要能保证正向短油膜可靠触发。因为油膜返回只存在一种情况，负向dTPS采用一个独立的值。正向和负向dTPS限值分别设为1和-1(8位数字精度)。正向短油膜在2.1触发，负向短油膜在7.45秒触发。虽然也出现几次较小的dTPS波动，但并未触发对应的瞬态燃油控制。dMAP用于计算长油膜补偿。由图4可知，MAP的变化比节气门变化更为敏感。dMAP限值的选择必须既可屏蔽噪声又可识别MAP变化。 

试验结果 

dTPS用作短油膜的触发条件以及参与pred-MAP计算。在检测短油膜触发之前需事先过滤dTPS噪声。触发正向短油膜(STFPos)有2种方式：dTPS或Δpred-MAP超限。若dTPS超过1且Δbase_STF为正，STFPos被触发。若dTPS超过负向限值-1且为负。STFPos在2.1秒触发，STFNeg在7.45秒触发。图11所示为短油膜控制相关参数。触发时间和赋值匹配良好。图12所示为长油膜控制相关参数。dMAP噪声已被过滤以避免频繁的长油膜触发。若dMAP超过1.6kPa且Δbase_STF为正，STFPos被触发。相对于STFPos,LTFPos出现更频繁，持续时间更长，若dMAP超过1.6kPa且Δbase_STF为负，LTFNeg触发。由图12可知，LTF补偿衰减明显慢于STF，试验数据和仿真数据匹配良好。 

稳态燃油的准确性是基础，瞬态燃油在瞬态工况对油量贡献很大。图13所示为试验与仿真的脉宽对比。出了少数点外，仿真与试验数据匹配良好。图14所示为空气质量流量、燃油质量流量、空燃比曲线。空气质量流量受TPS影响。当MAP为大气压力时进气量达到最大值，稳态燃油跟随空气量趋势。加速时出 现峰值，节气门返回时出现波谷。幅值受dTPS和dMAP影响。瞬态燃油衰减速率需在驾驶性和排放之间寻求折中。燃油衰减速率由对应的衰减系数确定。虽然瞬态燃油在理论上可以保证理论空燃比，但在现实中很难实现。 

空燃比受多种因素影响，如配气机构、进气管、空气量计算和瞬态燃油等。图14的第三幅图所示为空燃比的试验值与仿真值对比。仿真的空燃比由空气量和油量算得，尽管有部分偏离，仿真的空燃比与试验的空燃比匹配良好。在实际试验中，混合气在加速的时候会出现过浓，在3.7～4.4秒时连续出现的加速导致了过浓混合气。另外，节气门突然释放，进气量和油量下降很多，负向瞬态燃油触发。但它不能完全消除混合气瞬时偏稀(7.8s)。加速时喷油脉宽多于稳态燃油，在油膜释放时少于稳态燃油。所以加速时易产生HC排放，油膜释放时会产生氮氧化物(NOx)。因此不管正向还是负向的瞬态燃油都对排放有害。利用混合动力系统正好可以利用电机消除瞬态燃油，也保证加速时的动力性。 

上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。 

Claims (5)

1.一种用于进气道喷射式汽油机的瞬态燃油控制方法，包括如下步骤：

1）建立包含油路模型和气路模型的空燃比模型，所述油路模型进一步包含稳态燃油模型和瞬态燃油模型；

2）数据采集，包含空气补偿控制和燃油补偿控制；

3）空气补偿控制根据气路模型算出空气补偿量进行空气补偿；燃油控制，包含稳态燃油控制和瞬态燃油控制；

4）稳态燃油控制，则根据理想气体方程计算出理想油量，然后将理想油量经过充气效率修正，得出进入油缸中的实际油量；

瞬态燃油控制是在瞬态工况下对稳态燃油进行的一种补偿控制，其特征在于：所述瞬态燃油模型包括长油膜控制、短油膜控制和瞬态燃油衰减控制，若判断结果为需进行瞬态燃油控制，进一步判断进行触发长油膜控制或短油膜控制，然后计算出长油膜控制或短油膜控制的瞬态燃油基本补偿量的初始值进行补偿，补充过程中瞬态燃油基本补偿量的实时值由瞬态燃油衰减控制逐步衰减；

5）最后将空气补偿控制和燃油补偿的补偿量通过空燃比模型验证输出。

2.根据权利要求1所述的瞬态燃油控制方法，其特征在于：所述短油膜控制在进行触发判断前，需计算预测压力、预测压力滤波系数、节气门变化率触发门限、节气门变化量和短油膜基本量；

所述预测压力根据公式（1）计算出：

$\mathrm{predict}\_\mathrm{short}\_\mathrm{MAP}=\left\{\begin{array}{cc}\min (\mathrm{predict}\_\mathrm{MAP}+k_{\mathrm{dTPS}}\&times;\mathrm{dTPS},P_a)& \mathrm{dTPS}>0\\ \max (\mathrm{predict}\_\mathrm{MAP}-k_{\mathrm{dTPS}}\&times;\mathrm{dTPS},0)& \mathrm{dTPS}<0\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，predict_short_MAP为预测压力，predict_MAP为台架试验预测压力值，P_a为大气压力，dTPS为节气门开度变化率，k_dTPS为节气门开度变化率增益系数。

3.根据权利要求1所述的瞬态燃油控制方法，其特征在于：所述短油膜控制的触发条件为：预测压力滤波值与台架试验预测压力值差值大于标定的进气压力变化限值或者节气门开度变化率达到短油膜节气门开度变化率触发限值。

4.根据权利要求1所述的瞬态燃油控制方法，其特征在于：所述长油膜控制的触发方式包括单独触发或跟随短油膜控制触发；当其为第二种方式时，则进入长油膜控制时需首先清除短油膜标志，确保第二次进入的时候是通过长油膜计时器进入的，再进行查表确定长油膜控制周期。

5.根据权利要求1所述的瞬态燃油控制方法，其特征在于：所述瞬态燃油衰减控制包括正向短油膜控制STF Pos、负向短油膜控制STF Neg、正向长油膜控制LTF Pos和负向长油膜控制LTF Neg。