CN112761798B
有效
一种空气相对充量控制方法及装置
技术领域
[0001]本发明涉及车辆控制技术领域，特别涉及一种空气相对充量控制方法及装置。
背景技术
[0002]随着用户对汽车的动力性和经济性要求的逐渐提高，对汽车重要部件之一的发动机的性能要求也逐渐提高。发动机包括传统发动机和可变压缩比(Variable CompressRatio，VCR)发动机，VCR发动机可以通过控制实际压缩比，达到降低油耗，改善排放的目的，从而可以提高VCR发动机的动力性和经济性。
[0003]目前，市场均通过用进气歧管绝对压力(MAP)传感器来测量进气歧管的气压变化，从而计算出相对充量。但是，由于VCR发动机影响进气歧管压力相关参数，则在VCR发动机的所有运行工况下，如果按照现有技术中的发动机控制方法，会导致实际进入气缸的新鲜空气相对充量与汽车的电子控制单元计算得到的相对充量具有较大偏差，进一步导致不能精确喷油，导致发动机不能稳定运转。
发明内容
[0004]有鉴于此，本发明旨在提出一种空气相对充量控制方法及装置，以解决现行控制过程中在VCR发动机的所有运行工况下，实际进入气缸的新鲜空气相对充量与汽车的电子控制单元计算得到的相对充量具有较大偏差，导致发动机不能稳定运转的问题。
[0005]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0006]第一方面，本发明实施例提供了一种空气相对充量控制方法，应用于具有可变压缩比发动机的车辆，所述方法包括：
[0007]根据所述可变压缩比发动机的实际压缩比，确定预设进气门关闭角度中心值；
[0008]基于所述预设进气门关闭角度中心值和实际进气门关闭角度中心值，确定目标进气门关闭角度中心值；
[0009]基于所述实际压缩比和所述目标进气门关闭角度中心值，确定空气相对充量的转换系数；
[0010]根据所述可变压缩比发动机的进气歧管压力和废气压力，以及所述转换系数，确定实际空气相对充量。
[0011]可选地，所述基于所述预设进气门关闭角度中心值和实际进气门关闭角度中心值，确定目标进气门关闭角度中心值，包括：
[0012]当所述实际进气门关闭角度中心值小于所述预设进气门关闭角度中心值的情况下，将所述实际进气门关闭角度中心值设置为目标进气门关闭角度中心值；
[0013]当所述实际进气门关闭角度中心值大于或者等于所述预设进气门关闭角度中心值的情况下，基于所述预设进气门关闭角度中心值确定所述目标进气门关闭角度中心值。
[0014]可选地，所述当所述实际进气门关闭角度中心值大于或者等于所述预设进气门关闭角度中心值的情况下，基于所述预设进气门关闭角度中心值确定所述目标进气门关闭角度中心值，包括：
[0015]当所述实际进气门关闭角度中心值大于或者等于所述预设进气门关闭角度中心值的情况下，确定输入的所述目标进气门关闭角度中心值为2倍的所述预设进气门关闭角度中心值减去所述实际进气门关闭角度中心值。
[0016]可选地，所述根据所述可变压缩比发动机的实际压缩比，确定预设进气门关闭角度中心值之前，还包括：
[0017]获取发动机实际压缩比，并根据所述实际压缩比确定所述可变压缩比发动机的活塞运行至下止点位置对应的曲轴转角；并根据所述曲轴转角确定实际进气门关闭角度中心值。
[0018]可选地，所述基于所述实际压缩比和所述目标进气门关闭角度中心值，确定空气相对充量的转换系数，包括：
[0019]基于所述实际压缩比和所述目标进气门关闭角度中心值确定体积系数；
[0020]根据所述体积系数和温度修正系数，确定空气相对充量的转换系数；
[0021]其中，所述温度修正系数可以根据所述发动机缸内气体温度确定。
[0022]第二方面，本发明实施例提供了一种空气相对充量控制装置，应用于具有可变压缩比发动机的车辆，所述装置包括：
[0023]第一确定模块，用于根据所述可变压缩比发动机的实际压缩比，确定预设进气门关闭角度中心值；
[0024]第二确定模块，用于基于所述预设进气门关闭角度中心值和实际进气门关闭角度中心值，确定目标进气门关闭角度中心值；
[0025]第三确定模块，用于基于所述实际压缩比和所述目标进气门关闭角度中心值，确定空气相对充量的转换系数；
[0026]第四确定模块，用于根据所述可变压缩比发动机的进气歧管压力和废气压力，以及所述转换系数，确定实际空气相对充量。
[0027]可选地，所述第二确定模块包括：
[0028]设置子模块，用于当所述实际进气门关闭角度中心值小于所述预设进气门关闭角度中心值的情况下，将所述实际进气门关闭角度中心值设置为目标进气门关闭角度中心值；
[0029]第一确定子模块，用于当所述实际进气门关闭角度中心值大于或者等于所述预设进气门关闭角度中心值的情况下，基于所述预设进气门关闭角度中心值确定所述目标进气门关闭角度中心值。
[0030]可选地，所述第一确定子模块包括：
[0031]确定单元，用于当所述实际进气门关闭角度中心值大于或者等于所述预设进气门关闭角度中心值的情况下，确定输入的所述目标进气门关闭角度中心值为2倍的所述预设进气门关闭角度中心值减去所述实际进气门关闭角度中心值。
[0032]可选地，所述装置还包括：
[0033]第五确定模块，用于获取发动机实际压缩比，并根据所述实际压缩比确定所述可变压缩比发动机的活塞运行至下止点位置对应的曲轴转角；并根据所述曲轴转角确定实际进气门关闭角度中心值。
[0034]可选地，所述第三确定模块包括：
[0035]第二确定子模块，用于基于所述实际压缩比和所述目标进气门关闭角度中心值确定体积系数；
[0036]第三确定子模块，用于根据所述体积系数和温度修正系数，确定空气相对充量的转换系数；
[0037]其中，所述温度修正系数可以根据所述发动机缸内气体温度确定。
[0038]相对于现有技术，本发明实施例具有如下优点：
[0039]本发明实施例提供的空气相对充量控制方法，根据可变压缩比发动机的实际压缩比，确定预设进气门关闭角度中心值；基于预设进气门关闭角度中心值和实际进气门关闭角度中心值，确定目标进气门关闭角度中心值；基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值，确定空气相对充量的转换系数；根据可变压缩比发动机的进气歧管压力和废气压力，以及转换系数，确定实际空气相对充量，以使得在VCR发动机的所有运行工况下，可以精确计算气缸内的空气相对充量，使得实际进入气缸的新鲜空气相对充量与汽车的电子控制单元计算得到的相对充量之间误差减小，保证发动机可以稳定运转。
附图说明
[0040]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0041]图1示出了本发明实施例一提供的一种空气相对充量控制方法的步骤流程图；
[0042]图2示出了本发明实施例提供的一种可变压缩比机构的示意图；
[0043]图3示出了本发明实施例提供的一种压缩比和实际压缩比标化趋势的示意图；
[0044]图4示出了本发明实施例提供的一种体积系数与目标进气门关闭角度中心值以及压缩比变化规律的示意图；
[0045]图5示出了本发明实施例提供的一种温度修正系数随缸内温度变化趋势的示意图；
[0046]图6示出了本发明实施例二提供的一种空气相对充量控制方法的步骤流程图；
[0047]图7示出了本发明实施例三提供的一种空气相对充量控制装置的结构示意图。
具体实施方式
[0048]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0049]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0050]参照图1，示出了本发明实施例一提供的一种空气相对充量控制方法的步骤流程图，该控制方法可以应用于具有可变压缩比发动机的车辆。
[0051]如图1所示，该控制方法具体可以包括如下步骤：
[0052]步骤101：根据可变压缩比发动机的实际压缩比，确定预设进气门关闭角度中心值。
[0053]图2示出了本发明实施例提供的一种可变压缩比机构的示意图，如图2所示，可变压缩比(Variable Compress Ratio，VCR)发动机中包括VCR机构，其中，VCR机构为多连杆驱动机构。图1示出了现有技术中的一种VCR机构的结构示意图，如图1所示，该VCR机构可以包括发动机活塞1、上连杆2、下连杆3、控制连杆4、曲轴5、偏心轮6、活塞销A、上连杆销B、曲柄销C、控制连杆销D和偏心轮F。当VCR发动机处于不同工况下，均有最合适的压缩比，可以提高发动机热效率。
[0054]其中，可变压缩比，是指可以在发动机运转过程中调整发动机压缩比的技术。可变压缩比技术随着负荷的变化调节压缩比，保证发动机从低负荷到高负荷整个工作范围内获得合适的压缩比。压缩比指的是压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比，以ε表示。换言之，压缩比ε等于气缸总容积与燃烧室容积之比。
[0055]不同压缩比下对应活塞下止点时的实际压缩比不同，可以通过查询发动机曲线图(Curve1)，其变化趋势可以参见图3，横轴表示压缩比，纵轴表示下止点对应的实际压缩比，可以通过图3确定实际压缩比下活塞运行至下止点时的预设进气门关闭角度中心值α。
[0056]在根据可变压缩比发动机的实际压缩比，确定预设进气门关闭角度中心值之后，执行步骤102。
[0057]步骤102：基于预设进气门关闭角度中心值和实际进气门关闭角度中心值，确定目标进气门关闭角度中心值。
[0058]其中，实际进气门关闭角度中心值可以根据实际压缩比确定。
[0059]在本发明的一种可选实施例中，当实际进气门关闭角度中心值小于预设进气门关闭角度中心值的情况下，将实际进气门关闭角度中心值设置为目标进气门关闭角度中心值。
[0060]在本发明的另一种可选实施例中，当实际进气门关闭角度中心值大于或者等于预设进气门关闭角度中心值的情况下，基于预设进气门关闭角度中心值确定目标进气门关闭角度中心值。
[0061]具体的，在固定压缩比下，活下做往复的惯性运动，在进行步骤103中的体积系数计算时，以进气门关闭时刻活塞所在的实际位置为参考位置，假设活塞运行至下止点时对应的预设进气门关闭角度中心值为180度，也即是当活塞运行至下止点时进气门关闭，此时对应的实际压缩比为180度，可以表示为预设进气门关闭角度中心值为180度。则当预设进气门关闭角度中心值为160度和200度时，对应的有效工作容积相等，则计算后的体积系数是相等的。
[0062]因此，当实际进气门关闭角度中心值小于预设进气门关闭角度中心值的情况下，将实际进气门关闭角度中心值设置为目标进气门关闭角度中心值。
[0063]由于不同压缩比均对应有不同的预设进气门关闭角度中心值，当实际进气门关闭角度中心值大于或者等于预设进气门关闭角度中心值的情况下，由于体积系数计算时不同的目标进气门关闭角度中心值是关于预设进气门关闭角度对称的，为了简化发动机MAP图，因此输入的目标进气门关闭角度中心值为2倍的预设进气门关闭角度中心值减去实际进气门关闭角度中心值。
[0064]在基于预设进气门关闭角度中心值和实际进气门关闭角度中心值，确定目标进气门关闭角度中心值后，执行步骤103。
[0065]步骤103：基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值，确定空气相对充量的转换系数。
[0066]首先，应基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值确定体积系数。
[0067]在本发明中，可以根据公式(1)确定体积系数：
[0068]
[0069]其中，FVCR表示体积系数，指进气门关闭时气缸有效工作容积与工作容积(发动机排量)的比值；x表示活塞位移；r表示发动机曲柄半径；A表示汽缸截面积；ε表示压缩比。
[0070]由上述公式可知，体积系数与压缩比和活塞位移有关，而活塞位移又取决于目标进气门关闭角度中心值。因此当活塞处于上止点位置时，其位移为0，则此时，体积系数最小，最小体积系数可以通过公式(2)确定：
[0071]
[0072]当活塞位于下止点时，其位移最大，则此时体积系数最大，最大体积系数可以通过公式(3)确定：
[0073]
[0074]另外，压缩比不同时，活塞相对于上止点的运动规律也不同，也即是最终计算的活塞位移x为压缩比ε和目标进气门关闭角度中心值的函数，可以将体积系数FVCR设计为一张三维发动机MAP图，参见图4，横轴表示目标进气门关闭角度中心值，纵轴表示实际压缩比，输出为体积系数FVCR。
[0075]需要说明的是，实际压缩比可以由外置偏心轴传感器测量经过模数转换器转换所确定。
[0076]在基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值确定体积系数之后，根据体积系数和温度修正系数，确定空气相对充量的转换系数。
[0077]在本发明中，可以根据汽缸内的混合气温度查询发动机曲线图2，确定温度修正系数，可以参见图5，横轴表示缸内混合气温度，纵轴表示修正系数，温度修正系数随缸内的混合气温度的变化规律可以如图5所示。进一步的，可以通过体积系数和温度修正系数，确定出进气歧管压力对应的空气相对充量放入转换系数Fp1rc。
[0078]在基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值，确定空气相对充量的转换系数之后，执行步骤104。
[0079]步骤104：根据可变压缩比发动机的进气歧管压力和废气压力，以及转换系数，确定实际空气相对充量。
[0080]在本发明中，进气歧管压力P1可以通过歧管压力传感器直接测量得到，或者由进气歧管压力模型计算得到；气缸内驻留的废气压力P2可以根据废气压力模型确定得到。
[0081]实际空气相对充量Rc＝Fp1rc*(P1-P2)，其中，Fp1rc表示转换系数，Rc为实际空气相对充量，指的是发动机每循环实际进入气缸的新鲜空气量与标准状态下充满气缸时新鲜空气量的比值。
[0082]本发明实施例提供的空气相对充量控制方法，根据可变压缩比发动机的实际压缩比，确定预设进气门关闭角度中心值；基于预设进气门关闭角度中心值和实际进气门关闭角度中心值，确定目标进气门关闭角度中心值；基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值，确定空气相对充量的转换系数；根据可变压缩比发动机的进气歧管压力和废气压力，以及转换系数，确定实际空气相对充量，以使得在VCR发动机的所有运行工况下，可以精确计算气缸内的空气相对充量，使得实际进入气缸的新鲜空气相对充量与汽车的电子控制单元计算得到的相对充量之间误差减小，可以精确控制喷油量，保证发动机可以稳定运转。
[0083]参照图6，示出了本发明实施例二提供的一种空气相对充量控制方法的步骤流程图，该控制方法可以应用于具有可变压缩比发动机的车辆。
[0084]如图6所示，该控制方法具体可以包括如下步骤：
[0085]步骤201：获取发动机实际压缩比，并根据实际压缩比确定可变压缩比发动机的活塞运行至下止点位置对应的曲轴转角；并根据曲轴转角确定实际进气门关闭角度中心值。
[0086]图2示出了本发明实施例提供的一种可变压缩比机构的示意图，如图2所示，可变压缩比(Variable Compress Ratio，VCR)发动机中包括VCR机构，其中，VCR机构为多连杆驱动机构。图1示出了现有技术中的一种VCR机构的结构示意图，如图1所示，该VCR机构可以包括发动机活塞1、上连杆2、下连杆3、控制连杆4、曲轴5、偏心轮6、活塞销7、上连杆销8、曲柄销9、控制连杆销10和偏心轮11。当VCR发动机处于不同工况下，均有最合适的压缩比，可以提高发动机热效率。
[0087]其中，可变压缩比，是指可以在发动机运转过程中调整发动机压缩比的技术。可变压缩比技术随着负荷的变化调节压缩比，保证发动机从低负荷到高负荷整个工作范围内获得合适的压缩比。压缩比指的是压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比，以ε表示。换言之，压缩比ε等于气缸总容积与燃烧室容积之比。
[0088]实际压缩比可以由外置偏心轴传感器测量经过模数转换器转换所确定，可以确定实际压缩比下可变压缩比发动机运行至实际机械下止点位置对应的实际压缩比，在此之后，执行步骤202。
[0089]步骤202：根据可变压缩比发动机的实际压缩比，确定预设进气门关闭角度中心值。
[0090]不同压缩比下对应活塞下止点时的实际压缩比不同，可以通过查询发动机曲线图(Curve1)，其变化趋势可以参见图3，横轴表示压缩比，纵轴表示下止点对应的实际压缩比，可以通过图3确定实际压缩比下活塞运行至下止点时的预设进气门关闭角度中心值α。
[0091]在根据可变压缩比发动机的实际压缩比，确定预设进气门关闭角度中心值之后，执行步骤203。
[0092]步骤203：当实际进气门关闭角度中心值小于预设进气门关闭角度中心值的情况下，将实际进气门关闭角度中心值设置为目标进气门关闭角度中心值。
[0093]具体的，在固定压缩比下，活下做往复的惯性运动，在进行步骤103中的体积系数计算时，以进气门关闭时刻活塞所在的实际位置为参考位置，假设活塞运行至下止点时对应的预设进气门关闭角度中心值为180度，也即是当活塞运行至下止点时进气门关闭，此时对应的曲轴转角为180度，可以表示为预设进气门关闭角度中心值为180度。则当预设进气门关闭角度中心值为160度和200度时，对应的有效工作容积相等，则计算后的体积系数是相等的。
[0094]因此，当实际进气门关闭角度中心值小于预设进气门关闭角度中心值的情况下，将实际进气门关闭角度中心值设置为目标进气门关闭角度中心值。
[0095]步骤204：当实际进气门关闭角度中心值大于或者等于预设进气门关闭角度中心值的情况下，基于预设进气门关闭角度中心值确定目标进气门关闭角度中心值。
[0096]具体的，在固定压缩比下，活下做往复的惯性运动，在进行步骤103中的体积系数计算时，以进气门关闭时刻活塞所在的实际位置为参考位置，假设活塞运行至下止点时对应的预设进气门关闭角度中心值为180度，也即是当活塞运行至下止点时进气门关闭，此时对应的曲轴转角为180度，可以表示为预设进气门关闭角度中心值为180度。则当预设进气门关闭角度中心值为160度和200度时，对应的有效工作容积相等，则计算后的体积系数是相等的。
[0097]由于不同压缩比均对应有不同的预设进气门关闭角度中心值，当实际进气门关闭角度中心值大于或者等于预设进气门关闭角度中心值的情况下，由于体积系数计算时不同的目标进气门关闭角度中心值是关于预设进气门关闭角度对称的，为了简化发动机MAP图，因此输入的目标进气门关闭角度中心值为2倍的预设进气门关闭角度中心值减去实际进气门关闭角度中心值。
[0098]在当实际进气门关闭角度中心值大于或者等于预设进气门关闭角度中心值的情况下，基于预设进气门关闭角度中心值确定目标进气门关闭角度中心值后，执行步骤205。
[0099]步骤205：基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值确定体积系数。
[0100]在本发明中，可以根据公式(1)确定体积系数：
[0101]
[0102]其中，FVCR表示体积系数，指进气门关闭时气缸有效工作容积与工作容积(发动机排量)的比值；x表示活塞位移；r表示发动机曲柄半径；A表示汽缸截面积；ε表示压缩比。
[0103]由上述公式可知，体积系数与压缩比和活塞位移有关，而活塞位移又取决于目标进气门关闭角度中心值。因此当活塞处于上止点位置时，其位移为0，则此时，体积系数最小，最小体积系数可以通过公式(2)确定：
[0104]
[0105]当活塞位于下止点时，其位移最大，则此时体积系数最大，最大体积系数可以通过公式(3)确定：
[0106]
[0107]另外，压缩比不同时，活塞相对于上止点的运动规律也不同，也即是最终计算的活塞位移x为压缩比ε和目标进气门关闭角度中心值的函数，可以将体积系数FVCR设计为一张三维发动机MAP图，参见图4，横轴表示目标进气门关闭角度中心值，纵轴表示实际压缩比，输出为体积系数FVCR。
[0108]需要说明的是，实际压缩比可以由外置偏心轴传感器测量经过模数转换器转换所确定。
[0109]在基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值确定体积系数之后，执行步骤206。
[0110]步骤206：根据体积系数和温度修正系数，确定空气相对充量的转换系数。
[0111]步在本发明中，可以根据汽缸内的混合气温度查询发动机曲线图2，确定温度修正系数，可以参见图5，横轴表示缸内混合气温度，纵轴表示修正系数，温度修正系数随缸内的混合气温度的变化规律可以如图5所示。
[0112]在基于混合气温度确定温度修正系数之后，可以通过体积系数和温度修正系数，确定出进气歧管压力对应的空气相对充量放入转换系数Fp1rc。
[0113]在根据体积系数和温度修正系数，确定空气相对充量的转换系数之后，执行步骤207。
[0114]步骤207：根据可变压缩比发动机的进气歧管压力和废气压力，以及转换系数，确定实际空气相对充量。
[0115]在本发明中，进气歧管压力P1可以通过歧管压力传感器直接测量得到，或者由进气歧管压力模型计算得到；气缸内驻留的废气压力P2可以根据废气压力模型确定得到。
[0116]实际空气相对充量Rc＝Fp1rc*(P1-P2)，其中，Fp1rc表示转换系数，Rc为实际空气相对充量，指的是发动机每循环实际进入气缸的新鲜空气量与标准状态下充满气缸时新鲜空气量的比值。
[0117]本发明实施例提供的空气相对充量控制方法，获取发动机实际压缩比，并根据所述实际压缩比确定所述可变压缩比发动机的活塞运行至下止点位置对应的曲轴转角；并根据所述曲轴转角确定实际进气门关闭角度中心值，根据可变压缩比发动机的实际压缩比，确定预设进气门关闭角度中心值，当实际进气门关闭角度中心值小于预设进气门关闭角度中心值的情况下，将实际进气门关闭角度中心值设置为目标进气门关闭角度中心值，当实际进气门关闭角度中心值大于或者等于预设进气门关闭角度中心值的情况下，基于预设进气门关闭角度中心值确定目标进气门关闭角度中心值，基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值确定体积系数，根据体积系数和温度修正系数，确定空气相对充量的转换系数，根据可变压缩比发动机的进气歧管压力和废气压力，以及转换系数，确定实际空气相对充量。以使得在VCR发动机的所有运行工况下，可以精确计算气缸内的空气相对充量，使得实际进入气缸的新鲜空气相对充量与汽车的电子控制单元计算得到的相对充量之间误差减小，可以精确控制喷油量，保证发动机可以稳定运转。
[0118]参照图7，示出了本发明实施例三提供的一种空气相对充量控制装置的结构示意图，该装置可以应用于具有可变压缩比发动机的车辆。
[0119]如图7所示，该空气相对充量控制装置300具体可以包括：
[0120]第一确定模块301，用于根据可变压缩比发动机的实际压缩比，确定预设进气门关闭角度中心值；
[0121]第二确定模块302，用于基于预设进气门关闭角度中心值和实际进气门关闭角度中心值，确定目标进气门关闭角度中心值；
[0122]第三确定模块303，用于基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值，确定空气相对充量的转换系数；
[0123]第四确定模块304，用于根据可变压缩比发动机的进气歧管压力和废气压力，以及转换系数，确定实际空气相对充量。
[0124]可选地，第二确定模块包括：
[0125]设置子模块，用于当实际进气门关闭角度中心值小于预设进气门关闭角度中心值的情况下，将实际进气门关闭角度中心值设置为目标进气门关闭角度中心值；
[0126]第一确定子模块，用于当实际进气门关闭角度中心值大于或者等于预设进气门关闭角度中心值的情况下，基于预设进气门关闭角度中心值确定目标进气门关闭角度中心值。
[0127]可选地，第一确定子模块包括：
[0128]确定单元，用于当实际进气门关闭角度中心值大于或者等于预设进气门关闭角度中心值的情况下，基于发动机MAP图，确定输入的目标进气门关闭角度中心值为2倍的预设进气门关闭角度中心值减去实际进气门关闭角度中心值。
[0129]可选地，装置还包括：
[0130]第五确定模块，用于获取发动机实际压缩比，并根据实际压缩比确定可变压缩比发动机的活塞运行至下止点位置对应的曲轴转角；并根据曲轴转角确定实际进气门关闭角度中心值。
[0131]可选地，第三确定模块包括：
[0132]第二确定子模块，用于基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值确定体积系数；
[0133]第三确定子模块，用于根据体积系数和温度修正系数，确定空气相对充量的转换系数；
[0134]其中，温度修正系数可以根据发动机缸内气体温度确定。
[0135]本发明实施例中的控制装置的具体实现方式在方法侧已经详细介绍，故在此不再做赘述。
[0136]本发明实施例提供的空气相对充量控制装置，可以通过第一确定模块，根据可变压缩比发动机的实际压缩比，确定预设进气门关闭角度中心值；通过第二确定模块，基于预设进气门关闭角度中心值和实际进气门关闭角度中心值，确定目标进气门关闭角度中心值；再通过第三确定模块，基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值，确定空气相对充量的转换系数；最后通过第四确定模块，根据可变压缩比发动机的进气歧管压力和废气压力，以及转换系数，确定实际空气相对充量，以使得在VCR发动机的所有运行工况下，可以精确计算气缸内的空气相对充量，使得实际进入气缸的新鲜空气相对充量与汽车的电子控制单元计算得到的相对充量之间误差减小，可以精确控制喷油量，保证发动机可以稳定运转。
[0137]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
[0069]其中，FVCR表示体积系数，指进气门关闭时气缸有效工作容积与工作容积(发动机排量)的比值；x表示活塞位移；r表示发动机曲柄半径；A表示汽缸截面积；ε表示压缩比。
[0070]由上述公式可知，体积系数与压缩比和活塞位移有关，而活塞位移又取决于目标进气门关闭角度中心值。因此当活塞处于上止点位置时，其位移为0，则此时，体积系数最小，最小体积系数可以通过公式(2)确定：
[0071]
[0072]当活塞位于下止点时，其位移最大，则此时体积系数最大，最大体积系数可以通过公式(3)确定：
[0073]
[0074]另外，压缩比不同时，活塞相对于上止点的运动规律也不同，也即是最终计算的活塞位移x为压缩比ε和目标进气门关闭角度中心值的函数，可以将体积系数FVCR设计为一张三维发动机MAP图，参见图4，横轴表示目标进气门关闭角度中心值，纵轴表示实际压缩比，输出为体积系数FVCR。
[0075]需要说明的是，实际压缩比可以由外置偏心轴传感器测量经过模数转换器转换所确定。
[0076]在基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值确定体积系数之后，根据体积系数和温度修正系数，确定空气相对充量的转换系数。
[0077]在本发明中，可以根据汽缸内的混合气温度查询发动机曲线图2，确定温度修正系数，可以参见图5，横轴表示缸内混合气温度，纵轴表示修正系数，温度修正系数随缸内的混合气温度的变化规律可以如图5所示。进一步的，可以通过体积系数和温度修正系数，确定出进气歧管压力对应的空气相对充量放入转换系数Fp1rc。
[0078]在基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值，确定空气相对充量的转换系数之后，执行步骤104。
[0079]步骤104：根据可变压缩比发动机的进气歧管压力和废气压力，以及转换系数，确定实际空气相对充量。
[0080]在本发明中，进气歧管压力P1可以通过歧管压力传感器直接测量得到，或者由进气歧管压力模型计算得到；气缸内驻留的废气压力P2可以根据废气压力模型确定得到。
[0081]实际空气相对充量Rc＝Fp1rc*(P1-P2)，其中，Fp1rc表示转换系数，Rc为实际空气相对充量，指的是发动机每循环实际进入气缸的新鲜空气量与标准状态下充满气缸时新鲜空气量的比值。
[0082]本发明实施例提供的空气相对充量控制方法，根据可变压缩比发动机的实际压缩比，确定预设进气门关闭角度中心值；基于预设进气门关闭角度中心值和实际进气门关闭角度中心值，确定目标进气门关闭角度中心值；基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值，确定空气相对充量的转换系数；根据可变压缩比发动机的进气歧管压力和废气压力，以及转换系数，确定实际空气相对充量，以使得在VCR发动机的所有运行工况下，可以精确计算气缸内的空气相对充量，使得实际进入气缸的新鲜空气相对充量与汽车的电子控制单元计算得到的相对充量之间误差减小，可以精确控制喷油量，保证发动机可以稳定运转。
[0083]参照图6，示出了本发明实施例二提供的一种空气相对充量控制方法的步骤流程图，该控制方法可以应用于具有可变压缩比发动机的车辆。
[0084]如图6所示，该控制方法具体可以包括如下步骤：
[0085]步骤201：获取发动机实际压缩比，并根据实际压缩比确定可变压缩比发动机的活塞运行至下止点位置对应的曲轴转角；并根据曲轴转角确定实际进气门关闭角度中心值。
[0086]图2示出了本发明实施例提供的一种可变压缩比机构的示意图，如图2所示，可变压缩比(Variable Compress Ratio，VCR)发动机中包括VCR机构，其中，VCR机构为多连杆驱动机构。图1示出了现有技术中的一种VCR机构的结构示意图，如图1所示，该VCR机构可以包括发动机活塞1、上连杆2、下连杆3、控制连杆4、曲轴5、偏心轮6、活塞销7、上连杆销8、曲柄销9、控制连杆销10和偏心轮11。当VCR发动机处于不同工况下，均有最合适的压缩比，可以提高发动机热效率。
[0087]其中，可变压缩比，是指可以在发动机运转过程中调整发动机压缩比的技术。可变压缩比技术随着负荷的变化调节压缩比，保证发动机从低负荷到高负荷整个工作范围内获得合适的压缩比。压缩比指的是压缩前气缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比，以ε表示。换言之，压缩比ε等于气缸总容积与燃烧室容积之比。
[0088]实际压缩比可以由外置偏心轴传感器测量经过模数转换器转换所确定，可以确定实际压缩比下可变压缩比发动机运行至实际机械下止点位置对应的实际压缩比，在此之后，执行步骤202。
[0089]步骤202：根据可变压缩比发动机的实际压缩比，确定预设进气门关闭角度中心值。
[0090]不同压缩比下对应活塞下止点时的实际压缩比不同，可以通过查询发动机曲线图(Curve1)，其变化趋势可以参见图3，横轴表示压缩比，纵轴表示下止点对应的实际压缩比，可以通过图3确定实际压缩比下活塞运行至下止点时的预设进气门关闭角度中心值α。
[0091]在根据可变压缩比发动机的实际压缩比，确定预设进气门关闭角度中心值之后，执行步骤203。
[0092]步骤203：当实际进气门关闭角度中心值小于预设进气门关闭角度中心值的情况下，将实际进气门关闭角度中心值设置为目标进气门关闭角度中心值。
[0093]具体的，在固定压缩比下，活下做往复的惯性运动，在进行步骤103中的体积系数计算时，以进气门关闭时刻活塞所在的实际位置为参考位置，假设活塞运行至下止点时对应的预设进气门关闭角度中心值为180度，也即是当活塞运行至下止点时进气门关闭，此时对应的曲轴转角为180度，可以表示为预设进气门关闭角度中心值为180度。则当预设进气门关闭角度中心值为160度和200度时，对应的有效工作容积相等，则计算后的体积系数是相等的。
[0094]因此，当实际进气门关闭角度中心值小于预设进气门关闭角度中心值的情况下，将实际进气门关闭角度中心值设置为目标进气门关闭角度中心值。
[0095]步骤204：当实际进气门关闭角度中心值大于或者等于预设进气门关闭角度中心值的情况下，基于预设进气门关闭角度中心值确定目标进气门关闭角度中心值。
[0096]具体的，在固定压缩比下，活下做往复的惯性运动，在进行步骤103中的体积系数计算时，以进气门关闭时刻活塞所在的实际位置为参考位置，假设活塞运行至下止点时对应的预设进气门关闭角度中心值为180度，也即是当活塞运行至下止点时进气门关闭，此时对应的曲轴转角为180度，可以表示为预设进气门关闭角度中心值为180度。则当预设进气门关闭角度中心值为160度和200度时，对应的有效工作容积相等，则计算后的体积系数是相等的。
[0097]由于不同压缩比均对应有不同的预设进气门关闭角度中心值，当实际进气门关闭角度中心值大于或者等于预设进气门关闭角度中心值的情况下，由于体积系数计算时不同的目标进气门关闭角度中心值是关于预设进气门关闭角度对称的，为了简化发动机MAP图，因此输入的目标进气门关闭角度中心值为2倍的预设进气门关闭角度中心值减去实际进气门关闭角度中心值。
[0098]在当实际进气门关闭角度中心值大于或者等于预设进气门关闭角度中心值的情况下，基于预设进气门关闭角度中心值确定目标进气门关闭角度中心值后，执行步骤205。
[0099]步骤205：基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值确定体积系数。
[0100]在本发明中，可以根据公式(1)确定体积系数：
[0101]
[0102]其中，FVCR表示体积系数，指进气门关闭时气缸有效工作容积与工作容积(发动机排量)的比值；x表示活塞位移；r表示发动机曲柄半径；A表示汽缸截面积；ε表示压缩比。
[0103]由上述公式可知，体积系数与压缩比和活塞位移有关，而活塞位移又取决于目标进气门关闭角度中心值。因此当活塞处于上止点位置时，其位移为0，则此时，体积系数最小，最小体积系数可以通过公式(2)确定：
[0104]
[0105]当活塞位于下止点时，其位移最大，则此时体积系数最大，最大体积系数可以通过公式(3)确定：
[0106]
[0107]另外，压缩比不同时，活塞相对于上止点的运动规律也不同，也即是最终计算的活塞位移x为压缩比ε和目标进气门关闭角度中心值的函数，可以将体积系数FVCR设计为一张三维发动机MAP图，参见图4，横轴表示目标进气门关闭角度中心值，纵轴表示实际压缩比，输出为体积系数FVCR。
[0108]需要说明的是，实际压缩比可以由外置偏心轴传感器测量经过模数转换器转换所确定。
[0109]在基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值确定体积系数之后，执行步骤206。
[0110]步骤206：根据体积系数和温度修正系数，确定空气相对充量的转换系数。
[0111]步在本发明中，可以根据汽缸内的混合气温度查询发动机曲线图2，确定温度修正系数，可以参见图5，横轴表示缸内混合气温度，纵轴表示修正系数，温度修正系数随缸内的混合气温度的变化规律可以如图5所示。
[0112]在基于混合气温度确定温度修正系数之后，可以通过体积系数和温度修正系数，确定出进气歧管压力对应的空气相对充量放入转换系数Fp1rc。
[0113]在根据体积系数和温度修正系数，确定空气相对充量的转换系数之后，执行步骤207。
[0114]步骤207：根据可变压缩比发动机的进气歧管压力和废气压力，以及转换系数，确定实际空气相对充量。
[0115]在本发明中，进气歧管压力P1可以通过歧管压力传感器直接测量得到，或者由进气歧管压力模型计算得到；气缸内驻留的废气压力P2可以根据废气压力模型确定得到。
[0116]实际空气相对充量Rc＝Fp1rc*(P1-P2)，其中，Fp1rc表示转换系数，Rc为实际空气相对充量，指的是发动机每循环实际进入气缸的新鲜空气量与标准状态下充满气缸时新鲜空气量的比值。
[0117]本发明实施例提供的空气相对充量控制方法，获取发动机实际压缩比，并根据所述实际压缩比确定所述可变压缩比发动机的活塞运行至下止点位置对应的曲轴转角；并根据所述曲轴转角确定实际进气门关闭角度中心值，根据可变压缩比发动机的实际压缩比，确定预设进气门关闭角度中心值，当实际进气门关闭角度中心值小于预设进气门关闭角度中心值的情况下，将实际进气门关闭角度中心值设置为目标进气门关闭角度中心值，当实际进气门关闭角度中心值大于或者等于预设进气门关闭角度中心值的情况下，基于预设进气门关闭角度中心值确定目标进气门关闭角度中心值，基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值确定体积系数，根据体积系数和温度修正系数，确定空气相对充量的转换系数，根据可变压缩比发动机的进气歧管压力和废气压力，以及转换系数，确定实际空气相对充量。以使得在VCR发动机的所有运行工况下，可以精确计算气缸内的空气相对充量，使得实际进入气缸的新鲜空气相对充量与汽车的电子控制单元计算得到的相对充量之间误差减小，可以精确控制喷油量，保证发动机可以稳定运转。
[0118]参照图7，示出了本发明实施例三提供的一种空气相对充量控制装置的结构示意图，该装置可以应用于具有可变压缩比发动机的车辆。
[0119]如图7所示，该空气相对充量控制装置300具体可以包括：
[0120]第一确定模块301，用于根据可变压缩比发动机的实际压缩比，确定预设进气门关闭角度中心值；
[0121]第二确定模块302，用于基于预设进气门关闭角度中心值和实际进气门关闭角度中心值，确定目标进气门关闭角度中心值；
[0122]第三确定模块303，用于基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值，确定空气相对充量的转换系数；
[0123]第四确定模块304，用于根据可变压缩比发动机的进气歧管压力和废气压力，以及转换系数，确定实际空气相对充量。
[0124]可选地，第二确定模块包括：
[0125]设置子模块，用于当实际进气门关闭角度中心值小于预设进气门关闭角度中心值的情况下，将实际进气门关闭角度中心值设置为目标进气门关闭角度中心值；
[0126]第一确定子模块，用于当实际进气门关闭角度中心值大于或者等于预设进气门关闭角度中心值的情况下，基于预设进气门关闭角度中心值确定目标进气门关闭角度中心值。
[0127]可选地，第一确定子模块包括：
[0128]确定单元，用于当实际进气门关闭角度中心值大于或者等于预设进气门关闭角度中心值的情况下，基于发动机MAP图，确定输入的目标进气门关闭角度中心值为2倍的预设进气门关闭角度中心值减去实际进气门关闭角度中心值。
[0129]可选地，装置还包括：
[0130]第五确定模块，用于获取发动机实际压缩比，并根据实际压缩比确定可变压缩比发动机的活塞运行至下止点位置对应的曲轴转角；并根据曲轴转角确定实际进气门关闭角度中心值。
[0131]可选地，第三确定模块包括：
[0132]第二确定子模块，用于基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值确定体积系数；
[0133]第三确定子模块，用于根据体积系数和温度修正系数，确定空气相对充量的转换系数；
[0134]其中，温度修正系数可以根据发动机缸内气体温度确定。
[0135]本发明实施例中的控制装置的具体实现方式在方法侧已经详细介绍，故在此不再做赘述。
[0136]本发明实施例提供的空气相对充量控制装置，可以通过第一确定模块，根据可变压缩比发动机的实际压缩比，确定预设进气门关闭角度中心值；通过第二确定模块，基于预设进气门关闭角度中心值和实际进气门关闭角度中心值，确定目标进气门关闭角度中心值；再通过第三确定模块，基于实际压缩比和目标进气门关闭角度中心值，确定空气相对充量的转换系数；最后通过第四确定模块，根据可变压缩比发动机的进气歧管压力和废气压力，以及转换系数，确定实际空气相对充量，以使得在VCR发动机的所有运行工况下，可以精确计算气缸内的空气相对充量，使得实际进入气缸的新鲜空气相对充量与汽车的电子控制单元计算得到的相对充量之间误差减小，可以精确控制喷油量，保证发动机可以稳定运转。
[0137]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
