一种发动机节气门控制信号产生装置及方法

1.本发明属于发动机控制机燃油消耗技术领域，尤其涉及一种发动机节气门控制信号产生装置及方法。

背景技术：

2.目前石油枯竭和环境污染已经成为世界汽车工业乃至全人类目前面临的最紧迫的问题，如何提高发动机燃油效率，包括改造已上市的燃油汽车，受到各国政府越来越多的重视。
3.中国发明专利号为cn201911034826.9，申请日为2019-10-29，公开了一种提高发动机燃油效率的控制方法，即实际节气门开度控制信号是电子油门确定的节气门开度控制信号和发动机转速依据燃油消耗率最小原则确定的节气门开度控制信号的加权结果，权值越大，实际节气门开度越靠近电子油门确定的节气门开度控制信号，根据油门踏板的加速度来确定加权权值，从而使得发动机燃油消耗率比电子油门单独确定节气门开度更佳；但是，不足之处在于需要实时获取发动机油门踏板的加速度精确值，该方法较为复杂，稳定性不强。

技术实现要素：

4.本发明为了克服上述现有技术的缺陷，本提出了一种发动机节气门控制信号产生装置及方法，不需要油门踏板的信号，就可以确定获取实际节气门控制信号过程中所用的权值。
5.为实现上述目的，本采用的技术方案如下：一种发动机节气门控制信号产生装置，该装置含有微处理器，所述装置有两个输入信号和一个输出信号，两个所述输入信号分别为发动机转速信号n和发动机控制器产生的节气门控制信号qc，所述输出信号为实际节气门控制信号qa，所述实际节气门控制信号qa送给节气门控制电机，所述节气门控制信号qc不再送给节气门控制电机，所述微处理器离线存入发动机燃油消耗率最小曲线数据。
6.一种发动机节气门控制信号产生方法，包括以下步骤：步骤1、离线建立发动机燃油消耗率最小曲线；步骤2、在线检测发动机转速信号n和电子油门脚踏板信号h，所述发动机转速信号n通过燃油消耗率最小曲线得到的节气门控制信号qn，所述电子油门脚踏板信号h通过发动机控制器输出得到节气门控制信号qc，所述节气门控制信号qc与节气门控制信号qn加权和得到发动机的实际节气门控制信号qa；所述实际节气门控制信号qa的计算公式如下：qa＝（1-α）qn＋αqc（1）其中，α为加权权值（0＜α＜1）；步骤3、所述加权权值α的得到方法如下：a，离线确定节气门控制信号qc和节气门控制信号qn之差的最大绝对值l0；
b，在线检测计算节气门控制信号qc和节气门控制信号qn之差的绝对瞬时值l；c，l与l0的比值得到加权权值α。
7.所述电子油门脚踏板信号h有信号时，所述实际节气门控制信号qa送给节气门的控制电机；所述电子油门脚踏板信号h无信号时，发动机怠速喷油。
8.步骤1中，所述发动机燃油消耗率最小曲线的得到方法如下：a、通过电子油门脚踏板使发动机主轴转速稳定在一个确定值n1，扰动发动机输出端负载大小，使节气门开度在容许范围内从小到大变化，寻发动机燃油消耗率最小时节气门开度q1，由（q1，n1）确定一个燃油消耗率最小时发动机转速和节气门开度之间的关系曲线上的点；b、通过依次改变发动机主轴转速n1，n2，......，nm，依次寻燃油消耗率最小时节气门开度q1，q2，......，qm，对这m个点（（q1，n1），（q2，n2），......，（qm，nm））曲线拟合，得到发动机燃油消耗率最小曲线；c、所述节气门开度q1，q2，......，qm是对应转速下燃油消耗率最小时发动机控制器产生的节气门控制信号qc。
9.所述发动机控制器内实现加权和的方法，加权和的结果通过发动机控制器相应输出端口a送给节气门的执行电机，电子油门脚踏板信号h没有信号时，发动机怠速喷油。
10.与现有技术相比，采用本发明的优点和有益效果在于：加权获取实际节气门控制信号过程不需要油门踏板的信号，加权节气门开度控制信号越靠近电子油门输出信号确定的节气门控制信号，发动机受控灵敏度越好，燃油效率越差；加权节气门控制信号越靠近发动机转速依据燃油消耗率最小曲线确定的节气门控制信号，发动机受控灵敏度越差，燃油效率越好，且油门踏板不动时，权值随发动机转速的下降而增大，这有助于自动稳速，权值随发动机转速的上升而减小，这有助于使发动机节能减排。
附图说明
11.下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明，其中：图1为加权模块在发动机控制器外实现时的原理框图；图2为加权模块在发动机控制器内实现时的原理框图。
具体实施方式
12.实施例1一种发动机节气门控制信号产生装置，该装置含有微处理器，所述装置有两个输入信号和一个输出信号，两个所述输入信号分别为发动机转速信号n和发动机控制器产生的节气门控制信号qc，所述输出信号为实际节气门控制信号qa，所述实际节气门控制信号qa送给节气门控制电机，所述节气门控制信号qc不再送给节气门控制电机，所述微处理器离线存入发动机燃油消耗率最小曲线数据。
13.如图1所示，所述发动机控制器外实现加权和的方法，包括实现加权的装置和节气门的控制电机，所述加权装置有两个输入信号和一个输出信号。
14.一种发动机节气门控制信号产生方法，包括以下步骤：步骤1、离线建立发动机燃油消耗率最小曲线；
步骤2、在线检测发动机转速信号n和电子油门脚踏板信号h，所述发动机转速信号n通过燃油消耗率最小曲线得到的节气门控制信号qn，所述电子油门脚踏板信号h通过发动机控制器输出得到节气门控制信号qc，所述节气门控制信号qc与节气门控制信号qn加权和得到发动机的实际节气门控制信号qa；所述实际节气门控制信号qa的计算公式如下：qa＝（1-α）qn＋αqc（1）其中，α为加权权值（0＜α＜1）；步骤3、所述加权权值α的得到方法如下：a，离线确定节气门控制信号qc和节气门控制信号qn之差的最大绝对值l0；b，在线检测计算节气门控制信号qc和节气门控制信号qn之差的绝对瞬时值l；c，l与l0的比值得到加权权值α。
15.所述电子油门脚踏板信号h有信号时，所述实际节气门控制信号qa送给节气门的控制电机；所述电子油门脚踏板信号h无信号时，发动机怠速喷油。
16.步骤1中，所述发动机燃油消耗率最小曲线的得到方法如下：a、通过电子油门脚踏板使发动机主轴转速稳定在一个确定值n1，扰动发动机输出端负载大小，使节气门开度在容许范围内从小到大变化，寻发动机燃油消耗率最小时节气门开度q1，由（q1，n1）确定一个燃油消耗率最小时发动机转速和节气门开度之间的关系曲线上的点；b、通过依次改变发动机主轴转速n1，n2，......，nm，依次寻燃油消耗率最小时节气门开度q1，q2，......，qm，对这m个点（（q1，n1），（q2，n2），......，（qm，nm））曲线拟合，得到发动机燃油消耗率最小曲线；c、所述节气门开度q1，q2，......，qm是对应转速下燃油消耗率最小时发动机控制器产生的节气门控制信号qc。
17.如图2所示，所述发动机控制器内实现加权和的方法，加权和的结果通过发动机控制器相应输出端口a送给节气门的执行电机，电子油门脚踏板信号h没有信号时，发动机怠速喷油。
18.通过电子油门脚踏板输出信号确定的节气门开度和发动机转速依据燃油消耗率最小曲线确定的节气门开度的加权结果来确定实际节气门开度过程中的权值时，不需要实时采样油门踏板的信号，而且在油门踏板不动时，权值随发动机转速的下降而增大，这有助于自动稳速，权值随发动机转速的上升而减小，这有助于使发动机节能减排，控制过程更加简单，可靠性更好。
19.离线测试发动机燃油消耗率最小时发动机转速和节气门开度之间关系曲线的方法：通过控制电子油门踏板使发动机主轴转速稳定在一个确定值n1，扰动发动机输出端负载大小，使节气门开度在容许范围内从小到大变化，寻发动机燃油消耗率最小时节气门开度q1，由（q1，n1）可以确定一个燃油消耗率最小时发动机转速和节气门开度之间的关系曲线上的点，依次改变发动机主轴转速并稳定在n2，n3，......，nm，依次寻燃油消耗率最小时节气门开度q2，q3，......，qm，对这m个点（（q1，n1），（q2，n2），......，（qm，nm））曲线拟合，可得发动机燃油消耗率最小曲线，，节气门开度q1，q2，......，qm是对应转速下燃油消耗率最小时传统发动机控制器产生的节气门开度控制信号。
20.由发动机负荷特性可知，固定转速下，不同节气门开度下的燃油消耗率有一个最小值，即最优节气门开度，在节气门开度大于最优节气门开度侧，燃油消耗率随节气门开度增加而单调增大，在节气门开度小于最优节气门开度侧，燃油消耗率随节气门开度增加而单调减小；在线检测发动机转速信号和电子油门输出信号，发动机转速依据燃油消耗率最小曲线确定的节气门控制信号为qn，电子油门输出信号确定的节气门控制信号为qc，实际节气门控制信号qa则是qn、qc的加权和，即：qa＝（1-α）qn＋αqc（1）其中，α为加权权值（0＜α＜1）。
21.式（1）中，加权节气门开度控制信号越靠近电子油门输出信号确定的节气门开度控制信号，发动机受控灵敏度越好，燃油效率越差；加权节气门开度控制信号越靠近发动机转速依据燃油消耗率最小曲线确定的节气门开度控制信号，发动机受控灵敏度越差，燃油效率越好，加权权值确定方法包括以下步骤：1、离线确定电子油门输出信号确定的节气门开度控制信号和发动机转速依据燃油消耗率最小曲线确定的节气门开度控制信号之差的绝对值最大值lo；2、在线检测计算电子油门确定的节气门开度控制信号和发动机转速依据燃油消耗率最小曲线确定的节气门开度控制信号之差的绝对瞬时值l；3、l与lo的比值就是权值。
22.在发动机控制器外实现加权功能时，电子油门有信号，加权模块给定的实际节气门开度控制信号直接给节气门执行电机，不通过发动机控制器，电子油门没有信号输出，发动机怠速喷油。
23.在发动机控制器内实现加权功能时，电子油门有信号，该加权模块是一段程序，加权结果通过发动机控制器相应输出端口送给节气门执行电机，电子油门没有信号输出，发动机怠速喷油。
24.所述微处理器可以为单片机。
25.在本的描述中，需要说明的是，节气门控制电机与节气门执行电机等同，术语“第一”、“第二”、“左端”、“右端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。

技术特征：

1.一种发动机节气门控制信号产生装置，该装置含有微处理器，其特征在于：所述装置有两个输入信号和一个输出信号，两个所述输入信号分别为发动机转速信号n和发动机控制器产生的节气门控制信号qc，所述输出信号为实际节气门控制信号qa，所述实际节气门控制信号qa送给节气门控制电机，所述节气门控制信号qc不再送给节气门控制电机，所述微处理器离线存入发动机燃油消耗率最小曲线数据。2.一种基于权利要求1所述装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：离线建立发动机燃油消耗率最小曲线；步骤2：在线检测发动机转速信号n和电子油门脚踏板信号h，所述发动机转速信号n通过燃油消耗率最小曲线得到的节气门控制信号qn，所述电子油门脚踏板信号h通过发动机控制器输出得到节气门控制信号qc，所述节气门控制信号qc与节气门控制信号qn加权和得到发动机的实际节气门控制信号qa；所述实际节气门控制信号qa的计算公式如下：qa＝（1-α）qn＋αqc（1）其中，α为加权权值（0＜α＜1）；步骤3：所述加权权值α的得到方法如下：（1）离线确定节气门控制信号qc和节气门控制信号qn之差的最大绝对值l0；（2）在线检测计算节气门控制信号qc和节气门控制信号qn之差的绝对瞬时值l；（3）l与l0的比值得到加权权值α。3.根据权利要求2所述的一种发动机节气门控制信号产生方法，其特征在于：所述电子油门脚踏板信号h有信号时，所述实际节气门控制信号qa送给节气门的控制电机；所述电子油门脚踏板信号h无信号时，发动机怠速喷油。4.根据权利要求2所述的一种发动机节气门控制信号产生方法，其特征在于：步骤1中，所述发动机燃油消耗率最小曲线的得到方法如下：a、通过电子油门脚踏板使发动机主轴转速稳定在一个确定值n1，扰动发动机输出端负载大小，使节气门开度在容许范围内从小到大变化，寻发动机燃油消耗率最小时节气门开度q1，由（q1，n1）确定一个燃油消耗率最小时发动机转速和节气门开度之间的关系曲线上的点；b、通过依次改变发动机主轴转速n1，n2，......，nm，依次寻燃油消耗率最小时节气门开度q1，q2，......，qm，对这m个点（（q1，n1），（q2，n2），......，（qm，nm））曲线拟合，得到发动机燃油消耗率最小曲线；c、所述节气门开度q1，q2，......，qm是对应转速下燃油消耗率最小时发动机控制器产生的节气门控制信号qc。5.根据权利要求2所述的一种发动机节气门控制信号产生方法，其特征在于：所述发动机控制器内实现加权和的方法，加权和的结果通过发动机控制器相应输出端口a送给节气门的执行电机，电子油门脚踏板信号h没有信号时，发动机怠速喷油。

技术总结

本发明属于发动机控制机燃油消耗技术领域，公开了一种发动机节气门控制信号产生装置及方法，针对汽车发动机采用发动机转速依据燃油消耗率最小原则来提高发动机燃油效率时，发动机主轴转速的控制问题，本发明提出发动机的实际节气门开度是电子油门输出信号确定的节气门开度和发动机转速依据燃油消耗率最小原则确定的节气门开度加权结果，权值由电子油门确定的节气门控制信号和发动机转速依据燃油消耗率最小曲线确定的节气门控制信号之差的绝对瞬时值确定，燃油消耗率比电子油门输出信号单独确定的节气门开度更佳，成本低、方法简单易行。单易行。单易行。