一种发动机扭矩估算方法、装置、存储介质及车辆

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体而言，涉及一种发动机扭矩估算方法、装置、存储介质及车辆。

背景技术

EGR(Exhaust Gas Re-circulation，废气再循环)系统用于将发动机排除的部分废气回送到进气歧管，与新鲜空气一起再次进入气缸。EGR系统能够减少发动机在中小负荷工况下的节流损失，降低发动机的燃油消耗量，以提高发动机的热效率，实现降低发动机碳排放量的目标。

EGR系统使用过程中，部分发动机的废气重新进入到发动机气缸，会降低气缸内温度，导致发动机的燃烧特性发生改变，进而引起发动机点火角效率发生改变。点火角效率用于表征发动机在固定转速和相同新鲜进气量情况下，发动机点火角与扭矩之间的关系特性。

目前，现有的扭矩估算方法主要针对不具有EGR系统的发动机，其通过车辆ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)根据不同工况下的车速、点火角等工况数据来计算发动机扭矩。但是，在发动机上加装EGR系统以后，EGR系统工作时EGR率的变化会导致点火角效率发生改变，工况数据与扭矩之间的关系特性发生改变，导致现有的扭矩估算方法难以准确估算具有EGR系统的发动机的扭矩。

发明内容

本发明解决的问题是如何有效估算EGR系统工作时发动机的扭矩。

为解决上述问题，本发明提供一种发动机扭矩估算方法、装置、存储介质及车辆。

第一方面，本发明提供了一种发动机扭矩估算方法，应用于具有EGR系统的发动机，所述发动机扭矩估算方法包括：

获取所述EGR系统工作时所述发动机的工况数据，所述工况数据包括所述EGR系统工作时影响所述发动机的输出扭矩的数据；

将所述工况数据输入训练好的扭矩估算模型，确定所述发动机的输出扭矩。

可选地，所述工况数据包括所述发动机的转速、负荷、点火角和EGR率。

可选地，所述将所述工况数据输入训练好的扭矩估算模型之前，所述发动机扭矩估算方法还包括：

获取所述EGR系统工作时所述发动机在不同的标定工况数据下的扭矩数据；

以各个所述标定工况数据为样本，对应的所述扭矩数据为标签生成数据集；

采用所述数据集训练构建的扭矩估算模型，获得所述训练好的扭矩估算模型。

可选地，所述获取所述EGR系统工作时所述发动机在不同的标定工况数据下的扭矩数据包括：

通过发动机扭矩台架对所述EGR系统工作时的所述发动机进行测试，确定不同的所述标定工况数据下所述发动机的扭矩数据。

可选地，所述标定工况数据包括所述发动机的转速、负荷、EGR率和点火角，所述发动机扭矩台架包括上位机和发动机测功机；所述通过发动机扭矩台架对所述EGR系统工作时的所述发动机进行测试，确定不同的所述标定工况数据下所述发动机的扭矩数据包括：

通过所述上位机控制所述发动机的负荷和点火角，并通过所述发动机测功机控制所述发动机的转速，确定所述发动机在不同的EGR率下的所述扭矩数据。

可选地，所述确定所述发动机的输出扭矩之后，所述发动机扭矩估算方法还包括：

获取所述发动机的扭矩实际值；

确定所述扭矩实际值与所述输出扭矩之间的差值，根据所述差值调节EGR阀的开度。

相较于现有技术，本发明的发动机扭矩估算方法可预先采集EGR系统工作时不同标定工况数据下发动机的扭矩数据，以训练扭矩估算模型。在EGR系统工作时，可实时获取发动机的工况数据，本发明全面考虑了EGR系统工作时对发动机的输出扭矩有影响的数据，将工况数据输入训练好的扭矩估算模型进行扭矩估算，确定发动机的输出扭矩，能够准确估算EGR系统工作时各种工况下发动机的扭矩。

第二方面，本发明提供了一种发动机扭矩估算装置，包括：

获取模块，用于获取所述EGR系统工作时所述发动机的工况数据，所述工况数据包括所述EGR系统工作时影响所述发动机的输出扭矩的数据；

估算模块，用于将所述工况数据输入训练好的扭矩估算模型，确定所述发动机的输出扭矩。

本发明发动机扭矩估算装置相对于现有技术的有益效果与上述发动机扭矩估算方法一致，在此不再赘述。

第三方面，本发明提供了一种发动机扭矩估算装置，包括存储器和处理器；

所述存储器，用于存储计算机程序；

所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如第一方面任一项所述的发动机扭矩估算方法。

本发明发动机扭矩估算装置相对于现有技术的有益效果与上述发动机扭矩估算方法一致，在此不再赘述。

第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如第一方面任一项所述的发动机扭矩估算方法。

本发明计算机可读存储介质相对于现有技术的有益效果与上述发动机扭矩估算方法一致，在此不再赘述。

第五方面，本发明提供了一种车辆，包括如第三方面所述的发动机扭矩估算装置、车辆ECU和具有EGR系统的发动机，所述发动机扭矩估算装置与所述车辆ECU通信连接，所述车辆ECU与所述具有EGR系统的发动机连接。

相较于现有技术，本发明的车辆通过增设发动机扭矩估算装置来估算EGR系统工作时发动机的扭矩，能够实时估算EGR系统工作时发动机的输出扭矩，同时不会改变原有的EGR系统不工作时发动机扭矩的估算方式，不会影响EGR系统不工作时发动机扭矩的估算精度。

附图说明

图1为现有技术的一种具有EGR系统的发动机的结构示意图；

图2为现有技术的发动机点火角效率变化趋势示意图；

图3为本发明实施例的一种车辆的结构示意图；

图4为本发明实施例的一种发动机扭矩估算方法的流程示意图；

图5为本发明实施例的扭矩估算模型的输入数据和输出数据的示意图；

图6为本发明实施例的采集不同工况数据下发动机扭矩的流程示意图；

图7为本发明实施例的一种发动机扭矩估算装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。

应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”；术语“可选地”表示“可选的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

本发明实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

如图1所示，EGR系统包括EGR冷凝器和EGR阀，发动机的废气通过排气歧管排出，其中部分废气进入EGR冷凝器，然后通过EGR阀与新鲜空气混合，一起进入发动机气缸。

发动机点火角效率表征发动机在固定转速和相同新鲜进气量的情况下，发动机点火角变化与扭矩之间的关系特性。通常考虑发动机在不考虑爆震情况下达到最大扭矩时的点火角为最优点火角，此时发动机点火角效率为1。如图2所示，不断减小发动机输出点火角时，发动机实际扭矩下降，点火角效率降低。

现有技术中的发动机扭矩估算方法主要针对不具有EGR系统的发动机，该发动机加装EGR系统以后，存在两种工作状态，一种状态是低温下EGR系统不工作，另一种状态是常温下EGR系统工作。但是，车辆ECU是针对不具有EGR系统的发动机设计的，其只能计算EGR系统不工作时该发动机的扭矩，无法计算EGR系统工作时该发动机的扭矩。

针对上述现有技术中存在的问题，本发明实施例提出一种发动机扭矩估算方法、装置、存储介质及车辆。

如图3所示，本发明实施例提供的一种车辆，包括发动机扭矩估算装置、车辆ECU和具有EGR系统的发动机，所述发动机扭矩估算装置与所述车辆ECU通信连接，所述车辆ECU与所述具有EGR系统的发动机连接，发动机扭矩估算装置用于执行如下所述的发动机扭矩估算方法。

具体地，发动机扭矩估算装置可通过通信总线与车辆ECU连接，例如CAN总线、LIN总线、Flexray总线和MOST总线等。EGR系统不工作时，可由车辆ECU采用现有技术中的扭矩估算方法估算发动机扭矩；EGR系统工作时，可由发动机扭矩估算装置通过车辆ECU获取发动机的转速、负荷、点火角和EGR率等工况数据，采用下述的发动机扭矩估算方法确定发动机扭矩，并将发动机扭矩实时反馈给车辆ECU。

本实施例中，通过增设发动机扭矩估算装置来估算EGR系统工作时发动机的扭矩，能够实时估算EGR系统工作时发动机的输出扭矩，同时不会改变原有的EGR系统不工作时发动机扭矩的估算方式，不会影响EGR系统不工作时发动机扭矩的估算精度。

在一可选的实施例中，发动机扭矩估算装置包括存储器和处理器；所述存储器，用于存储计算机程序；所述处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如下所述的发动机扭矩估算方法。

如图4所示，本发明实施例提供的一种发动机扭矩估算方法，应用于具有EGR系统的发动机，所述发动机扭矩估算方法包括：

步骤S100，获取所述EGR系统工作时所述发动机的工况数据，所述工况数据包括所述EGR系统工作时影响所述发动机的输出扭矩的数据。

可选地，所述工况数据包括所述发动机的转速、负荷、点火角和EGR率，在此基础上，还可包括扭矩损失和Lambda效率。

步骤S200，将所述工况数据输入训练好的扭矩估算模型，确定所述发动机的输出扭矩。

本实施例中，可预先采集EGR系统工作时不同标定工况数据下发动机的扭矩数据，以训练扭矩估算模型。在EGR系统工作时，可实时获取发动机的工况数据，本发明全面考虑了EGR系统工作时对发动机的输出扭矩有影响的数据，将工况数据输入训练好的扭矩估算模型进行扭矩估算，确定发动机的输出扭矩，能够准确估算EGR系统工作时各种工况下发动机的扭矩。

可选地，所述将所述工况数据输入训练好的扭矩估算模型之前，所述发动机扭矩估算方法还包括：

获取所述EGR系统工作时所述发动机在不同的标定工况数据下的扭矩数据。

示例性地，标定工况数据包括发动机的转速、负荷(即进气量)、EGR率和点火角时，可通过试验等方式确定不同发动机转速、不同负荷和不同EGR率情况下，发动机在不同实际点火角下的扭矩数据。

以各个所述标定工况数据为样本，对应的所述扭矩数据为标签生成数据集。

具体地，可通过Matlab软件预先构建扭矩估算模型，扭矩估算模型如图5所示，可采用神经网络和支持向量机等。

采用所述数据集训练构建的扭矩估算模型，获得所述训练好的扭矩估算模型。

具体地，将数据集划分为训练集和测试集，采用训练集训练该扭矩估算模型，并采用测试集测试训练后的扭矩估算模型的精度。其中，训练好的扭矩估算模型输出的输出扭矩与对应标签的扭矩实际值之间的偏差优选为±10Nm以内。

本可选的实施例中，通过各种不同工况数据下的扭矩数据训练扭矩估算模型，训练好的扭矩估算模型能够准确估算各种复杂工况下EGR系统工作时发动机的扭矩。

可选地，所述获取所述EGR系统工作时所述发动机在不同的标定工况数据下的扭矩数据包括：

通过发动机扭矩台架对所述EGR系统工作时的所述发动机进行测试，确定不同的所述标定工况数据下所述发动机的扭矩数据。

具体地，可通过发动机扭矩台架对EGR系统工作时的发动机运行情况进行试验，试验确定不同发动机转速、不同新鲜进气量和不同EGR率情况下，发动机在不同实际点火角下的扭矩。获取不同标定工况数据下的扭矩数据来训练扭矩估算模型，能够提高训练好的扭矩估算模型的精度。

可选地，所述标定工况数据包括所述发动机的转速、负荷、EGR率和点火角，所述发动机扭矩台架包括上位机和发动机测功机；所述通过发动机扭矩台架对所述EGR系统工作时的所述发动机进行测试，确定不同的所述标定工况数据下所述发动机的扭矩数据包括：

通过所述上位机控制所述发动机的负荷和点火角，并通过所述发动机测功机控制所述发动机的转速，确定所述发动机在不同的EGR率下的所述扭矩数据。

具体地，可通过上位机中安装的INCA软件调节发动机的负荷和点火角。如图6所示，可先确定一组发动机的转速和负荷，再确定一组EGR率，在此基础上确定不同点火角下发动机的扭矩数据。然后改变发动机的转速、负荷和EGR率，重新确定不同点火角下的扭矩数据，获得多组不同工况数据下的扭矩数据。

可选地，所述确定所述发动机的输出扭矩之后，所述发动机扭矩估算方法还包括：

获取所述发动机的扭矩实际值；

确定所述扭矩实际值与所述输出扭矩之间的差值，根据所述差值调节EGR阀的开度。

具体地，当扭矩实际值小于输出扭矩时，可以减小EGR阀的开度，降低废气进气量，提高发动机的实际输出扭矩。当扭矩实际值大于输出扭矩时，可以增大EGR阀的开度，提高废气进气量，降低发动机的实际输出扭矩。

本可选的实施例中，通过调节EGR阀的开度，以调节发动机的实际输出扭矩，使实际输出扭矩达到估算的输出扭矩，提高了发动机扭矩的控制精度。

如图7所示，本发明实施例提供的一种发动机扭矩估算装置，包括：

获取模块，用于获取所述EGR系统工作时所述发动机的工况数据，所述工况数据包括所述EGR系统工作时影响所述发动机的输出扭矩的数据；

估算模块，用于将所述工况数据输入训练好的扭矩估算模型，确定所述发动机的输出扭矩。

本实施例的发动机扭矩估算装置用于实现如上所述的发动机扭矩估算方法，其相对于现有技术的优势与上述发动机扭矩估算方法相较于现有技术的优势相同，在此不再赘述。

可选地，所述工况数据包括所述发动机的转速、负荷、点火角和EGR率，在此基础上，还可包括扭矩损失和Lambda效率。

可选地，该装置还包括模型构建模块，所述模型构建模块用于：获取所述EGR系统工作时所述发动机在不同的标定工况数据下的扭矩数据；构建扭矩估算模型，以各个所述标定工况数据为样本，对应的所述扭矩数据为标签生成数据集；采用所述数据集训练构建的扭矩估算模型，获得所述训练好的扭矩估算模型。

可选地，所述模型构建模块具体用于：通过发动机扭矩台架对所述EGR系统工作时的所述发动机进行测试，确定不同的所述标定工况数据下所述发动机的扭矩数据。

可选地，所述标定工况数据包括所述发动机的转速、负荷、EGR率和点火角，所述发动机扭矩台架包括上位机和发动机测功机，所述模型构建模块具体还用于：通过所述上位机控制所述发动机的负荷和点火角，并通过所述发动机测功机控制所述发动机的转速，确定所述发动机在不同的EGR率下的所述扭矩数据。

可选地，该装置还包括控制模块，所述控制模块用于：获取所述发动机的扭矩实际值；确定所述扭矩实际值与所述输出扭矩之间的差值，根据所述差值调节EGR阀的开度。

本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的发动机扭矩估算方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。在本申请中，所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。