CN105508065B - 一种发动机输出扭矩的控制方法、装置及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发动机输出扭矩的控制方法、装置及汽车，涉及电子控制技术领域。所述方法包括：获取车辆发动机运行时的当前发动机转速、当前输出扭矩以及当前水温；在所述当前水温大于预设的水温最大限值时，获取与所述当前发动机转速对应的扭矩限值；在所述当前输出扭矩大于所述扭矩限值时，将所述当前输出扭矩调整为所述扭矩限值。本发明可以通过调整发动机的当前输出扭矩，控制发动机的动力输出，根据不同的使用环境调节车辆的散热量，从而有效的改善发动机的散热能力和动力输出的问题。

Description

一种发动机输出扭矩的控制方法、装置及汽车

技术领域

本发明涉及电子控制技术领域，特别是指一种发动机输出扭矩的控制方法、装置及汽车。

背景技术

随着节能减排的大趋势，虽然现代的车用发动机比发明之初有了巨大的进步，但是在将化学能转换成机械能的过程中，发动机的能量转化效率仍然不够高。这使得发动机在工作过程中会产生大量的热量，转化成热量的能量约占燃料化学能的60％～70％，这些热量需要通过车辆的冷却系统排出。如果在某些极端的环境条件下，车辆的冷却系统散热能力不足以排出发动机散发的热量，就必须限制发动机的输出功率来减少发动机的热量输出，以避免发动机因过热而损坏。

当前的发动机管理系统针对上述问题，采取的主要措施是当冷却液温度或进气温度超过预先设定的限值后，首先会根据发动机的转速确定扭矩输出的限值。当发动机在特定的转速下输出扭矩被限制，则发动机此时输出的功率也被限制，当发动机输出的功率受限制的时候，此时由发动机向外部散发的热量也必然减少。所以传统的控制方法通常通过标定试验设定一个以转速为坐标轴的一维标定表，在发动机运行过程中当冷却液温度或进气温度超过预设的限值的时候，发动机电子控制单元会根据查表的结果限制发动机的输出扭矩，从而达到减少发动机的输出功率和散热量，保护发动机的目的。

实践证明这种策略确实可以有效的保护发动机，避免发动机因过热而损坏。但是这种方法没有考虑到车辆运行的时候的内外部环境因素对冷却系统散热能力的影响，例如车辆挂高档位高速行驶时，与车辆挂低档位中速行驶时，尽管发动机的转速可能相同，但是车辆冷却系统的散热能力却有差别。所以在某些情况下，这种策略会导致发动机输出扭矩过低，影响到发动机的动力输出，引发顾客抱怨。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种发动机输出扭矩的控制方法、装置及汽车，可以通过调整发动机的当前输出扭矩，控制发动机的动力输出，根据不同的使用环境调节车辆的散热量，从而有效的改善发动机的散热能力和动力输出相平衡的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供了一种发动机输出扭矩的控制方法，所述方法包括：

获取车辆发动机运行时的当前发动机转速、当前输出扭矩以及当前水温；在所述当前水温大于预设的水温最大限值时，获取与所述当前发动机转速对应的扭矩限值；

在所述当前输出扭矩大于所述扭矩限值时，将所述当前输出扭矩调整为所述扭矩限值。

其中，所述方法还包括：

在所述发动机运行一段时间后，如果当前水温大于所述水温最大限值，则控制所述当前输出扭矩从所述扭矩限值持续减小，直到所述当前水温等于或者低于预设的水温最大限值。

其中，控制所述当前输出扭矩从所述扭矩限值持续减小的步骤包括：

控制所述当前输出扭矩按照预设的扭矩梯度持续减小。

其中，控制所述当前输出扭矩从所述扭矩限值持续减小的步骤，还包括：

如果所述当前水温低于预设的水温最小限值，则控制所述当前输出扭矩持续增大，直到所述当前输出扭矩为所述扭矩限值。

其中，获取与所述当前发动机转速对应的扭矩限值的步骤包括：

从车速和发动机转速对应的关系表中获取车辆的冷却系统散热量；

从发动机转速和车辆的冷却系统散热量对应的关系表中获取与发动机转速对应的扭矩限值。

依据本发明的另一个方面，还提供了一种发动机输出扭矩的控制装置，包括：

获取模块，用于获取车辆发动机运行时的当前发动机转速、当前输出扭矩以及当前水温；在所述当前水温大于预设的水温最大限值时，获取与所述当前发动机转速对应的扭矩限值；

调整模块，用于在所述当前输出扭矩大于所述扭矩限值时，将所述当前输出扭矩调整为所述扭矩限值。

其中，所述的发动机输出扭矩的控制装置还包括：

控制模块，用于在所述发动机运行一段时间后，如果当前水温大于所述水温最大限值，则控制所述当前输出扭矩按照预设的扭矩梯度持续减小，直到所述当前水温等于或者低于预设的水温最大限值。

其中，所述控制模块包括：

判断子模块，用于判断如果所述当前水温低于预设的水温最小限值，则控制所述当前输出扭矩持续增大，直到所述当前输出扭矩为所述扭矩限值。

其中，所述获取模块包括：

获取散热量子模块：用于从车速和发动机转速对应的关系表中获取车辆的冷却系统散热量；

获取扭矩限值子模块：用于从发动机转速和车辆的冷却系统散热量对应的关系表中获取与发动机转速对应的扭矩限值。

本发明的实施例中还提供一种汽车，包括如上所述的发动机输出扭矩的控制装置。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过获取车辆发动机运行时的当前发动机转速、当前输出扭矩以及当前水温；调整发动机的当前输出扭矩，控制发动机的动力输出，根据不同的使用环境调节车辆的散热量，从而有效的改善发动机的散热能力和动力输出的问题。

附图说明

图1为本发明发动机输出扭矩的控制方法的流程图；

图2为本发明发动机输出扭矩的控制方法的具体步骤的流程图；

图3为本发明发动机输出扭矩的控制装置的结构示意图；

图4为本发明发动机输出扭矩的控制装置的具体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的发动机不能平衡输出扭矩和动力输出的问题，提供一种发动机输出扭矩的控制方法、装置及汽车。

如图1所示，为本发明的发动机输出扭矩的控制方法流程图，具体步骤如下：

步骤11：获取车辆发动机运行时的当前发动机转速、当前输出扭矩以及当前水温；在所述当前水温大于预设的水温最大限值时，获取与所述当前发动机转速对应的扭矩限值；

步骤12：在所述当前输出扭矩大于所述扭矩限值时，将所述当前输出扭矩调整为所述扭矩限值。

进一步的，步骤11中可以通过车辆发动机的发热量模型和车辆冷却系统的热量散发模型获得水温最大限值和水温最小限值；

所述车辆冷却系统的热量散发模型，可以通过整车CFD仿真计算获得，并可在环境仓中进行校准。在每个档位不同车速稳态行车，计算出整车的散热量并填入以车速为横坐标、发动机转速为纵坐标的热量散发表内，根据当时的车速和当时的发动机转速即可查出当时的整车散热量。

所述车辆发动机的发热量模型通过仿真计算获得，并在发动机台架上通过实验较准；在进行台架标定的时候，确定了允许的水温最大限值以后，在以发动机转速为横坐标、整车散热量为纵坐标的工况平面内，选取适量的工况点，在每个转速点稳定运行发动机，调整输出扭矩即可得出这个工况点对应的扭矩限值，进而确定了发热量表，根据当时的发动机转速和当时的整车散热量在发热量表中即可查出扭矩限值，然后把当时发动机输出扭矩调整到扭矩限值。

进一步的，将仿真获取到的车辆冷却系统的热量散发模型及车辆发动机的发热量模型的数据存于汽车的存储系统中，通过车辆控制系统把当前发动机转速、当前输出扭矩以及当前水温与存储系统中的数据进行比对，并通过热量散发表和发热量表中参数的对应关系对车辆输出扭矩进行相应的调整。

所述发动机转速采用转速传感器，与飞轮上面的信号齿相对应，测量发动机的转速；

所述发动机输出扭矩是发动机加速能力的具体指标，是活塞在汽缸里的往复运动，往复一次做有一定的功，它的单位是牛米NM。在每个单位距离所做的功就是扭矩，其计算公式是力F乘以距离S；

所述当前水温通过水温传感器进行测量得出；

所述扭矩限值是根据仿真计算中发动机转速和整车散热量计算得出。

所述各个部件的传感器与车辆控制系统连接，并通过车辆控制系统进行控制。

如图2所示，为本发明发动机输出扭矩的控制方法的具体步骤的流程图，具体步骤如下：

步骤21：进入车辆发动机的发热量模型和车辆冷却系统的热量散发模型；

步骤22：判断当前水温是否大于所述预设的水温最大限值；

如果当前水温不大于所述预设的水温最大限值，则进入步骤23；

步骤23：结束调整；

如果当前水温大于所述预设的水温最大限值，则进入步骤24；

步骤24：从车速和发动机转速对应的关系表中获取车辆的冷却系统散热量；

步骤25：从发动机转速和车辆冷却系统散热量对应的关系表中获取与发动机转速对应的扭矩限值；

步骤26：在所述发动机运行一段时间后，再次判断当前水温是否大于所述水温最大限值；

如果当前水温大于所述水温最大限值，则进入步骤27；

步骤27：控制所述当前输出扭矩从所述扭矩限值持续减小，直到所述当前水温等于或者低于预设的水温最大限值；

步骤28：判断当前水温是否低于预设的水温最小限值；

如果当前水温低于预设的水温最小限值，则进入步骤29；

步骤29：控制当前输出扭矩持续增大，直到所述当前输出扭矩为所述扭矩限值；

如果当前水温不低于预设的水温最小限值，则转到步骤22继续进行循环判断；

如果当前水温不大于所述水温最大限值，则转到步骤28再次进行循环判断。

进一步的，所述步骤27与步骤29中扭矩限值持续增大与持续减小是根据扭矩表中扭矩限值与当前水温、水温最小限值、水温最大限值以及发动机扭矩下降梯度的对应关系进行增大和减小的；

以当前水温为横坐标，发动机扭矩下降梯度为纵坐标，在横坐标上选取预设的水温最大限值和水温最小限值，确定一个扭矩限值曲线；

当当前水温大于所述的水温最大限值时，调整当前输出扭矩到扭矩限值曲线上；

当当前水温小于所述水温最小限值时，调整当前输出扭矩到扭矩限值曲线上；

当当前水温大于所述水温最大限值，小于水温最大限值，则不做任何调整。

如图3所示，为本发明的发动机输出扭矩的控制装置的结构示意图，所述装置包括：

获取模块31，用于获取车辆发动机运行时的当前发动机转速、当前输出扭矩以及当前水温；在所述当前水温大于预设的水温最大限值时，获取与所述当前发动机转速对应的扭矩限值；

所述获取模块31获取数据的方式不限，可以根据车辆上各个部件安装的传感器获得，也可通过其他仿真方式计算获得；

进一步的，所述获取模块31包括：

获取散热量子模块311：用于从车速和发动机转速对应的关系表中获取车辆的冷却系统散热量；

所述获取散热量子模块311通过预先存储的散热量表查询出与车速和发动机转速对应的冷却系统散热量。

获取扭矩限值子模块312：用于从发动机转速和车辆的冷却系统散热量对应的关系表中获取与发动机转速对应的扭矩限值；

所述扭矩限值子模块312通过预先存储的热量散发表查询出于发动机转速和车辆的冷却系统散热量对应的扭矩限值。

调整模块32，用于在所述当前输出扭矩大于所述扭矩限值时，将所述当前输出扭矩调整为所述扭矩限值。

所述调整模块32在获取模块31获取到的相关数据的基础上进行相关比对计算，根据车辆发动机的发热量模型和车辆冷却系统的热量散发模型中相关数据之间的对应关系对发动机的输出扭矩进行相关的调整。

如图4所示，为本发明的具体结构示意图，所述装置还包括：

控制模块33，用于在所述发动机运行一段时间后，如果当前水温大于所述水温最大限值，则控制所述当前输出扭矩按照预设的扭矩梯度持续减小，直到所述当前水温等于或者低于预设的水温最大限值。

所述控制模块33根据之前存储在车辆存储系统中的扭矩表对车辆的输出扭矩进行调整；

所述获取模块31、调整模块32和/或控制模块33可以设置于车辆的控制系统中，进行自动的控制，也可通过车载显示器显示出来，方便用户自己操作。

进一步的，所述控制模块33包括：

判断子模块331，用于判断如果所述当前水温低于预设的水温最小限值，则控制所述当前输出扭矩持续增大，直到所述当前输出扭矩为所述扭矩限值。

控制模块33根据判断子模块331对当前水温与预设的水温最小值的比对判断，对发动机的输出扭矩进行相应的调整，以使发动机的输出扭矩与水温相适应。

所述装置通过在发动机电子控制单元内编制相应的控制指令来实现，直接使用原有发动机管理系统的传感器和执行器，无需变更原车的传感器和执行器，也可通过其他的终端进行控制；

这些控制指令可存储在车辆控制系统中或者可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或者多个流程和/或方框图一个方框或者多个方框中指定的功能。

本发明可以通过调整发动机的当前输出扭矩，根据不同的使用环境调节车辆运转时的动力输出，解决了现有技术中因没有考虑到车辆运行的时候，内外部环境因素对冷却系统散热能力的影响，导致发动机输出扭矩过低，影响到发动机的动力输出，引发顾客抱怨的问题。

本发明的实施例中还提供一种汽车，包括如上所述的发动机输出扭矩的控制装置。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种发动机输出扭矩的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取车辆发动机运行时的当前发动机转速、当前输出扭矩以及当前水温；在所述当前水温大于预设的水温最大限值时，获取与所述当前发动机转速对应的扭矩限值；

在所述当前输出扭矩大于所述扭矩限值时，将所述当前输出扭矩调整为所述扭矩限值；

在所述发动机运行一段时间后，如果当前水温大于所述水温最大限值，则控制所述当前输出扭矩从所述扭矩限值持续减小，直到所述当前水温等于或者低于预设的水温最大限值。

2.根据权利要求1所述的发动机输出扭矩的控制方法，其特征在于，控制所述当前输出扭矩从所述扭矩限值持续减小的步骤包括：

控制所述当前输出扭矩按照预设的扭矩梯度持续减小。

3.根据权利要求1所述的发动机输出扭矩的控制方法，其特征在于，还包括：

如果所述当前水温低于预设的水温最小限值，则控制所述当前输出扭矩持续增大，直到所述当前输出扭矩为所述扭矩限值。

4.根据权利要求1所述的发动机输出扭矩的控制方法，其特征在于，获取与所述当前发动机转速对应的扭矩限值的步骤包括：

从车速和发动机转速对应的关系表中获取车辆的冷却系统散热量；

从发动机转速和车辆的冷却系统散热量对应的关系表中获取与发动机转速对应的扭矩限值。

5.一种发动机输出扭矩的控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取车辆发动机运行时的当前发动机转速、当前输出扭矩以及当前水温；在所述当前水温大于预设的水温最大限值时，获取与所述当前发动机转速对应的扭矩限值；

调整模块，用于在所述当前输出扭矩大于所述扭矩限值时，将所述当前输出扭矩调整为所述扭矩限值；

控制模块，用于在所述发动机运行一段时间后，如果当前水温大于所述水温最大限值，则控制所述当前输出扭矩按照预设的扭矩梯度持续减小，直到所述当前水温等于或者低于预设的水温最大限值。

6.根据权利要求5所述的发动机输出扭矩的控制装置，其特征在于，所述控制模块包括：

判断子模块，用于判断如果所述当前水温低于预设的水温最小限值，则控制所述当前输出扭矩持续增大，直到所述当前输出扭矩为所述扭矩限值。

7.根据权利要求5所述的发动机输出扭矩的控制装置，其特征在于，所述获取模块包括：

获取散热量子模块：用于从车速和发动机转速对应的关系表中获取车辆的冷却系统散热量；

获取扭矩限值子模块：用于从发动机转速和车辆的冷却系统散热量对应的关系表中获取与发动机转速对应的扭矩限值。

8.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求5-7任一项所述的发动机输出扭矩的控制装置。