CN109878522B - 一种天然气发动机匹配混合动力启停控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种天然气发动机匹配混合动力启停控制方法，基于整车制动气压、蓄电池电压、油门开度、发动机水温、空调压缩机工作状态和路面坡度的基准值和实时值判定整车的工况，混合动力整车控制器HCU判定满足停机条件且混合动力系统无故障允许整车纯电动工作时发送停机指令，发动机基于此时发动机转速和进气压力信息开始执行相应的停机步骤；判定满足启动发动机条件且混合动力系统无故障允许启动发动机时发送驱动指令，电机拖动发动机至允许启动的转速限值后进行发动机喷气、点火启动。本发明控制方法同时兼顾了发动机停机、启动控制，降低了故障率和启动过程中的燃气消耗量，且可有效避免发动机频繁启停过程中的喷气后燃现象。

Description

一种天然气发动机匹配混合动力启停控制方法

技术领域

本发明属于天然气发动机控制技术领域，尤其是涉及一种天燃气发动机匹配混合动力后的启停控制方法。

背景技术

混合动力，即以天然气作为发动机能源，配合电动机来共同驱动车辆。即通过在混合动力汽车上使用电机，使得混合动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控，使发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。

但是现在车用天然气发动机匹配混合动力时，混动时发动机启停比较频繁，目前发动机频繁启停过程中存在较多的问题。

1)很多工况由高转速、高负荷直接停机，增压器的冷却润滑差，故障率高。

2)发动机转速一旦大于0r/min，就会停止发送停机报文，纯电动运行过程中发动机转速信号受高压信号干扰时无法杜绝喷气，存在后燃风险；所谓后燃是指由于高温燃气在排气管或天然气发动机催化器而产生的自燃。

3)发动机点火系统故障，无法正常启动，混合动力系统控制电机持续倒拖发动机，易造成喷气后燃。

4)频繁启停不能起到节省燃气的作用，低速区启动会耗损较多的燃气。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术中存在的不足，提出了一种天然气发动机匹配混合动力启停控制方法，该控制方法同时兼顾了发动机停机、启动控制，降低了故障率和启动过程中的燃气消耗量，且可有效避免发动机频繁启停过程中的喷气后燃现象。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种天然气发动机匹配混合动力启停控制方法，所述启停控制方法包括以下步骤：

S1、预先设定整车制动气压、蓄电池电压、油门开度、发动机水温和路面坡度的基准值；

S2、实时获取所述整车制动气压、所述蓄电池电压、所述油门开度、所述发动机水温和所述路面坡度的实时值以及空调压缩机工作状态，混合动力整车控制器HCU基于所述实时值、所述基准值以及所述空调压缩机工作状态，对整车的实时工况进行判定；

S3、当判定所述整车的工况满足停机条件且混合动力系统无故障允许整车纯电动工作时，所述混合动力整车控制器HCU向发动机控制单元ECU发送停机指令，发动机基于此时发动机转速和进气压力信息开始执行相应的停机步骤；

S4、当判定所述整车的工况满足启动发动机条件且混合动力系统无故障允许启动发动机时，所述混合动力整车控制器HCU向电机控制器MCU发送驱动指令，电机拖动发动机至允许启动的转速限值后进行发动机喷气、点火启动。

进一步，所述步骤S1中，所述整车制动气压的基准值为正常工作气压、所述蓄电池电压的基准值为允许整车纯电动工作的电压限值、所述油门开度的基准值为启动发动机的开度限值、所述发动机水温的基准值为允许整车纯电动工作水温限值、所述路面坡度的基准值为启动发动机的坡度限值。

进一步，所述步骤S2中，当实时获取的所述整车制动气压高于所述正常工作气压、所述蓄电池电压高于所述允许整车纯电动工作的电压限值、所述油门开度低于所述启动发动机的开度限值、所述发动机水温高于所述允许整车纯电动工作的水温限值、所述路面坡度低于所述启动发动机的坡度限值且所述空调压缩机不工作时，所述混合动力整车控制器HCU判定此时所述整车的工况满足停机条件；

否则，所述混合动力整车控制器HCU判定此时所述整车的工况满足启动发动机条件。

进一步，所述步骤S3中，所述发动机基于此时发动机转速和进气压力信息开始执行相应的停机步骤包括以下步骤：

S31、所述发动机控制单元ECU实时获取所述发动机转速和所述进气压力信息；

S32、当实时获取的所述发动机转速高于设定的允许直接停机的转速限值，且所述进气压力高于设定的允许直接停机的压力限值时，所述发动机转速下降至怠速运行设定时间T，然后断气停机；

否则，所述发动机立即断气停机。

进一步，所述步骤S4中，所述电机拖动发动机至允许启动的转速限值后进行发动机喷气、点火启动包括以下步骤：

S41、所述电机拖动所述发动机；

S42、当所述发动机的转速大于或等于设定的所述允许启动的转速限值，所述混合动力整车控制器HCU停止发送停机报文，所述发动机进行喷气、点火启动；

否则，所述混合动力整车控制器HCU持续发送停机报文。

进一步，所述电机拖动发动机至允许启动的转速限值后进行发动机喷气、点火启动还包括以下步骤：

S43、当所述发动机启动失败，则返回执行所述步骤S41和所述步骤S42；

否则，所述发动机正常运行；

S44、直至所述电机拖动所述发动机的次数大于n次时，所述电机停止拖动，所述混合动力整车控制器HCU发送发动机启动失败故障报文。

进一步，所述正常工作气压、所述允许整车纯电动工作的电压限值、所述启动发动机的开度限值、所述设定的允许整车纯电动工作的水温限值和所述启动发动机的坡度限值需预先存储在所述混合动力整车控制器HCU中。

进一步，所述允许直接停机的转速限值、所述允许直接停机的压力限值和所述时间T需预先存储在所述发动机控制单元ECU中；所述时间T等于3s。

进一步，所述允许启动的转速限值需预先存储在所述混合动力整车控制器HCU中，所述允许启动的转速限值为500r/min。

进一步，所述n等于3，所述发动机启动失败是指所述发动机进行喷气、点火启动后的转速未达到设定的启动转速。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

本发明天然气发动机匹配混合动力启停控制方法中，混合动力整车控制器HCU基于基准值、实时值及空调压缩机工作状态对整车的工况进行判定；若判定整车的工况满足停机条件且混合动力系统无故障允许整车纯电动工作时，混合动力整车控制器HCU向发动机控制单元ECU发送停机指令，发动机基于此时转速和进气压力执行不同停机步骤；可避免高转速和高负荷下的直接断气停机，减少了故障率；若判定整车的工况满足启动发动机条件且混合动力系统无故障允许启动发动机时，混合动力整车控制器HCU向电机控制器MCU发送驱动指令，电机拖动发动机至一定的转速后再进行发动机喷气、点火启动，可降低启动过程中燃气的消耗量。

电机拖动发动机过程中，当发动机的转速大于或等于设定的允许启动的转速限值，混合动力整车控制器HCU才停止发送停机报文再进行发动机喷气、点火启动，否则，混合动力整车控制器HCU持续发送停机报文；有效避免了纯电动运行过程的喷气后燃现象。

当发动机首次启动失败后，再次进行电机拖动发动机进行启动，若电机拖动多次发动机仍未启动成功，则混合动力整车控制器HCU发送发动机启动失败故障报文，可避免电机持续倒拖发动机造成喷气后燃。

附图说明

图1是本发明天然气发动机匹配混合动力启停控制方法的流程图；

图2是图1步骤S3中混合动力整车控制器HCU向发动机控制单元ECU发送停机指令步骤的流程图；

图3是图1步骤S3中发动机基于此时转速和进气压力执行不同停机步骤的流程图；

图4是图1步骤S4中混合动力整车控制器HCU向电机控制器MCU发送驱动指令步骤的流程图；

图5是图1步骤S4中电机拖动发动机至允许启动的转速限值后进行发动机喷气、点火启动步骤的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

如图1、图2和图4共同所示，一种天然气发动机匹配混合动力启停控制方法，具体包括以下步骤：

S1、预先设定整车制动气压、蓄电池电压、油门开度、发动机水温和路面坡度的基准值；

S2、实时获取整车制动气压、蓄电池电压、油门开度、发动机水温和路面坡度的实时值以及空调压缩机工作状态，混合动力整车控制器HCU基于实时值、基准值以及空调压缩机工作状态，对整车的实时工况进行判定；

S3、当判定整车的工况满足停机条件且混合动力系统无故障允许整车纯电动工作时，混合动力整车控制器HCU向发动机控制单元ECU发送停机指令，发动机基于此时发动机转速和进气压力信息开始执行相应的停机步骤；

S4、当判定整车的工况满足启动发动机条件且混合动力系统无故障允许启动发动机时，混合动力整车控制器HCU向电机控制器MCU发送驱动指令，电机拖动发动机至允许启动的转速限值后进行发动机喷气、点火启动。

本实施例中，整车制动气压的基准值为正常工作气压、蓄电池电压的基准值为允许整车纯电动工作的电压限值、油门开度的基准值为启动发动机的开度限值、发动机水温的基准值为允许整车纯电动工作水温限值、路面坡度的基准值为启动发动机的坡度限值。

本实施例中，整车工况判定的具体过程为：当实时获取的整车制动气压的实时值高于正常工作气压、相应此时蓄电池电压高于允许整车纯电动工作的电压限值、此时油门开度低于设定的启动发动机的开度限值、此时发动机水温高于设定的允许整车纯电动工作的水温限值、此时空调压缩机(电驱动空调除外)不工作且此时路面坡度低于设定的启动发动机的坡度限值时，混合动力整车控制器HCU判定整车此时的工况满足停机条件；否则，混合动力整车控制器HCU判定整车此时的工况满足启动发动机条件。

即：实时获取的整车制动气压低于或等于设定的正常工作气压、相应此时蓄电池电压低于或等于设定的允许整车纯电动工作的电压限值、此时油门开度高于或等于设定的启动发动机的开度限值、此时发动机水温低于或等于设定的允许整车纯电动工作的水温限值、此时空调压缩机工作、此时路面坡度高于或等于设定的启动发动机的坡度限值，上面这些条件的部分或全部满足时，混合动力整车控制器HCU判定整车此时的工况满足停机条件。

S3、当判定整车的工况满足停机条件且混合动力系统无故障允许整车纯电动工作时，混合动力整车控制器HCU通过CAN总线向发动机控制单元ECU发送停机指令，发动机基于此时发动机转速和进气压力信息开始执行相应的停机步骤。

S4、当判定整车的工况满足启动发动机条件且混合动力系统无故障允许启动发动机时，混合动力整车控制器HCU通过CAN总线向电机控制器MCU发送驱动指令，电机拖动发动机至允许启动的转速限值后进行发动机喷气、点火启动。

如图3所示，本实施例上述步骤S3中，发动机基于此时发动机转速和进气压力信息开始执行相应的停机步骤具体包括以下步骤：

S31、接收到停机指令后，发动机控制单元ECU获取此时发动机转速和进气压力信息。

S32、当发动机转速高于设定的允许直接停机的转速限值，且进气压力高于设定的允许直接停机的压力限值时，发动机转速下降至怠速运行3s，然后断气停机；否则，发动机立即断气(不再喷气)停机。可避免高转速和高负荷下的直接断气停机，减少了增压器的故障率。

如图5所示，本实施例上述步骤S4中，电机拖动发动机至允许启动的转速限值后进行发动机喷气、点火启动这一步骤具体包括以下步骤：

S41、接收到驱动指令后，电机控制器MCU控制电机拖动发动机。

S42、当发动机的转速大于或等于设定的允许启动的转速限值500r/min时，混合动力整车控制器HCU停止发送停机报文，发动机进行喷气、点火启动(此时无需过浓的燃气就能成功启动，节省了启动过程中燃气的消耗量)；否则，混合动力整车控制器HCU持续发送停机报文。

电机拖动发动机过程中，发动机的转速超过设定的允许启动的转速限值时，混合动力整车控制器HCU才停止发送停机报文，之后进行发动机喷气、点火启动，改变传统停止发送停机报文的条件，有效避免了纯电动运行过程的喷气后燃现象。

为了进一步防止电机持续倒拖发动机产生喷气后燃现象，本实施例还增加了电机拖动发动机保护逻辑。即电机拖动发动机至允许启动的转速限值后进行发动机喷气、点火启动还包括以下步骤：

S43、当发动机启动失败，则返回执行上述步骤S41和步骤S42；否则，发动机正常运行。发动机启动失败是指发动机进行喷气、点火启动后的转速未达到设定的启动转速。

S44、直至电机拖动发动机的次数大于3次时，电机停止拖动，混合动力整车控制器HCU发送发动机启动失败故障报文。

需要说明的是，上述正常工作气压、允许整车纯电动工作的电压限值、启动发动机的开度限值、设定的允许整车纯电动工作的水温限值和启动发动机的坡度限值需预先存储在混合动力整车控制器HCU中。

允许直接停机的转速限值、允许直接停机的压力限值和时间T需预先存储在发动机控制单元ECU中；本实施例中时间T等于3s。

允许启动的转速限值需预先存储在混合动力整车控制器HCU中，本实施例中允许启动的转速限值为500r/min。直至电机拖动发动机的次数n等于3。

整车制动气压是由气压制动回路中制动压力传感器提供；油门开度是由油门踏板位置传感器提供、发动机水温是由发动机水温传感器提供，路面坡度是由整车上安装的坡度传感器提供。

综上，本发明天然气发动机匹配混合动力启停控制方法，可以解决发动机频繁启停过程中存在较多的问题，即解决了混动启停频繁，增压器故障率高的问题；纯电运行过程中发动机转速信号受高压信号干扰时无法杜绝喷气，易发生后燃现象的问题；解决了发动机点火系统故障，无法正常启动，混动系统控制电机持续倒拖发动机，造成喷气后燃的问题；同时降低了启动过程的燃气消耗量。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种天然气发动机匹配混合动力启停控制方法，其特征在于，所述启停控制方法包括以下步骤：

S1、预先设定整车制动气压、蓄电池电压、油门开度、发动机水温和路面坡度的基准值；

S2、实时获取所述整车制动气压、所述蓄电池电压、所述油门开度、所述发动机水温和所述路面坡度的实时值以及空调压缩机工作状态，混合动力整车控制器HCU基于所述实时值、所述基准值以及所述空调压缩机工作状态，对整车的实时工况进行判定；

S3、当判定所述整车的工况满足停机条件且混合动力系统无故障允许整车纯电动工作时，所述混合动力整车控制器HCU向发动机控制单元ECU发送停机指令，发动机基于此时发动机转速和进气压力信息开始执行相应的停机步骤；

S4、当判定所述整车的工况满足启动发动机条件且混合动力系统无故障允许启动发动机时，所述混合动力整车控制器HCU向电机控制器MCU发送驱动指令，电机拖动发动机至允许启动的转速限值后进行发动机喷气、点火启动；

所述步骤S1中，所述整车制动气压的基准值为正常工作气压、所述蓄电池电压的基准值为允许整车纯电动工作的电压限值、所述油门开度的基准值为启动发动机的开度限值、所述发动机水温的基准值为允许整车纯电动工作水温限值、所述路面坡度的基准值为启动发动机的坡度限值；

所述步骤S2中，当实时获取的所述整车制动气压高于所述正常工作气压、所述蓄电池电压高于所述允许整车纯电动工作的电压限值、所述油门开度低于所述启动发动机的开度限值、所述发动机水温高于所述允许整车纯电动工作的水温限值、所述路面坡度低于所述启动发动机的坡度限值且所述空调压缩机不工作时，所述混合动力整车控制器HCU判定此时所述整车的工况满足停机条件；否则，所述混合动力整车控制器HCU判定此时所述整车的工况满足启动发动机条件；

所述步骤S3中，所述发动机基于此时发动机转速和进气压力信息开始执行相应的停机步骤包括以下步骤：

S31、所述发动机控制单元ECU实时获取所述发动机转速和所述进气压力信息；

S32、当实时获取的所述发动机转速高于设定的允许直接停机的转速限值，且所述进气压力高于设定的允许直接停机的压力限值时，所述发动机转速下降至怠速运行设定时间T，然后断气停机；否则，所述发动机立即断气停机。

2.如权利要求1所述的天然气发动机匹配混合动力启停控制方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述电机拖动发动机至允许启动的转速限值后进行发动机喷气、点火启动包括以下步骤：

S41、所述电机拖动所述发动机；

S42、当所述发动机的转速大于或等于设定的所述允许启动的转速限值，所述混合动力整车控制器HCU停止发送停机报文，所述发动机进行喷气、点火启动；

否则，所述混合动力整车控制器HCU持续发送停机报文。

3.如权利要求2所述的天然气发动机匹配混合动力启停控制方法，其特征在于，所述电机拖动发动机至允许启动的转速限值后进行发动机喷气、点火启动还包括以下步骤：

S43、当所述发动机启动失败，则返回执行所述步骤S41和所述步骤S42；否则，所述发动机正常运行；

S44、直至所述电机拖动所述发动机的次数大于n次时，所述电机停止拖动，所述混合动力整车控制器HCU发送发动机启动失败故障报文。

4.如权利要求1所述的天然气发动机匹配混合动力启停控制方法，其特征在于，所述正常工作气压、所述允许整车纯电动工作的电压限值、所述启动发动机的开度限值、所述设定的允许整车纯电动工作的水温限值和所述启动发动机的坡度限值需预先存储在所述混合动力整车控制器HCU中。

5.如权利要求1所述的天然气发动机匹配混合动力启停控制方法，其特征在于，所述允许直接停机的转速限值、所述允许直接停机的压力限值和所述时间T需预先存储在所述发动机控制单元ECU中；所述时间T等于3s。

6.如权利要求1所述的天然气发动机匹配混合动力启停控制方法，其特征在于，所述允许启动的转速限值需预先存储在所述混合动力整车控制器HCU中，所述允许启动的转速限值为500r/min。

7.如权利要求3所述的天然气发动机匹配混合动力启停控制方法，其特征在于，所述n等于3，所述发动机启动失败是指所述发动机进行喷气、点火启动后的转速未达到设定的启动转速。

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