CN110966107A - 一种混动柴油发动机快速原型控制系统的建立方法 - Google Patents

一种混动柴油发动机快速原型控制系统的建立方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混动柴油发动机快速原型控制系统的建立方法，包括：可沿自身轴线转动的换向件；轴向铜瓦（9）和周向铜瓦（10），其沿所述换向件的中心轴线左右对称地设置在所述换向件的外侧上；多个指形触头（1），其触点在所述换向件自转时能够间歇性接触到所述周向铜瓦（10）和所述轴向铜瓦（9）设置；驱动所述换向件转动的驱动组件；所述换向件上还设置有与所述换向件一同自转的凸轮（13），所述凸轮（13）两侧左右对称地设置有控制所述指形触头（1）电流通断的第一开关（11）和第二开关（12），所述凸轮（13）与所述第一开关（11）和所述第二开关（12）抵接。

Description

一种混动柴油发动机快速原型控制系统的建立方法
技术领域
本发明属于柴油动力分流式混合动力发动机控制系统领域，具体来说，是一种混动柴油发动机快速原型控制系统的建立方法。
背景技术
随着油耗及排放的国家法规日益加严，轻型商用车面临严峻的形势。当前功率分流混合动力系统匹配汽油发动机的方案已经成熟，匹配柴油发动机系统国内仍处于摸索阶段。针对柴油机的工作特性，开发适用于混动系统的柴油发动机控制系统可以最大限度的减小整车的油耗和排放，满足日趋严格的排放及油耗法规。当前国内柴油机控制系统软件控制策略复杂，开发难度大，在原有基础上开发一种快速原型控制系统尤其必要。
发明内容
为针对上述技术问题，本发明旨在提供一种混动柴油发动机快速原型控制系统的建立方法，包括以下步骤：
在原有博世基础软件上进行软件开口，结合开口变量增加混合动力EMS模块，在所述混合动力EMS模块中建立带ETK的ECU及与所述ECU连接的ES910快速原型及接口模块；
在ES910快速原型及接口模块中建立启动控制模块、停机控制模块、故障水平需求模型、发动机需求扭矩计算模块和扭矩保护模块；
在所述启动控制模块中建立马达启动子模块、滑膜启动子模块和启动信号处理子模块；
在所述停机控制模块中建立DPF再生怠速目标转速需求模型和暖机及DPF再生的停机需求模型；
将所述ECU与踏板信号模块、环境压力感应模块、发动机执行器/传感器和风扇模块连接，将所述ES910快速原型及接口模块与原有的混动柴油发动机控制管理系统连接，即完成对混动柴油发动机快速原型控制系统的建立。
进一步地，在所述混合动力EMS模块建立控制硬线资源的ES930快速原型及接口模块，并将其与所述ES910快速原型及接口模块和启动马达模块分别连接，将所述启动马达模块与所述发动机连接。
进一步地，所述马达启动子模块的逻辑关系为：系统上电之后，钥匙开关信号的值为1；发送机转速信号的值为0，此时如果启动模式信号模块的值等于常数值1，则启动继电器信号的值等于常数值1，继电器吸合，启动机拖动发动机进行启动；
当以下3个条件有一个满足时，所述启动继电器信号的值等于常数值0，继电器断开，启动机停止转动：
a.所述钥匙开关信号的值等于0，即系统处于下电状态；
b.所述发动机转速信号的值大于最小启动转速阈值时开始计时，并且拖动的持续时间超过默认值；
c.所述发动机转速信号大于最大切断转速计算模块的计算；
当上述3个条件有一个满足时，所述ES910快速原型及接口模块信号将启动继电器信号传输给所述ES930快速原型及接口模块，通过输出接口控制所述启动继电器。
进一步地，所述最小启动转速阀值可以标定位20，所述拖动的持续时间默认值可标定为20。
进一步地，所述滑膜启动子模块逻辑关系为：当启动模式信号的值等于常数值5并且HCU停机命令信号的值为1时，启动扭矩信号的值等于常数值0，此时发动机启动油量为0；
当所述HCU停机命令的值为0或者所述启动模式信号的值不等于常数值5时，所述启动扭矩信号的值等于基础启动扭矩信号、启动扭矩修正信号、启动扭矩调整信号三个扭矩值之和，此时发动机根据启动扭矩的大小进行喷油。
进一步地，所述DPF再生怠速目标转速需求模型逻辑关系为：若再生标志位为真，则DPF再生目标怠速的值等于发动机当前怠速值与DPF再生提升转速值之和，否则所述DPF再生目标怠速值等于所述发动机当前怠速值。
进一步地，所述暖机及DPF再生的停机需求模型逻辑关系为：若同时满足条件a和b或者仅满足条件c，则禁止停机标志位的值等于常量1，否则禁止停机再生标志位的值等于常量0；
所述条件a为：发动机水温的值小于或等于设定值；所述条件b为：发动机状态的值等于常量3；所述条件c为：再生标志位为真。
进一步地，所述故障水平需求模型逻辑关系为：若HCU停机信号为真或持续断油信号V为真，则启动扭矩信号的值等于常量3，否则所述启动扭矩信号的值等于常量0。
进一步地，所述发动机需求扭矩计算模块逻辑关系为：当快速减扭标志位的值等于常数值0时，外部请求扭矩信号的值等于快速减扭矩信号的值；否则外部请求扭矩信号的值等于HCU请求扭矩信号的值；
驾驶员需求扭矩信号的值等于摩擦扭矩数值的绝对值、系统附件扭矩信号和所述外部请求扭矩信号三个信号之和；
驾驶员需求引导扭矩信号的值等于所述驾驶员需求扭矩信号信号的值。
进一步地，所述扭矩保护模块逻辑关系为：暖机限制扭矩由冷却液温度和环境压力在扭矩限制扭矩MAP中插值得到，所述暖机限制扭矩、超扭限制扭矩、超速限制扭矩和增压器保护限制扭矩进行取小运算后得到机械保护限制扭矩，将发动机最大限制扭矩进行数据限制后发送给监控层发动机最大限制扭矩。
与现有技术相比，本发明所提出的一种混动柴油发动机快速原型控制系统的建立方法具有以下优点：
1.混合动力系统发动机不再响应驾驶员油门踏板，采集油门踏板信号发送给HCU，HCU根据电池电量SOC、环境温度等信号，发送扭矩需求给ECU，ECU接收扭矩需求，进行喷油。
2.能够缩短软件开发周期，尽快解决软件开发中出现的问题，实现方法简单、快速，有效的提高的混动项目开发的效率；
3.建立后的系统运行稳定，能够实现良好的控制效果。
附图说明
图1为本发明的系统图。
图2为本发明启动控制模块示意图。
图3为本发明启动控制模块中马达启动子模块示意图。
图4为本发明启动控制模块中滑膜启动子模块示意图。
图5为本发明停机控制模块示意图。
图6为本发明停机控制模块中DPF再生怠速目标转速需求模型示意图。
图7为本发明停机控制模块中暖机及DPF再生的停机需求模型示意图。
图8本发明故障水平需求模型示意图。
图9本发明发动机需求扭矩计算模块示意图。
图10本发明扭矩保护模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
参照图1-10，一种混动柴油发动机快速原型控制系统的建立方法，包括：
在原有博世基础软件上进行软件开口，结合开口变量增加混合动力EMS模块，在所述混合动力EMS模块中建立带ETK的ECU（车载行车电脑）及与所述ECU连接的ES910快速原型及接口模块；在ES910快速原型及接口模块中建立启动控制模块、停机控制模块、故障水平需求模型、发动机需求扭矩计算模块和扭矩保护模块；在所述启动控制模块中建立马达启动子模块、滑膜启动子模块和启动信号处理子模块；在所述停机控制模块中建立DPF再生怠速目标转速需求模型和暖机及DPF再生的停机需求模型；将所述ECU与踏板信号模块、环境压力感应模块、发动机执行器/传感器和风扇模块连接，将所述ES910快速原型及接口模块与原有的混动柴油发动机控制管理系统连接，即完成对混动柴油发动机快速原型控制系统的建立。
所述原有的混动柴油发动机控制管理系统包括仪表、HCU（混合动力整车控制器）、电池管理系统、动力电池、电机控制器、油泵控制器、电机和混合动力箱，其连接关系见图1。ES910快速原型及接口模块中的代码使用MATLAB中的simulink搭建的软件模型生成。
如需要拓展控制硬线资源，可以在所述混合动力EMS模块建立控制硬线资源的ES930快速原型及接口模块，并将其与所述ES910快速原型及接口模块和启动马达模块分别连接，将所述启动马达模块与所述发动机连接。开发系统中因发动机需要自动启停，需要发动机马达的ECU自动控制，ES910快速原型及接口模块内的资源模块控制发动机的马达启动。
启动控制模块：根据功能的不同划分为马达启动、滑膜启动和启动信号处理共3个子模块，整体架构如图1所示。马达启动子模块主要功能是确定启动继电器激活状态；滑膜启动子模块主要功能是输出启动扭矩信号；启动信号处理子模块主要功能是输出建议喷油信号、启动结束标志位、怠速标志位和EMS外部请求启动信号。
进一步地，所述马达启动子模块的逻辑关系为：系统上电之后，钥匙开关信号的值为1；发送机转速信号的值为0，此时如果启动模式信号模块的值等于常数值1，则启动继电器信号的值等于常数值1，继电器吸合，启动机拖动发动机进行启动；
当以下3个条件有一个满足时，所述启动继电器信号的值等于常数值0，继电器断开，启动机停止转动：
a.所述钥匙开关信号的值等于0，即系统处于下电状态；
b.所述发动机转速信号的值大于最小启动转速阈值时开始计时，并且拖动的持续时间超过默认值；
c.所述发动机转速信号大于最大切断转速计算模块的计算；
当上述3个条件有一个满足时，所述ES910快速原型及接口模块信号将启动继电器信号传输给所述ES930快速原型及接口模块，通过输出接口控制所述启动继电器（也即启动继电器信号通过使用旁路方式取代原EMS软件中的Strt_st信号）
进一步地，所述最小启动转速阀值可以标定位20，所述拖动的持续时间默认值可标定为20。
起动系统无故障时，发动机最大切断转速根据冷却液温度信号查表和插值得出，否则采用默认值600（也可以设定为其他默认值）。
进一步地，所述滑膜启动子模块逻辑关系为：当启动模式信号的值等于常数值5并且HCU停机命令信号的值为1时，启动扭矩信号的值等于常数值0，此时发动机启动油量为0；
当所述HCU停机命令的值为0或者所述启动模式信号的值不等于常数值5时，所述启动扭矩信号的值等于基础启动扭矩信号、启动扭矩修正信号、启动扭矩调整信号三个扭矩值之和，此时发动机根据启动扭矩的大小进行喷油。起动扭矩信号通过使用旁路方式取代原EMS软件中的StSys_trqBas信号。
所述停机模块功能包括：EMS判断发动机是否处于再生模式，如果发动机处于再生模式则发送DPF再生标志位、禁止停机位、再生阶段最低转速要求给HCU；根据水温判断发动机是否处于暖机阶段，如果发动机处于暖机阶段则将禁止停机信号发给HCU，如果发动机不处于再生阶段或者暖机阶段，则HCU可发送断油信号或停机信号给EMS，此时发动机需要响应HCU的断油或者停机请求。该模块由DPF再生怠速目标转速需求模型和暖机及DPF再生的停机需求模型两个子系统模块组成。
进一步地，所述DPF再生怠速目标转速需求模型逻辑关系为：若再生标志位为真，则DPF再生目标怠速的值等于发动机当前怠速值与DPF再生提升转速值之和，否则所述DPF再生目标怠速值等于所述发动机当前怠速值。
进一步地，所述暖机及DPF再生的停机需求模型逻辑关系为：若同时满足条件a和b或者仅满足条件c，则禁止停机标志位的值等于常量1，否则禁止停机再生标志位的值等于常量0；
所述条件a为：发动机水温的值小于或等于设定值；所述条件b为：发动机状态的值等于常量3；所述条件c为：再生标志位为真。
进一步地，所述故障水平需求模型逻辑关系为：若HCU停机信号为真或持续断油信号V为真，则启动扭矩信号的值等于常量3（100%故障水平），否则所述启动扭矩信号的值等于常量0（0%故障水平）。
发动机需求扭矩计算模块的主要功能是接收和响应来自HCU的需求扭矩，通过控制发动机喷射相应的油量来满足扭矩输出要求
进一步地，所述发动机需求扭矩计算模块逻辑关系为：当快速减扭标志位的值等于常数值0时，外部请求扭矩信号的值等于快速减扭矩信号的值；否则外部请求扭矩信号的值等于HCU请求扭矩信号的值；
驾驶员需求扭矩信号的值等于摩擦扭矩数值的绝对值、系统附件扭矩信号和所述外部请求扭矩信号三个信号之和；
驾驶员需求引导扭矩信号的值等于所述驾驶员需求扭矩信号信号的值。
驶员需求扭矩信号和驾驶员需求扭矩引导信号通过旁路方式分别替换原EMS软件中的AccPed_tqInrDes和AccPed_tqInrLead信号。
扭矩保护模块的功能为：在发动机响应扭矩的过程中，为了保护发动机不受到损坏，EMS会计算当前工况下发动机最大能输出的扭矩并将该限值发给HCU。HCU在计算发动机需求扭矩时应考虑该扭矩限值，确保发出的需求扭矩小于或等于发动机的最大扭矩限值。进一步地，所述扭矩保护模块逻辑关系为：暖机限制扭矩由冷却液温度和环境压力在扭矩限制扭矩MAP中插值得到，所述暖机限制扭矩、超扭限制扭矩、超速限制扭矩和增压器保护限制扭矩进行取小运算后得到机械保护限制扭矩，将发动机最大限制扭矩进行数据限制后发送给监控层发动机最大限制扭矩。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混动柴油发动机快速原型控制系统的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：在原有博世基础软件上进行软件开口，结合开口变量增加混合动力EMS模块，在所述混合动力EMS模块中建立带ETK的ECU及与所述ECU连接的ES910快速原型及接口模块；
在ES910快速原型及接口模块中建立启动控制模块、停机控制模块、故障水平需求模型、发动机需求扭矩计算模块和扭矩保护模块；
在所述启动控制模块中建立马达启动子模块、滑膜启动子模块和启动信号处理子模块；
在所述停机控制模块中建立DPF再生怠速目标转速需求模型和暖机及DPF再生的停机需求模型；
将所述ECU与踏板信号模块、环境压力感应模块、发动机执行器/传感器和风扇模块连接，将所述ES910快速原型及接口模块与原有的混动柴油发动机控制管理系统连接，即完成对混动柴油发动机快速原型控制系统的建立。
2.如权利要求1所述的一种混动柴油发动机快速原型控制系统的建立方法，其特征在于，在所述混合动力EMS模块建立控制硬线资源的ES930快速原型及接口模块，并将其与所述ES910快速原型及接口模块和启动马达模块分别连接，将所述启动马达模块与所述发动机连接。
3.如权利要求2所述的一种混动柴油发动机快速原型控制系统的建立方法，其特征在于，所述马达启动子模块的逻辑关系为：系统上电之后，钥匙开关信号的值为1；发送机转速信号的值为0，此时如果启动模式信号模块的值等于常数值1，则启动继电器信号的值等于常数值1，继电器吸合，启动机拖动发动机进行启动；
当以下3个条件有一个满足时，所述启动继电器信号的值等于常数值0，继电器断开，启动机停止转动：
a.所述钥匙开关信号的值等于0，即系统处于下电状态；
b.所述发动机转速信号的值大于最小启动转速阈值时开始计时，并且拖动的持续时间超过默认值；
c.所述发动机转速信号大于最大切断转速计算模块的计算；
当上述3个条件有一个满足时，所述ES910快速原型及接口模块信号将启动继电器信号传输给所述ES930快速原型及接口模块，通过输出接口控制所述启动继电器。
4.如权利要求3所述的一种混动柴油发动机快速原型控制系统的建立方法，其特征在于，所述最小启动转速阀值可以标定位20，所述拖动的持续时间默认值可标定为20。
5.如权利要求3所述的一种混动柴油发动机快速原型控制系统的建立方法，其特征在于，所述滑膜启动子模块逻辑关系为：当启动模式信号的值等于常数值5并且HCU停机命令信号的值为1时，启动扭矩信号的值等于常数值0，此时发动机启动油量为0；
当所述HCU停机命令的值为0或者所述启动模式信号的值不等于常数值5时，所述启动扭矩信号的值等于基础启动扭矩信号、启动扭矩修正信号、启动扭矩调整信号三个扭矩值之和，此时发动机根据启动扭矩的大小进行喷油。
6.根据权利要求1所述的一种混动柴油发动机快速原型控制系统的建立方法，其特征在于，所述DPF再生怠速目标转速需求模型逻辑关系为：若再生标志位为真，则DPF再生目标怠速的值等于发动机当前怠速值与DPF再生提升转速值之和，否则所述DPF再生目标怠速值等于所述发动机当前怠速值。
7.根据权利要求1所述的一种混动柴油发动机快速原型控制系统的建立方法，其特征在于，所述暖机及DPF再生的停机需求模型逻辑关系为：若同时满足条件a和b或者仅满足条件c，则禁止停机标志位的值等于常量1，否则禁止停机再生标志位的值等于常量0；
所述条件a为：发动机水温的值小于或等于设定值；所述条件b为：发动机状态的值等于常量3；所述条件c为：再生标志位为真。
8.根据权利要求1所述的一种混动柴油发动机快速原型控制系统的建立方法，其特征在于，所述故障水平需求模型逻辑关系为：若HCU停机信号为真或持续断油信号V为真，则启动扭矩信号的值等于常量3，否则所述启动扭矩信号的值等于常量0。
9.根据权利要求1所述的一种混动柴油发动机快速原型控制系统的建立方法，其特征在于，所述发动机需求扭矩计算模块逻辑关系为：当快速减扭标志位的值等于常数值0时，外部请求扭矩信号的值等于快速减扭矩信号的值；否则外部请求扭矩信号的值等于HCU请求扭矩信号的值；
驾驶员需求扭矩信号的值等于摩擦扭矩数值的绝对值、系统附件扭矩信号和所述外部请求扭矩信号三个信号之和；
驾驶员需求引导扭矩信号的值等于所述驾驶员需求扭矩信号信号的值。
10.根据权利要求1所述的一种混动柴油发动机快速原型控制系统的建立方法，其特征在于，所述扭矩保护模块逻辑关系为：暖机限制扭矩由冷却液温度和环境压力在扭矩限制扭矩MAP中插值得到，所述暖机限制扭矩、超扭限制扭矩、超速限制扭矩和增压器保护限制扭矩进行取小运算后得到机械保护限制扭矩，将发动机最大限制扭矩进行数据限制后发送给监控层发动机最大限制扭矩。
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