CN112012838B - 一种基于发动机怠速扭矩自适应的整车摩擦功控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于发动机怠速扭矩自适应的整车摩擦功控制方法，包括以下步骤：获取发动机及变速箱信息，对车辆整车摩擦功进行标定，得到基于冷却液温度与发动机转速的整车摩擦功基础标定表M4；获取怠速控制扭矩调节值M1；获取怠速扭矩自适应判断信息，判断怠速扭矩自适应是否使能，并进行怠速扭矩自适应计算，得出怠速扭矩自适应偏移值；计算得出怠速扭矩自适应调整值M7；计算得出最终的整车摩擦功M8，最终的整车摩擦功M8等于整车摩擦功基础值M4加上摩擦功怠速扭矩自适应调整值M7，根据冷却液温度、电器负载变化调整最终的整车摩擦功M8；本发明完善了怠速负载的控制逻辑，增强了发动机怠速控制稳定性。

Description

一种基于发动机怠速扭矩自适应的整车摩擦功控制方法

技术领域

本发明属于汽车发动机控制技术领域，具体涉及一种基于发动机怠速扭矩自适应的整车摩擦功控制方法。

背景技术

随着车辆品质的不断提高，客户对于整车NVH的要求越来越高，整车NVH是衡量汽车制造质量的一个综合性问题，它给汽车用户的感受是最直接和最表面的，该项指标是很多消费者关注的一项重要指标，发动机作为车辆的主要激励源之一，其发动机怠速转速稳定性能够直接影响到车辆噪声、整车振动。

通过加装压力传感器与底盘测功机、搭建发动机台架(低温整车台架、测功机)等测量方式能够有效预估测量的负载,但是额外增加整车开发成本与周期，不利于车辆产品竞争力提升。

因为环境温度变化新增的发动机负载以及变速箱负载，都会带怠速控制造成一定的影响。发动机怠速转速的控制是根据实际转速与目标转速的偏差以及转速的变化率为参考进行转速闭环控制。根据PID控制的调节原理得到怠速控制的扭矩，对这新增的负载扭矩不主动进行补偿，这部分负载会通过怠速扭矩反应出来，这样增加了怠速控制的难度，尤其降低低温环境下怠速抗负载的能力。

另外，由于存在车辆变速箱装配偏差，发动机一致性差异(磨合里程变长，发动机内部摩擦阻力变小)，都会对于整车摩擦功以及发动机怠速控制造成一定影响；怠速自适应控制，实际上是对发动机处于稳态怠速工况下，对发动机稳态的长期补偿修正，通过对怠速控制扭矩进行滤波，实时将最终的滤波值写入自适应控制中。若发动机处于动态运转工况时，怠速控制扭矩的也会出现较大变化，滤波值无法准确反映需要调整的摩擦功。该数字如果写入怠速自适应控制量，可能会降低系统稳定性，严重至出现熄火或者飞车风险。

现有技术中公开了一种发动机怠速扭矩自适应控制方法(专利号：CN201811634150.2)公开了一种发动机怠速扭矩自适应控制方法，该方法的主要步骤包括：步骤1、获得实际怠速扭矩调节值；步骤2、得到当前怠速扭矩调节平均值；步骤3、ECU对当前发动机怠速自适应条件进行监测；步骤4、怠速扭矩自适应滤波；步骤5、对怠速扭矩自适应滤波值进行平均值计算；步骤6、对怠速扭矩自适应滤波平均值5加以限制。采用上述技术方案，算法简单，满足了控制逻辑要求精简，控制准确的要求；对现有主流控制逻辑进行了较大程度的简化，能够合理、准确的自适应发动机制造偏差、使用磨损、老化误差等情况带来的发动机怠速扭矩偏差；但在该现有技术中，扭矩自适应调节判断不完善，实际工况下，例如冷起动过程中，空调发电机等大功率负载开始时，整车附件控制扭矩精度会降低，需要引入相关条件对进入扭矩自适应条件进行限制；扭矩自适应学习，未针对不同温度下发动机摩擦阻力、变速箱负载、变速箱使用磨损进行考虑。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于发动机怠速扭矩自适应的整车摩擦功控制方法，完善怠速负载的控制逻辑，增强发动机怠速控制稳定性；适应发动机本体摩擦阻力、一致性差异，发电机电器负载，变速箱负载等原因对于怠速控制的影响。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于发动机怠速扭矩自适应的整车摩擦功控制方法，包括以下步骤：

S1、获取发动机及变速箱信息，对车辆整车摩擦功进行标定，得到基于冷却液温度与发动机转速的整车摩擦功基础标定表M4；

S2、获取怠速控制扭矩调节值M0

S3、获取怠速扭矩自适应判断信息，判断怠速扭矩自适应是否使能，并

进行怠速扭矩自适应计算，得出怠速扭矩自适应偏移值；

S4、计算得出怠速扭矩自适应调整值M7；

S5、计算得出最终的整车摩擦功M8，最终的整车摩擦功M8等于整车摩擦功基础值M4加上摩擦功怠速扭矩自适应调整值M7，根据冷却液温度、电器负载变化调整最终的整车摩擦功M8；

所述标定的具体步骤为：计算无负载状态下不同冷却液温度对应的整车摩擦功，作为不同冷却液温度的基础标准值。

进一步地，S1具体为：关闭整车电器负载、蓄电池处于满电状态、关闭怠速扭矩自适应功能，在冷却液温度T1下起动发动机，设定目标怠速转速N1，直至发动机温度达到T2；温度T1小于温度T2，且随着发动机启动，发动机冷却液温度逐渐升高，基于某一温度下怠速扭矩积分项的平均值，即可代表该温度下的整车基础摩擦功M4；T1代表发动机冷起动的温度状态，T2代表发动机处于充分热机的温度状态。

更进一步地，S2具体为：根据实际转速与目标转速的偏差以及转速的变化率为参考、调节怠速的P、I、D参数进行转速闭环控制，根据PID控制的调节原理得到怠速控制的扭矩，求取PID调节中的积分项、比例项与微分项之和，得到当前的使得发动机稳定运转的怠速扭矩调节值M1。

更进一步地，执行S3需满足以下怠速扭矩自适应使能条件：

1)发动机处于驻车怠速运转状态，且发动机处于空挡；

2)离合器处于未踩下状态；

3)空调等电器负载处于关闭状态，避免其他电器负载状态变化，影响扭矩自适应准确度；

4)发动机不处于催化器起燃工况；

5)发动机不处于断油状态；

6)怠速积分项调节范围处于一定扭矩波动范围Ma；

7)发动机起动运行时间限制，运行t1后才使能，时间t1通过所述标定人为设置a；

8)发动机实际转速与目标转速的偏差值小于一定值N1，转速N1通过所述标定人为设置；

9)飞轮端扭矩处于范围Mb内，范围Mb通过所述标定人为设置；

10)外接发电机负载小于一定占空比开度P1，占空比开度P1通过所述标定人为设置，占空比开度越大代表发电机负载越大；

以上条件均满足时，进行怠速扭矩自适应计算；以上条件其中之一不满足时，退出怠速扭矩自适应控制，不执行后续步骤S4及S5。

更进一步地，S4具体为：当满足所述S3中怠速扭矩自适应使能条件时，测量冷却液温度T1下，怠速扭矩调节值M0值进行低通滤波及梯度约束处理，得到当前冷却液温度下的怠速扭矩平均值M5，测量冷却液温度T2下，对怠速扭矩调节值M0进行低通滤波及梯度约束处理，得到T2下的怠速扭矩平均值M6，扭矩偏移值M7＝M6-M5，M7即为该温度下，整车克服不同温度下变速箱负载、电器负载、发动机本体摩擦阻力差异的怠速扭矩自适应调整值。

更进一步地，S4中低通滤波的公式为：

Y(n)＝αX(n)+(1-α)Y(n-1)

式中：α为滤波系数；X(n)为本次采样值；Y(n-1)为上次滤波输出值；

Y(n)为本次滤波输出值。

更进一步地，S4中梯度约束处理具体为：通过外部信号限制怠速扭矩调节值M0的上升速率上限和下降速率下限。

更进一步地，S1中T1的温度范围为-40℃至40℃，T2的温度范围为95℃-105℃。

更进一步地，S3中转速N1的范围为-30r/min～30r/min。

更进一步地，S3中占空比开度P1的范围为0％～40％。

更进一步地，S3中飞轮端扭矩的范围为-5Nm～5Nm。

更进一步地，S3中怠速积分项的范围为0-50Nm。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.设计基于发动机机油温度与发动机转速的整车基础的摩擦功预估方法，预估发动机本体摩擦阻力、变速箱负载对于发动机本体的影响，降低这部分负载对于发动机怠速控制的影响，提高怠速控制扭矩精度。

2.引入怠速扭矩自适应使能条件以及低通滤波与梯度约束算法，计算怠速扭矩自适应调整值，并对整车基础摩擦功进行修正，合理准确的自适应预估发动机、变速箱使用磨损以及电器负载差异，增强发动机怠速抗负载能力。

附图说明

图1为本发明实施例的流程示意图；

图2为本发明实施例中基于发动机机油温度与转速的整车摩擦功脉谱图；

图3为本发明实施例中外部信号元件的连接示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：

如图1所示，本发明的技术方案具体步骤如下：

步骤一：确认发动机及变速箱状态，对车辆整车摩擦功进行标定：关闭整车电器负载(例如大灯，雨刮，转向，鼓风机，后窗加热等)、蓄电池处于满电状态、关闭怠速扭矩自适应功能，在冷却液温度T1下起动发动机，设定目标怠速转速N1，直至发动机温度达到T2；温度T1与T2工况下，怠速扭矩积分项的平均值，即为该温度下的整车基础摩擦功M4；T1代表发动机冷起动的温度状态，温度范围为-40℃至40℃，T2代表发动机处于充分热机的温度状态，温度范围为95℃-105℃，如图2所示，为某车型的整车摩擦功，随着冷却液温度降低，整车摩擦功逐渐增加。

步骤二：获取怠速控制的扭矩调节值；根据实际转速与目标转速的偏差以及转速的变化率为参考、调节怠速的P、I、D参数进行转速闭环控制，根据PID控制的调节原理得到怠速控制的扭矩，求取PID调节中的积分项、比例项与微分项之和，得到当前的使得发动机稳定运转的怠速扭矩调节值M1。

步骤三：打开怠速扭矩自适应功能，根据以下扭矩自适应使能条件，判断是否进行怠速的扭矩自适应

1)发动机处于驻车怠速运转状态，即发动机处于空挡；

2)离合器处于未踩下状态；

3)空调等电器负载处于关闭状态，避免其他电器负载状态变化，影响扭矩自适应准确度；

4)发动机不处于催化器起燃工况；

5)发动机不处于断油状态；

6)怠速积分项调节范围处于一定扭矩波动范围Ma,例如：0Nm＜Ma＜50Nm

7)发动机起动运行时间限制，运行t1后才使能，时间t1可以通过标定进行调整,例如：3s＜t1＜5s，待发动机运转基本稳定后使能该功能；

8)发动机实际转速与目标转速的偏差值小于一定值N1，转速N1可以通过标定进行调整,例如-30(r/min)＜N1＜30(r/min)；

9)飞轮端扭矩处于范围内M1内，M1可以通过标定调整，例如-5NM＜M1＜5NM，原地怠速状态，飞轮端扭矩变化大，可以认为是其他负载对发动机影响造成的；

10)外接发电机负载小于一定开度P1，P1可以通过标定调整，例如0％＜P1＜40％，占空比开度越大代表发电机负载越大；

以上条件均满足时，进行怠速扭矩自适应计算；以上条件其中之一不满足时，退出怠速扭矩自适应控制。

步骤四：当步骤三满足后，测量冷却液温度T1下，对步骤二中的当前怠速扭矩调节值M0值进行低通滤波及梯度约束处理，得到当前冷却液温度下的怠速扭矩平均值M5，测量冷却液温度T2下，对怠速扭矩调节值M0进行低通滤波及梯度约束处理，得到T2下的怠速扭矩平均值M6，扭矩偏移值M7＝M6-M5，M7即为该温度下，整车克服不同温度下变速箱负载、电器负载、发动机本体摩擦阻力差异的怠速扭矩自适应调整值。

步骤四中低通滤波方法为：使用低通滤波算法是为了得到输入值的平均值，S4中低通滤波的公式为：

Y(n)＝αX(n)+(1-α)Y(n-1)

式中：α为滤波系数；X(n)为本次采样值；Y(n-1)为上次滤波输出值；Y(n)为本次滤波输出值。α为过滤系数，α越大更快速度过滤到平均值，但随输入值的波动会变化较大，反之，α越小则过滤速度较慢，但好处是随输入值波动变化较小。

步骤四中使用梯度约束算法是为了限制信号的上升和下降的速率，如图3所示，通过外部信号LU设置信号上升速率的上限，通过外部信号LU设置信号下降率的下限。

步骤四中的怠速扭矩自适应调节值M0进行低通滤波及梯度约束处理的原因为：发动机怠速控制扭矩并非一个固定值，为了提高数据可信度，降低其他负载干扰、导致的扭矩信号变化的影响。

步骤五：最终的摩擦功M7等于整车摩擦功基础值M4加上摩擦功怠速扭矩自适应调整值，由此实现根据冷却液温度，电器负载差异，变速箱负载变化适时调整最终的整车摩擦功M8。

以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围做出限定，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种基于发动机怠速扭矩自适应的整车摩擦功控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、关闭整车电器负载、蓄电池处于满电状态、关闭怠速扭矩自适应功能，在冷却液温度T1下起动发动机，设定目标怠速转速N1，直至发动机温度达到T2；温度T1工况下，怠速扭矩积分项平均值即为温度T1下的整车基础摩擦功M4，将不同转速以及冷却液温度下摩擦功进行扫点，得到整车摩擦功基础标定表；T1代表发动机冷起动的温度状态，T2代表发动机处于充分热机的温度状态；

S2、根据实际转速与目标转速的偏差以及转速的变化率为参考、调节怠速的P、I、D参数进行转速闭环控制，根据PID控制的调节原理得到怠速控制的扭矩，求取PID调节中的积分项、比例项与微分项之和，得到当前的使得发动机稳定运转的怠速扭矩调节值M0；

S3、获取怠速扭矩自适应判断信息，判断怠速扭矩自适应是否使能；

S4、进行怠速扭矩自适应计算，计算得出怠速扭矩自适应调整值M7；

S5、计算得出最终的整车摩擦功M8，最终的整车摩擦功M8等于整车摩擦功基础值M4加上摩擦功怠速扭矩自适应调整值M7，由此实现根据冷却液温度，电器负载差异，变速箱负载变化适时调整最终的整车摩擦功M8；

所述标定的具体步骤为：计算无负载状态下不同冷却液温度对应的整车摩擦功，作为不同冷却液温度的基础标准值；

执行S3需满足以下怠速扭矩自适应使能条件：

1)发动机处于驻车怠速运转状态，且发动机处于空挡；

2)离合器处于未踩下状态；

3)空调负载处于关闭状态，避免其他电器负载状态变化，影响扭矩自适应准确度；

4)发动机不处于催化器起燃工况；

5)发动机不处于断油状态；

6)怠速积分项调节范围处于一定扭矩波动范围Ma；

7)发动机起动运行时间限制，运行t1后才使能，时间t1通过标定人为设置；

8)发动机实际转速与目标转速的偏差值小于一定值N1，转速N1通过标定人为设置；

9)飞轮端扭矩处于范围Mb内，范围Mb通过标定人为设置；

10)外接发电机负载小于一定占空比开度P1，占空比开度P1通过标定人为设置，占空比开度越大代表发电机负载越大；

以上条件均满足时，进行怠速扭矩自适应计算；以上条件其中之一不满足时，退出怠速扭矩自适应控制，不执行后续步骤S4及S5。

2.根据权利要求1所述的发动机怠速扭矩自适应的整车摩擦功控制方法，其特征在于，S4具体为：当满足所述S3中怠速扭矩自适应使能条件时，测量冷却液温度T1下，怠速扭矩调节值M0值进行低通滤波及梯度约束处理，得到当前冷却液温度下的怠速扭矩平均值M5，测量冷却液温度T2下，对怠速扭矩调节值M0进行低通滤波及梯度约束处理，得到T2下的怠速扭矩平均值M6，扭矩调整值M7＝M6-M5，M7即为温度T2下，整车克服不同温度下变速箱负载、电器负载、发动机本体摩擦阻力差异的怠速扭矩自适应调整值。

3.根据权利要求2所述的发动机怠速扭矩自适应的整车摩擦功控制方法，其特征在于，S4中低通滤波的公式为：

Y(n)＝αX(n)+(1-α)Y(n-1)

式中：α为滤波系数；X(n)为本次采样值；Y(n-1)为上次滤波输出值；Y(n)为本次滤波输出值。

4.根据权利要求2所述的发动机怠速扭矩自适应的整车摩擦功控制方法，其特征在于，S4中梯度约束处理具体为：通过外部信号限制怠速扭矩调节值M0的上升速率上限和下降速率下限。

5.根据权利要求1所述的发动机怠速扭矩自适应的整车摩擦功控制方法，其特征在于，S1中T1的温度范围为-40℃至40℃，T2的温度范围为95℃～105℃。

6.根据权利要求1所述的发动机怠速扭矩自适应的整车摩擦功控制方法，其特征在于，S3中转速N1的范围为-30r/min～30r/min。

7.根据权利要求1所述的发动机怠速扭矩自适应的整车摩擦功控制方法，其特征在于，S3中占空比开度P1的范围为0％～40％。

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