CN112267950A - 混合动力柴油机高精度扭矩控制方法 - Google Patents

混合动力柴油机高精度扭矩控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合动力柴油机高精度扭矩控制方法,其特征在于:获取指示扭矩,然后标定得到喷油量初始值,基于加速烟度最大限值和大气密度对喷油量初始值进行限制,得到喷油量限制值,根据燃烧效率和中冷后温度对喷油量进行修正得到喷油量修正值,控制发动机的实际喷油量为喷油量修正值。本发明在确定指示扭矩时增加了附件功,并基于发动机水温对附件功进行修正,指示扭矩更加精确;喷油量修正值是综合考虑了多种因素的影响而得到的,因此在实际喷油量下,实测得到的飞轮端输出扭矩与总线净扭矩的误差会降低,提高了扭矩控制的精度。

Description

混合动力柴油机高精度扭矩控制方法
技术领域
本发明涉及发动机控制技术领域,具体地指一种混合动力柴油机高精度扭矩控制方法。
背景技术
通常柴油发动机遵循SAE J1939协议通过总线收发报文的方式传递扭矩信息,对系统的扭矩需求通过燃烧控制得到对应的扭矩,再将各项扭矩通过报文的方式发到总线上,从而达到目标需求扭矩的控制,通常用于发动机限扭、车辆换挡等功能需求。
由于传统柴油机大多匹配手动挡车型,对总线扭矩精度要求不高,扭矩链通常也较为简单。而对于混合动力的柴油机而言,当飞轮电机介入发电时,动力系统扭矩链会发生较大变化。特别是匹配AT自动变速箱的车型对扭矩精度要求较高,因此需要避免实际扭矩和总线扭矩差异过大而导致扭矩控制精度不够,达不到限扭等功能目的以及对变速箱换挡造成冲击等情况,然而传统的扭矩链控制策略通常无法满足这一要求。
发明内容
本发明的目的就是要克服上述现有技术存在的不足,提供一种提高扭矩控制精度的混合动力柴油机高精度扭矩控制方法。
为实现上述目的,本发明提供一种混合动力柴油机高精度扭矩控制方法,其特征在于:获取指示扭矩,然后标定得到喷油量初始值,基于加速烟度最大限值和大气密度对喷油量初始值进行限制,得到喷油量限制值,根据燃烧效率和中冷后温度对喷油量进行修正得到喷油量修正值,控制发动机的实际喷油量为喷油量修正值。
进一步地,所述指示扭矩的确定方法包括,分别获取需求净扭矩和摩擦功,然后求和得到。
进一步地,所述需求净扭矩的确定方法包括,在基于发动机扭矩控制模型中,根据油门踏板开度标定得到。
进一步地,所述摩擦功的确定方法包括,根据发动机运行参数分别确定水温修正扭矩、零油量修正扭矩和附件功,然后求和得到。
进一步地,所述水温修正扭矩的确定方法包括,根据发动机水温标定得到。
进一步地,所述零油量修正扭矩的确定方法包括,根据发动机转速标定得到零油量扭矩,然后通过零油量扭矩修正系数修正得到。
进一步地,所述零油量扭矩修正系数的确定方法包括,根据发动机运行时间标定得到。
进一步地,所述附件功的确定方法包括,分别获取多个车辆用电器的功,然后求和得到附件功初始值,根据发动机水温标定得到水温修正系数,得到附件功初始值和水温修正系数的乘积。
进一步地,车辆用电器包括风扇、电机、空压机、转向泵和发电机。
进一步地,所述喷油量初始值的确定方法包括,根据指示扭矩、发动机转速和大气密度标定得到。
进一步地,所述喷油量限制值的确定方法包括,根据加速烟度最大限值确定第一喷油量限制值,根据大气密度确定第二喷油量限制值,然后取喷油量初始值、第一喷油量限制值和第二喷油量限制值的最小值。
进一步地,第一喷油量限制值为加速烟度取加速烟度最大限度限值时的喷油量;第二喷油量限制值为当增压器的运行参数取最大限值时,通过发动机转速和大气密度标定得到。
本发明的有益效果:提高扭矩控制精度。本发明针对混合动力柴油机,在确定指示扭矩时增加了附件功,并基于发动机水温对附件功进行修正,使得指示扭矩更加精确;在标定得到喷油量初始值后,对喷油量初始值进行限值和修正得到喷油量修正值,通过控制实际喷油量为喷油量修正值,使得飞轮端输出扭矩与总线净扭矩的误差降低,提高了扭矩控制的精度。
附图说明
图1为本发明的扭矩控制方法流程图。
具体实施方式
下面具体实施方式用于对本发明的权利要求技术方案作进一步的详细说明,便于本领域的技术人员更清楚地了解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下面具体的实施例。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。
如图1所示,一种混合动力柴油机高精度扭矩控制方法,首先基于现有的发动机扭矩控制模型,通过获取油门踏板开度标定得到动力输出端的需求净扭矩,然后加上发动机的摩擦功得到发动机的指示扭矩。摩擦功包括水温修正扭矩、零油量修正扭矩和附件功,他们的确定过程如下所示。
本实施例中,水温修正扭矩指的是通过发动机水温可以反映出因为发动机摩擦所损失的一部分扭矩,由于发动机水温越低,发动机各运动部件之间的润滑效果越差,则因为摩擦损失的扭矩越大,所需的水温修正扭矩越大,其确定方法是根据发动机水温标定得到,详见表1,表中未详尽的取值点通过线性插值法求得。
表1水温修正扭矩标定表
发动机水温℃ -40.0 -17.8 10.0 23.9 37.8 51.7 65.6 79.4
水温修正扭矩Nm 50.2 38.7 26.1 19.7 17.0 14.3 11.6 0.0
本实施例中,零油量修正扭矩为零油量扭矩与零油量扭矩修正系数的乘积。零油量扭矩指的是当发动机不喷油时,由于外部因素倒拖发动机时测得的扭矩,为摩擦扭矩和泵气损失之和,其值为负值,零油量扭矩根据发动机转速标定得到,详见表2,表中未详尽的取值点通过线性插值法求得。
表2零油量扭矩标定表
发动机转速rpm 0 750 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2700 3050
零油量扭矩Nm -40 -40 -68 -74 -83 -90 -97 -106 -113 -124 -143 -160
本实施例中,考虑到发动机运行时间越长,发动机越老化,摩擦扭矩会越来越大,因此需要机遇发动机运行时间对零油量扭矩进行修正,零油量扭矩修正系数根据发动机运行时间标定得到,详见表3,表中未详尽的取值点通过线性插值法求得。
表3零油量扭矩修正系数标定表
发动机运行时长h 0 200 400 600 800 1000 1200 1500
零油量扭矩修正系数 1 0.99 0.97 0.95 1 1.06 1.14 1.22
本实施例中,附件功包括风扇功、电机功、空压机功、转向泵功和发电机功,其中风扇功和电机功的占比比较大,需要单独进行计算,空压机功、转向泵功和发电机功的占比较小,属于其他附件功,可以通过现有的常用方法例如转速-扭矩曲线进行标定得到。
本实施例中,风扇功通过发动机转速和风扇开度标定得到,详见表4。电机功通过电机转速标定得到,详见表5,表中未详尽的取值点通过线性插值法求得。
表4风扇功的标定表
Figure BDA0002733069710000041
Figure BDA0002733069710000051
表5电机功的标定表
电机转速rpm 0 800 1000 1200 1300 1400 1500 2000 2500 3000
电机功Nm 0 246 246 245 247 247 248 197 198 128
对上述风扇功、电机功和其他附件功求和得到附件功初始值,由于发动机水温越低,附件功初始值越大,因此需要通过发动机水温对附件功初始值进行修正,水温修正系数根据发动机水温标定得到,详见表6,表中未详尽的取值点通过线性插值法求得,最后附件功为附件功初始值和水温修正系数的乘积。
表6水温修正系数的标定表
发动机水温℃ -40 -30 -20 -10 10 30 50 70 90
水温修正系数 1.2 1.17 1.12 1.08 1.05 1.02 1 1 1
本实施例中,指示扭矩确定以后,根据指示扭矩、发动机转速和大气密度标定得到喷油量初始值。在不同的大气密度下,根据指示扭矩、发动机转速标定喷油量初始值详见表7~表10,表中未详尽的取值点通过线性插值法求得。
表7大气密度为1.089kg/m3时的喷油量初始值标定表
Figure BDA0002733069710000052
Figure BDA0002733069710000061
表8大气密度为1.0kg/m3时的喷油量初始值标定表
Figure BDA0002733069710000062
Figure BDA0002733069710000071
表9大气密度为0.935kg/m3时的喷油量初始值标定表
Figure BDA0002733069710000072
表10大气密度为0.783kg/m3时的喷油量初始值标定表
Figure BDA0002733069710000073
Figure BDA0002733069710000081
基于加速烟度最大限值和大气密度对喷油量初始值进行限制,得到喷油量限制值,本实施例中,喷油量限制值的确定方法包括,根据加速烟度最大限值确定第一喷油量限制值,根据大气密度确定第二喷油量限制值,然后取喷油量初始值、第一喷油量限制值和第二喷油量限制值的最小值。
上述技术方案中,第一喷油量限制值的确定方法为,由于加速时进气较喷油滞后,空燃比过浓会出现冒黑烟情况,可以通过增压后温度压力传感器计算进气量,通过标定空燃比λ,来控制不同进气量下的喷油量直到加速烟度满足排放要求,满足排放要求的加速烟度最大限值对应的喷油量即为第一喷油量限制值。
上述技术方案中,第二喷油量限制值的确定方法为,由于在高原地区大气密度降低,进气量会减少,在某些运行区域会导致增压器超转速、涡轮增压前的温度、压气机出口温度和低速烟度超过它们的限定值,需要在出现超过限定值的工况时减少喷油量,通过标定发动机转速和大气密度下标定最大喷油量,来保证上述参数不超过它们的限定值。此最大喷油量即为第二喷油量限制值。
考虑到燃烧效率以及中冷后温度对喷油量的影响,需根据燃烧效率和中冷后温度对喷油量进行修正得到喷油量修正值,最后控制发动机的实际喷油量为喷油量修正值。这样,实际测得的飞轮端输出扭矩与总线净扭矩的误差很小,提高了扭矩控制的精度。其中,总线净扭矩为指示扭矩减去摩擦功,表征了飞轮输出端的理论需求扭矩。
本实施例中,喷油量修正值为喷油量限制值与燃烧效率修正系数、中冷后温度修正系数的乘积,其中,燃烧效率修正系数通过燃烧效率标定得到,详见表11;中冷后温度修正系数通过中冷后温度修正系数标定得到,表中未详尽的取值点通过线性插值法求得。
表11燃烧效率修正系数标定表
发动机运行时间h 0 200 400 600 800 1000 1200 1500
燃烧效率修正系数 1 0.984 0.98 0.965 1.02 1.055 1.1 1.18
此外,根据喷油量限制值、发动机转速以及大气密度反向标定得到指示扭矩实际值,反向标定过程为反查表7~10,指示扭矩实际值反映了发动机实际输出的指示扭矩,因此可以通过指示扭矩的真实值表征指示扭矩,从而在对比飞轮端输出扭矩与指示扭矩真实值的误差时,可以拿指示扭矩真实值代替指示扭矩。
本实施例中,在进行上述一系列的发动机台架试验标定时,其试验条件如表12所示。
表12发动机台架试验条件
Figure BDA0002733069710000091
Figure BDA0002733069710000101
本发明针对混合动力柴油机,在确定指示扭矩时增加了附件功,且附件功的计算范围比较全面,并基于发动机水温对附件功进行修正,使得指示扭矩更加精确;在标定得到喷油量初始值后,基于加速烟度最大限值和大气密度对喷油量初始值进行限制,基于燃烧效率和中冷后温度对对喷油量限制值进行修正得到喷油量修正值,通过控制实际喷油量为喷油量修正值,由于喷油量修正值是综合考虑了多种因素的影响而得到的,因此在实际喷油量下,实测得到的飞轮端输出扭矩与总线净扭矩的误差会降低,提高了扭矩控制的精度。

Claims (10)

1.一种混合动力柴油机高精度扭矩控制方法,其特征在于:获取指示扭矩,然后标定得到喷油量初始值,基于加速烟度最大限值和大气密度对喷油量初始值进行限制,得到喷油量限制值,根据燃烧效率和中冷后温度对喷油量进行修正得到喷油量修正值,控制发动机的实际喷油量为喷油量修正值。
2.根据权利要求1所述的混合动力柴油机高精度扭矩控制方法,其特征在于:所述指示扭矩的确定方法包括,分别获取需求净扭矩和摩擦功,然后求和得到。
3.根据权利要求2所述的混合动力柴油机高精度扭矩控制方法,其特征在于:所述需求净扭矩的确定方法包括,在基于发动机扭矩控制模型中,根据油门踏板开度标定得到。
4.根据权利要求2所述的混合动力柴油机高精度扭矩控制方法,其特征在于:所述摩擦功的确定方法包括,根据发动机运行参数分别确定水温修正扭矩、零油量修正扭矩和附件功,然后求和得到。
5.根据权利要求4所述的混合动力柴油机高精度扭矩控制方法,其特征在于:所述水温修正扭矩的确定方法包括,根据发动机水温标定得到。
6.根据权利要求4所述的混合动力柴油机高精度扭矩控制方法,其特征在于:所述零油量修正扭矩的确定方法包括,根据发动机转速标定得到零油量扭矩,然后通过零油量扭矩修正系数修正得到。
7.根据权利要求6所述的混合动力柴油机高精度扭矩控制方法,其特征在于:所述零油量扭矩修正系数的确定方法包括,根据发动机运行时间标定得到。
8.根据权利要求4所述的混合动力柴油机高精度扭矩控制方法,其特征在于:所述附件功的确定方法包括,分别获取多个车辆用电器的功,然后求和得到附件功初始值,根据发动机水温标定得到水温修正系数,得到附件功初始值和水温修正系数的乘积。
9.根据权利要求1所述的混合动力柴油机高精度扭矩控制方法,其特征在于:所述喷油量初始值的确定方法包括,根据指示扭矩、发动机转速和大气密度标定得到。
10.根据权利要求1所述的混合动力柴油机高精度扭矩控制方法,其特征在于:所述喷油量限制值的确定方法包括,根据加速烟度最大限值确定第一喷油量限制值,根据大气密度确定第二喷油量限制值,然后取喷油量初始值、第一喷油量限制值和第二喷油量限制值的最小值。
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