CN112727611B - 一种汽车牵引力控制系统防止发动机熄火的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种汽车牵引力控制系统防止发动机熄火的控制方法，包括以下步骤：1)根据台架试验和车辆TCS道路试验获取挡位与车辆各个行驶参数的对应关系，并存储在车辆的TCU中；2)车辆运行中，若TCU接收到的TCS触发信号，则车辆进入防熄火控制准备阶段，使离合器输出压力等于此时的离合器目标压力，并进入下一步；3)若车辆满足条件，则车辆进入防熄火强制控制阶段，TCU使离合器输出压力等于离合器半结合扭矩对应的离合器目标压力，并重复步骤2)～3)；4)若车辆满足条件，则车辆进入防熄火常规控制阶段，TCU使离合器输出压力等于离合器目标压力，并重复步骤2)～4)。

Description

一种汽车牵引力控制系统防止发动机熄火的控制方法

技术领域

本发明涉及汽车发动机控制领域，具体涉及一种汽车牵引力控制系统防止发动机熄火的控制方法。

背景技术

配备有牵引力控制系统(traction control system，TCS)的车辆，在积雪道路、结冰道路或不平坦的路面上起动或加速时，车辆可以自动控制制动器和电机扭矩来防止车轮自旋并提高行驶稳定性。

车辆在低车速下打滑时，轮速全权交予汽车牵引力控制系统(TCS)控制，离合器在整个过程中处于完全结合状态，若此时处于高原、高温、高进气温度等发动机能力不足的环境中，并处于高附着的上坡路段时，车辆在打滑后由于TCS的介入将以低滑差为目标控制发动机扭矩，制动力等。此时一旦对发动机进行限扭将导致发动机转速快速拉低，由于发动机能力的不足，二次请求发动机扭矩恢复时发动机无法响应，导致熄火，对驾乘人员安全造成严重威胁。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种汽车牵引力控制系统防止发动机熄火的控制方法，可以解决车辆在高附着上坡路面、低发动机能力的情况下，由于离合器物理特性(例如：响应时间、最快执行速度等)的限制而导致车辆TCS进行轮速调节时拉低发动机转速，离合器分离不及时出现发动机熄火的问题，不但保证了离合器足够的分离时间，避免发动机熄火，而且在TCS控制过程中最大限度的保证了发动机扭矩的传递特性，保证了车辆TCS的正常工作。

本发明的目的是采用下述方案实现的：一种汽车牵引力控制系统防止发动机熄火的控制方法，包括以下步骤：

1)根据台架试验获取车辆离合器输出压力与发动机传递扭矩的对应关系，并存储在车辆的TCU中；

2)根据台架试验获取车辆发动机熄火时挡位与熄火转速阈值的对应关系，并存储在车辆的TCU中；

3)根据车辆TCS道路试验获取以车辆发动机不熄火且转速平稳为目的时，发动机熄火转速上限值、发动机转速系数、发动机转速变化率系数、发动机转速与发动机转速变化率综合阈值、发动机熄火转速下限值与挡位的对应关系，并存储在车辆的TCU中；

4)根据台架试验获取车辆挡位与发动机转速、发动机转速变化率，以及发动机扭矩系数的对应关系，并存储在车辆的TCU中；

5)车辆运行中，按照下列办法判断车辆是否进入TCS控制阶段：

若TCU接收到的TCS触发信号，则车辆进入防熄火控制准备阶段，TCU根据步骤1)中车辆离合器输出压力与传递扭矩的对应关系计算出离合器传递扭矩与发动机扭矩相等时对应的离合器目标压力，使离合器输出压力等于此时的离合器目标压力，并进入下一步；

若TCU没有接收到的TCS触发信号，则重复步骤5)；

6)若车辆满足下列条件，则车辆进入防熄火强制控制阶段，TCU根据步骤1)中车辆离合器输出压力与传递扭矩的对应关系计算出离合器半结合扭矩对应的离合器目标压力，使离合器输出压力等于离合器半结合扭矩对应的离合器目标压力，并重复步骤5)～6)：

ENG_rpm≤L3

式中，ENG_rpm为发动机转速，L3为熄火转速阈值；

7)若车辆满足下列条件，则车辆进入防熄火常规控制阶段，TCU根据步骤4)中获得的车辆挡位与发动机转速、发动机转速变化率，以及发动机扭矩系数的对应关系计算出离合器目标压力，并使离合器输出压力等于离合器目标压力，并重复步骤5)～7)：

L2＜ENG_rpm≤L1

(ENG_rpm*A+ENG_dot*B)≤C

式中，ENG_rpm为发动机转速，ENG_dot为发动机转速变化率，A为发动机转速系数，B为发动机转速变化率系数，C为发动机转速与发动机转速变化率综合阈值，L1为发动机熄火转速上限值，L2为发动机熄火转速下限值。

步骤7)中，若车辆满足下列条件，则车辆进入防熄火常规控制阶段，TCU根据步骤4)中获得的车辆挡位与发动机转速、发动机转速变化率，以及发动机扭矩系数的对应关系计算出离合器目标压力，并使离合器输出压力等于离合器目标压力：

L3＜ENG_rpm≤L2

式中，ENG_rpm为发动机转速，L2为发动机熄火转速下限值，L3为熄火转速阈值。

步骤4)中，车辆挡位与发动机转速、发动机转速变化率，以及发动机扭矩系数的对应关系通过模糊自适应PID控制算法得到，所述发动机转速变化率按照下列公式得出：

式中，ENG_dot为发动机转速变化率，T_ENG为发动机扭矩，T_Clutch为离合器扭矩，J_ENG为发动机转动惯量，J_ClutchA为离合器主动端转动惯量；

所述台架试验采用离合器综合性能试验台进行。

所述发动机转速、离合器输出压力、发动机传递扭矩，以及挡位均采用车载传感器获得。

本发明的有益效果如下：

1)根据台架试验获取车辆离合器输出压力与发动机传递扭矩的对应关系，并存储在车辆的TCU中；

2)根据台架试验获取车辆发动机熄火时挡位与熄火转速阈值的对应关系，并存储在车辆的TCU中；理论上挡位和转速比越小，车辆发生熄火的风险越小，熄火转速阈值的确定应当满足发动机转速在所述熄火转速阈值下无熄火风险。

3)根据车辆TCS道路试验获取以车辆发动机不熄火且转速平稳为目的时，发动机熄火转速上限值、发动机转速系数、发动机转速变化率系数、发动机转速与发动机转速变化率综合阈值、发动机熄火转速下限值与挡位的对应关系，并存储在车辆的TCU中；其中，发动机熄火转速上限值大于熄火转速阈值。

在试验获得上述车辆各种行驶参数的时候，满足车辆在高附着路面触发TCS的情况下行驶平顺性的同时，发动机熄火转速下限值与发动机熄火转速上限值应当尽量低，发动机熄火转速上/下限值越低，整车动力传递效果越好。

在满足车辆在高附着路面触发TCS的情况下行驶平顺性的同时，所述发动机转速系数、发动机转速变化率系数、发动机转速与发动机转速变化率综合阈值应当配合发动机熄火转速上限值来设定，尽量使车辆不进入防熄火常规控制阶段。

4)根据台架试验获取车辆挡位与发动机转速、发动机转速变化率，以及发动机扭矩系数的对应关系，并存储在车辆的TCU中；其中，所述发动机转速变化率是TCU根据实际的发动机转速进行微分计算得到的。

在试验获得上述车辆各种行驶参数的时候，满足车辆发动机转速平稳的同时，车辆的噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)，即NVH需符合规定，所述发动机扭矩系数的设定应尽量靠近1，若转速过高或上升过快，则应当提高此时挡位对应的发动机扭矩系数的数值，若转速容易过低或下降过快，则减小此时挡位对应的发动机扭矩系数的数值。

5)车辆运行中，按照下列办法判断车辆是否进入TCS控制阶段：

若TCU接收到的TCS触发信号，则车辆进入防熄火控制准备阶段，TCU根据步骤1)中车辆离合器输出压力与传递扭矩的对应关系计算出离合器传递扭矩与发动机扭矩相等时对应的离合器目标压力，使离合器输出压力等于此时的离合器目标压力，并进入下一步；

若TCU没有接收到的TCS触发信号，则重复步骤5)；

6)若车辆满足下列条件，则车辆进入防熄火强制控制阶段，此时发动机具有高熄火风险。TCU根据步骤1)中车辆离合器输出压力与传递扭矩的对应关系计算出离合器半结合扭矩对应的离合器目标压力，使离合器输出压力等于离合器半结合扭矩对应的离合器目标压力，并重复步骤5)～6)，其中，离合器半结合点是指车辆离合片刚好贴合时的离合器位置，即此时的离合器半结合扭矩为多次试验得出的离合器的离合片刚好接触时的离合器输出扭矩：

ENG_rpm≤L3

式中，ENG_rpm为发动机转速，L3为熄火转速阈值；

7)若车辆满足下列条件，则车辆进入防熄火常规控制阶段，此时发动机具有轻微熄火风险。TCU根据步骤4)中获得的车辆挡位与发动机转速、发动机转速变化率，以及发动机扭矩系数的对应关系计算出离合器目标压力，并使离合器输出压力等于离合器目标压力，并重复步骤5)～7)，使发动机转速平稳的控制在预期范围内，防止过低导致发动机熄火：

L2＜ENG_rpm≤L1

(ENG_rpm*A+ENG_dot*B)≤C

式中，ENG_rpm为发动机转速，ENG_dot为发动机转速变化率，A为发动机转速系数，B为发动机转速变化率系数，C为发动机转速与发动机转速变化率综合阈值，L1为发动机熄火转速上限值，L2为发动机熄火转速下限值。

更优选的，步骤7)中，若车辆满足下列条件，则车辆进入防熄火常规控制阶段，此时发动机具有轻微熄火风险。TCU根据步骤4)中获得的车辆挡位与发动机转速、发动机转速变化率，以及发动机扭矩系数的对应关系计算出离合器目标压力，并使离合器输出压力等于离合器目标压力：

L3＜ENG_rpm≤L2

式中，ENG_rpm为发动机转速，L2为发动机熄火转速下限值，L3为熄火转速阈值。

步骤4)中，车辆挡位与发动机转速、发动机转速变化率，以及发动机扭矩系数的对应关系通过模糊自适应PID控制算法得到，所述发动机转速变化率按照下列公式得出：

式中，ENG_dot为发动机转速变化率，T_ENG为发动机扭矩，T_Clutch为离合器扭矩，J_ENG为发动机转动惯量，J_ClutchA为离合器主动端转动惯量；

本发明的优点在于，车辆在行驶过程中，若触发TCS，根据发动机转速、发动机转速变化率、档位计算熄火风险后通过对发动机传递扭矩的调节，将离合器通过三个状态分别以开环和闭环位置控制的方式进行控制(闭环位置控制是指带反馈的位置控制)，最大程度使离合器传递给发动机扭矩的同时避免发动机转速因TCS的触发被持续调低导致熄火。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种汽车牵引力控制系统防止发动机熄火的控制方法，包括以下步骤：

1)根据台架试验获取车辆离合器输出压力与发动机传递扭矩的对应关系，如表1所示，并存储在车辆的TCU中：

表1

例如，发动机传递扭矩为3N·m时，其对应的车辆离合器输出压力为200Bar。

2)根据台架试验获取车辆发动机熄火时挡位与熄火转速阈值的对应关系，如表2所示，并存储在车辆的TCU中；

理论上，挡位和转速比越小，车辆发生熄火的风险越小，熄火转速阈值的确定应当满足发动机转速在所述熄火转速阈值下无熄火风险。

表2

例如，当车辆挡位为2时，通过多次试验后在TCU中设定其对应的熄火转速阈值为1000rpm。

3)根据车辆TCS道路试验获取以车辆发动机不熄火且转速平稳为目的时，发动机熄火转速上限值、发动机转速系数、发动机转速变化率系数、发动机转速与发动机转速变化率综合阈值、发动机熄火转速下限值与挡位的对应关系，如表3所示，并存储在车辆的TCU中；其中，发动机熄火转速上限值大于熄火转速阈值。

在试验获得上述车辆各种行驶参数的时候，满足车辆在高附着路面触发TCS的情况下行驶平顺性的同时，发动机熄火转速下限值与发动机熄火转速上限值应当尽量低，发动机熄火转速上/下限值越低，整车动力传递效果越好。

在满足车辆在高附着路面触发TCS的情况下行驶平顺性的同时，所述发动机转速系数、发动机转速变化率系数、发动机转速与发动机转速变化率综合阈值应当配合发动机熄火转速上限值来设定，尽量使车辆不进入防熄火常规控制阶段。

表3

例如，当车辆挡位为1时，通过多次试验后在TCU中设定发动机转速系数为1，发动机转速变化率系数为0.1，发动机转速与发动机转速变化率综合阈值为2000，发动机熄火转速上限值为3500rpm，发动机熄火转速下限值为2500rpm，即代表此时满足车辆发动机转速平稳不易熄火的同时，车辆的噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)，即NVH需符合规定。

4)根据台架试验获取车辆挡位(1～7挡与R挡)与发动机转速、发动机转速变化率，以及发动机扭矩系数的对应关系，如表4～表11所示，并存储在车辆的TCU中；其中，所述发动机转速变化率是TCU根据实际的发动机转速进行微分计算得到的。

在试验获得上述车辆各种行驶参数的时候，满足车辆发动机转速平稳的同时，车辆的噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness)，即NVH需符合规定，所述发动机扭矩系数的设定应尽量靠近1，若转速过高或上升过快，则应当提高此时挡位对应的发动机扭矩系数的数值，若转速容易过低或下降过快，则减小此时挡位对应的发动机扭矩系数的数值。

表4

如表4所示，当车辆挡位为1时，通过多次试验后在TCU中设定发动机转速为2200rpm，发动机转速变化率为3时，发动机扭矩系数为1。

表5

如表5所示，当车辆挡位为2时，通过多次试验后在TCU中设定发动机转速为2500rpm，发动机转速变化率为-3时，发动机扭矩系数为1。

表6

如表6所示，当车辆挡位为3时，通过多次试验后在TCU中设定发动机转速为2700rpm，发动机转速变化率为5时，发动机扭矩系数为1.1。

表7

如表7所示，当车辆挡位为4时，通过多次试验后在TCU中设定发动机转速为2900rpm，发动机转速变化率为-5时，发动机扭矩系数为1。

表8

如表8所示，当车辆挡位为5时，通过多次试验后在TCU中设定发动机转速为3000rpm，发动机转速变化率为0时，发动机扭矩系数为1.1。

表9

如表9所示，当车辆挡位为6时，通过多次试验后在TCU中设定发动机转速为1900rpm，发动机转速变化率为3时，发动机扭矩系数为1。

表10

如表10所示，当车辆挡位为7时，通过多次试验后在TCU中设定发动机转速为1900rpm，发动机转速变化率为5时，发动机扭矩系数为1。

表11

如表11所示，当车辆挡位为R时，通过多次试验后在TCU中设定发动机转速为2200rpm，发动机转速变化率为5时，发动机扭矩系数为1。

步骤4)中，车辆挡位与发动机转速、发动机转速变化率，以及发动机扭矩系数的对应关系通过模糊自适应PID控制算法得到，所述发动机转速变化率按照下列公式得出：

式中，ENG_dot为发动机转速变化率，T_ENG为发动机扭矩，T_Clutch为离合器扭矩，J_ENG为发动机转动惯量，J_ClutchA为离合器主动端转动惯量；

5)车辆运行中，按照下列办法判断车辆是否进入TCS控制阶段：

若TCU接收到的TCS触发信号，则车辆进入防熄火控制准备阶段，TCU根据步骤1)中车辆离合器输出压力与传递扭矩的对应关系计算出离合器传递扭矩与发动机扭矩相等时对应的离合器目标压力，使离合器输出压力等于此时的离合器目标压力，并进入下一步；

若TCU没有接收到的TCS触发信号，则重复步骤5)；

6)若车辆满足下列条件，则车辆进入防熄火强制控制阶段，此时发动机具有高熄火风险。TCU根据步骤1)中车辆离合器输出压力与传递扭矩的对应关系计算出离合器半结合扭矩对应的离合器目标压力，使离合器输出压力等于离合器半结合扭矩对应的离合器目标压力，并重复步骤5)～6)，其中，离合器半结合点是指车辆离合片刚好贴合时的离合器位置，即此时的离合器半结合扭矩为多次试验得出的离合器的离合片刚好接触时的离合器输出扭矩：

ENG_rpm≤L3

式中，ENG_rpm为发动机转速，L3为熄火转速阈值；

7)若车辆满足下列条件，则车辆进入防熄火常规控制阶段，此时发动机具有轻微熄火风险。TCU根据步骤4)中获得的车辆挡位与发动机转速、发动机转速变化率，以及发动机扭矩系数的对应关系计算出离合器目标压力，并使离合器输出压力等于离合器目标压力，并重复步骤5)～7)，使发动机转速平稳的控制在预期范围内，防止过低导致发动机熄火：

L2＜ENG_rpm≤L1

(ENG_rpm*A+ENG_dot*B)≤C

式中，ENG_rpm为发动机转速，ENG_dot为发动机转速变化率，A为发动机转速系数，B为发动机转速变化率系数，C为发动机转速与发动机转速变化率综合阈值，L1为发动机熄火转速上限值，L2为发动机熄火转速下限值。

更优选的，步骤7)中，若车辆满足下列条件，则车辆进入防熄火常规控制阶段，此时发动机具有轻微熄火风险。TCU根据步骤4)中获得的车辆挡位与发动机转速、发动机转速变化率，以及发动机扭矩系数的对应关系计算出离合器目标压力，并使离合器输出压力等于离合器目标压力：

L3＜ENG_rpm≤L2

式中，ENG_rpm为发动机转速，L2为发动机熄火转速下限值，L3为熄火转速阈值。

本实施例中，所述台架试验采用离合器综合性能试验台进行，所述发动机转速、离合器输出压力、发动机传递扭矩，以及挡位均采用车载传感器获得。

本发明能够有效解决由于发动机能力不足以及离合器执行系统物理特性的限制导致TCS进行轮速调节时将发动机转速过度拉低，离合器分离不及时引起的发动机熄火问题，同时还保持了良好的发动机扭矩传递特性，保证了TCS的正常工作。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神的前提提下，对本发明进行的改动均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种汽车牵引力控制系统防止发动机熄火的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据台架试验获取车辆离合器输出压力与发动机传递扭矩的对应关系，并存储在车辆的TCU中；

2)根据台架试验获取车辆发动机熄火时挡位与熄火转速阈值的对应关系，并存储在车辆的TCU中；

3)根据车辆TCS道路试验获取以车辆发动机不熄火且转速平稳为目的时，发动机熄火转速上限值、发动机转速系数、发动机转速变化率系数、发动机转速与发动机转速变化率综合阈值、发动机熄火转速下限值与挡位的对应关系，并存储在车辆的TCU中；

4)根据台架试验获取车辆挡位与发动机转速、发动机转速变化率，以及发动机扭矩系数的对应关系，并存储在车辆的TCU中；

5)车辆运行中，按照下列办法判断车辆是否进入TCS控制阶段：

若TCU接收到的TCS触发信号，则车辆进入防熄火控制准备阶段，TCU根据步骤1)中车辆离合器输出压力与传递扭矩的对应关系计算出离合器传递扭矩与发动机扭矩相等时对应的离合器目标压力，使离合器输出压力等于此时的离合器目标压力，并进入下一步；

若TCU没有接收到的TCS触发信号，则重复步骤5)；

6)若车辆满足下列条件，则车辆进入防熄火强制控制阶段，TCU根据步骤1)中车辆离合器输出压力与传递扭矩的对应关系计算出离合器半结合扭矩对应的离合器目标压力，使离合器输出压力等于离合器半结合扭矩对应的离合器目标压力，并重复步骤5)～6)：

ENG_rpm≤L3

式中，ENG_rpm为发动机转速，L3为熄火转速阈值；

7)若车辆满足下列条件，则车辆进入防熄火常规控制阶段，TCU根据步骤4)中获得的车辆挡位与发动机转速、发动机转速变化率，以及发动机扭矩系数的对应关系计算出离合器目标压力，并使离合器输出压力等于离合器目标压力，并重复步骤5)～7)：

L2＜ENG_rpm≤L1

(ENG_rpm*A+ENG_dot*B)≤C

式中，ENG_rpm为发动机转速，ENG_dot为发动机转速变化率，A为发动机转速系数，B为发动机转速变化率系数，C为发动机转速与发动机转速变化率综合阈值，L1为发动机熄火转速上限值，L2为发动机熄火转速下限值；

所述发动机熄火转速上限值大于发动机熄火转速下限值，所述发动机熄火转速下限值大于熄火转速阈值。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：步骤7)中，若车辆满足下列条件，则车辆进入防熄火常规控制阶段，TCU根据步骤4)中获得的车辆挡位与发动机转速、发动机转速变化率，以及发动机扭矩系数的对应关系计算出离合器目标压力，并使离合器输出压力等于离合器目标压力：

L3＜ENG_rpm≤L2

式中，ENG_rpm为发动机转速，L2为发动机熄火转速下限值，L3为熄火转速阈值。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：步骤4)中，车辆挡位与发动机转速、发动机转速变化率，以及发动机扭矩系数的对应关系通过模糊自适应PID控制算法得到，所述发动机转速变化率按照下列公式得出：

式中，ENG_dot为发动机转速变化率，T_ENG为发动机扭矩，T_Clutch为离合器扭矩，J_ENG为发动机转动惯量，J_ClutchA为离合器主动端转动惯量。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述台架试验采用离合器综合性能试验台进行。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述发动机转速、离合器输出压力、发动机传递扭矩，以及挡位均采用车载传感器获得。

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